熱電廠汽輪機通流部分與凝汽器故障診斷研究與應用

董洋 祝令凱 呂海禎

【摘 要】隨著時代的進步和科技的發展，電力已經進入人民生活的多個領域，并在其中發揮著不可或缺的作用。同時，我們對電廠的安全性能，經濟應用等方面也提出了嚴格的要求。熱電廠由于其熱負荷不斷改變使得熱電廠出現故障的頻率不斷增大。本文主要論述了故障診斷在汽輪機循環部分和冷凝器中的應用，并加強對電廠設備的故障診斷，保證電廠安全運行減少事故。

【關鍵詞】汽輪機 凝汽器 故障診斷

熱電廠的熱力發電系統由鍋爐、汽輪機、凝汽器以及發電機等部分構成，其中汽輪機和凝汽器的安全運行對于整個熱電廠有著重大作用。一般汽輪機的的故障都是由于早期出現的小毛病不重視處理，進一步任由發展成為嚴重事故，而凝汽器容易發生復雜故障，不能從表面直觀的發現直到出現不可逆狀況。所以加強設備故障診斷十分重要，減少重大事故的發生，節省設備的維修費用，保證其安全運行。

1 熱電廠汽輪機流通部分故障分析及診斷方法

1.1 流通部分故障分析

按故障發展的進程分為了兩類：

（1）突發性故障；突發性故障就是指汽輪機通流部分截面積非正常的變化引起的故障，常見的故障有調節閥的閥桿脫落，葉片的斷裂；通常情況下，突發性故障發生前是毫無任何征兆的，如果處理不善就會造成重大的事故。下面是一些具體的突發性故障：壓力級機械堵塞，壓力級葉片斷裂，調節機械堵塞，調節級葉片斷裂。（2）間發性故障；汽輪機的通流部分的漸發性故障主要就是指流通管道的磨損和結垢。此類故障相比突發性故障具有一定的規律性，前期通過檢測可以預知到。這類故障在前期雖然不會造成重大的安全事故，但也會嚴重影響設備的性能，常見的漸發性事故有流通通道的結垢，調節級的磨損，壓力級結垢和壓力級磨損。

1.2 流通部分故障診斷方法研究

對汽輪機流通部分的故障診斷分析方法其實也就是將所測取的眾多數據進行有效的處理，從而得到人類能夠識別和理解的信息：

（1）故障樹診斷模型的方法：這是一種常用的診斷方法，該方法是基于由樹知識庫的對象建立的，在具體的診斷過程是從故障現象開始的，從上一級向下一級細分，通過不斷的檢測相關信息，最終弄到低層完成整個通流部分故障的診斷。故障樹分析診斷法切實符合人類的思維方式，用于診斷和人類的思維方式一致的故障樹分析方法，導致故障的原因是非常復雜的，那么故障樹模型也將是非常大的，這會導致搜索效率大大降低。（2）層次分析法：此方法與故障樹分析法類似，該方法也是采用樹形結構的方法，先對流通部分的故障進行一個模糊大概的分類，然后再根據收集到的有效信息，逐層向下分之結構的最低層。（3）模糊診斷法：此方法是在故障和故障現象之間建立一種隸屬度的函數的數學方法，它主要分為了三個層面的內容：即模糊聚類分析，模糊邏輯診斷和模糊識別。模糊診斷法是出現的比較早的一種故障診斷方法，再具體的故障診斷實踐中，通常會結合其他方法一起使用，其本身具有信息單一，得到的僅僅是數據結果，這種方法只能作為初步診斷的故障由于缺乏必要的透明度。

2 汽輪機凝汽器故障診斷分析

2.1 凝汽器故障分析

汽輪機凝汽器常見的一些故障如下：

（1）軸封磨損或者軸封供汽不足；當發生此故障時，大量的空氣會從軸封的一側進入汽輪機的凝汽器部分，嚴重影響凝汽器的換熱效果，也極大地降低了凝汽器的真空度。這一故障的主要征兆為：凝汽器內真空度明顯的降低，凝汽器中的凝結水的過冷度增大，轉子的快速冷卻也導致腹脹差的產生等。（2）凝汽器真空系統的不嚴密；因為凝汽器所處的負壓狀態，導致凝汽器真空系統的不嚴密，也直接導致了外界空氣的滲入。其故障征兆主要為：凝汽器的真空度降低，凝結水的過冷度明顯的增加，循環水溫度上升減少。（3）凝結水泵故障；當凝汽器的凝結水泵不能正常工作時，就會導致進入凝結水母管的凝結水量的減少，使得凝結水在熱井處積壓，凝結水位得以上升，當凝結水水位超過換熱管時，傳熱的效果有很大的影響，和冷凝器的真空度明顯降低了。。其故障前兆為：凝結水泵的出口壓力降低，熱井中凝結水積壓使得凝結水位上升，端差增大，凝結水的過冷度也會明顯的增加。（4）鈦管的破裂或泄露；換熱管的劈裂或者泄露將會直接導致凝結水的含氧量明顯增大，凝結水位上升，若凝結水位超過換熱管時，會導致有效換熱面積的減小，進而影響正常的換熱效果，也使凝汽器的真空度下降。故障的癥狀是：冷凝器中的水位上升，真空度的下降，對端差增大，冷凝水的冷卻程度的增加等。

2.2 凝汽器故障診斷方法研究

每一種凝汽器故障的發生，都會提前引起凝汽器內部一系列故障征兆的發生，同時當凝汽器發生多個故障時也會導致每一個征兆發生相同的變化，所以每一個故障征兆對于故障來說都具有相同的重要性。在凝汽器里面一般發生的故障征兆是比較多的，但是凝汽器同時發生多個故障的概率是微乎其微的，基于這種情況，為了更方便、更合理的完成故障的診斷，一般我們采用的都是基于故障診斷規則表的診斷方法。

模糊神經網絡診斷法在凝汽器的故障診斷中具有快速、準確的優點，所以，一般都是采用模糊神經網絡診斷的方法來完成對凝汽器故障的診斷，采用模糊神經網絡診斷法，能夠有效的解決人類思維中的復雜性和不確定性因素帶來的問題，并對處理結果能夠以數字的形式表達出來，而且該方法還擁有著良好的非線性處理能力。

參考文獻：

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