汽輪機(jī)通流部分故障診斷方法模型探究

張文彬

摘 要：本文從汽輪機(jī)通流部分具體的工作原理談起，闡述由此引起的故障類型和故障原因，進(jìn)而探討故障診斷的方法模型，以此來為提高汽輪機(jī)的安全生產(chǎn)提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；通流部分；故障診斷；模型分析

0 引言

目前火力發(fā)電占我國所有發(fā)電類型總體的70%以上，而且它在我國未來發(fā)電建設(shè)中依舊扮演發(fā)電主體的角色。而汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠的原動(dòng)機(jī)，在發(fā)電的過程中汽輪機(jī)的安全運(yùn)行將直接影響到電廠的發(fā)電效率。因此，解決汽輪機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的故障對維護(hù)發(fā)電廠的生產(chǎn)效益非常重要。一般汽輪機(jī)的流通部分最易發(fā)生故障，汽輪機(jī)通流部分就是指汽輪機(jī)本體蒸汽通道，從汽缸進(jìn)汽到排汽，工質(zhì)（蒸汽）膨脹做功的流道，由高、中、低壓3個(gè)通流部分組成，所以需要對汽輪機(jī)這3個(gè)流通部分進(jìn)行有效的故障診斷，以減少汽輪機(jī)發(fā)生故障的頻率，保證機(jī)組的安全運(yùn)行，提高生產(chǎn)。

1 通流部分具體工作原理

1.1 高壓部分

高壓通流部分結(jié)構(gòu)形式由靜葉片和動(dòng)葉片兩部分構(gòu)成，由1個(gè)單列調(diào)節(jié)級和11級壓力級組成。單列調(diào)節(jié)級的葉片形式為沖動(dòng)式的三叉三銷三聯(lián)體葉片結(jié)構(gòu)，即葉片根部為三叉形，所有葉片均由單獨(dú)一塊材料加工形成，并將其插入轉(zhuǎn)子上的槽內(nèi)，再用三只縱向的銷子固定。這種形式的葉片在承受最小的部分進(jìn)汽運(yùn)行工況下不會(huì)遭到損壞，具有很好的強(qiáng)度性能。11級由方鋼材料制成的變截面扭葉的靜葉安裝在高壓靜葉持環(huán)上，其將偏心葉根和整體圍帶連接在一起焊接，形成具有水平中分面的隔板，并使用L型填隙條來鎖緊裝于靜葉持環(huán)上直槽內(nèi)的每半塊隔板，再用制動(dòng)螺釘將每個(gè)上半隔板固定在上半靜葉持環(huán)上。在靜葉持環(huán)內(nèi)徑及隔板內(nèi)徑處均裝有嵌入式汽封，與動(dòng)葉圍帶和轉(zhuǎn)子形成較小的徑向間隙，減小各級間漏汽。動(dòng)葉片為渦型葉片，并由方鋼材料通過銑制工藝加工形成。將葉片通過倒T型葉根上的末葉槽周向插入輪槽內(nèi)，并在每只葉片根底填入墊片以使葉根支承面與輪槽緊密貼合。用鉚接來固定裝有圍帶的各級動(dòng)葉片?？紤]到高壓部分的壓力較高，因此采用倒T型葉根，目的是為了防止蒸汽泄漏，保障汽輪機(jī)在安全工況下運(yùn)行。

1.2 中壓部分

中壓通流部分結(jié)構(gòu)形式與高壓部分類似，也是由靜葉片和動(dòng)葉片兩部分組成。兩者區(qū)別在于中壓部分的靜葉片與動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)形式均是變截面形扭葉，且該部分總共由2×9壓力級組成。在設(shè)計(jì)安裝過程中利用彈簧保證轉(zhuǎn)子與葉片圍帶徑向間隙適中從而實(shí)現(xiàn)汽體密封。

1.3 低壓部分

低壓通流部分采用的是雙流式結(jié)構(gòu)，總共由28個(gè)壓力等級組成。其他結(jié)構(gòu)安裝形式與布置形式及原理與中壓部分相似。

2 汽輪機(jī)通流部分故障診斷方法模型

2.1 通流部分故障類型分析

引起汽輪機(jī)通流部分發(fā)生故障的原因有很多方面，如通流部分葉片脫落、進(jìn)汽閥門閥桿斷落及葉片斷裂等都會(huì)引發(fā)汽輪機(jī)發(fā)生故障。具體分析其故障類型包括以下幾個(gè)方面：

（1）汽輪機(jī)通流部分的面積發(fā)生變化而引發(fā)的故障；

（2）因未及時(shí)處理通流部分通道內(nèi)的污垢而引發(fā)的故障；

（3）因通流部件運(yùn)行磨損而引起的故障。

在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，依靠蒸汽膨脹做功來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，從汽缸進(jìn)汽到排汽，工質(zhì)及做功的動(dòng)靜葉片都處于高溫高壓的環(huán)境下，這就導(dǎo)致流通流道的調(diào)節(jié)汽門和調(diào)節(jié)級發(fā)生故障的概率大大提高，主要原因是在運(yùn)行過程中汽輪機(jī)的多數(shù)焓降發(fā)生在調(diào)節(jié)氣門及調(diào)節(jié)級上，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行部件在長期交變熱應(yīng)力作用下遭到破壞，引起部件腐蝕、葉片斷裂等不良現(xiàn)象。而由破壞作用產(chǎn)生金屬碎屑脫落落入通流通道內(nèi)也會(huì)加重對部件的磨損，加劇通道的堵塞。當(dāng)發(fā)生通道污垢堵塞和葉片斷裂等故障時(shí)，也改變了原有的通道形狀和流道面積，造成調(diào)節(jié)級后壓力大小也相應(yīng)的變化。此外，汽輪機(jī)啟停、變更負(fù)載、操作不當(dāng)?shù)热藶橐蛩囟紩?huì)造成軸封的磨損，進(jìn)而加重了高、中、低壓缸的漏汽程度。經(jīng)過以上研究分析，由于高溫高壓等工作環(huán)境影響著汽輪機(jī)通流部分的運(yùn)行狀況，因此及時(shí)調(diào)節(jié)因參數(shù)變化而造成的汽門故障和調(diào)節(jié)級后壓力大小，及時(shí)處理汽門閥桿斷裂和結(jié)垢的現(xiàn)象，有利于汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 診斷試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c數(shù)據(jù)分析

為了更好地解決好汽輪機(jī)通流部分的故障，需要我們建立診斷試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并對試?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。而在進(jìn)行故障診斷上通常采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的故障診斷系統(tǒng)，如圖1所示：

在對汽輪機(jī)進(jìn)行故障診斷時(shí)通過現(xiàn)場實(shí)地檢驗(yàn)、對比熱參數(shù)、分析通流部分的具體效率等方式能推斷出故障的性質(zhì)。當(dāng)汽輪機(jī)通流部分發(fā)生故障時(shí)會(huì)造成汽輪機(jī)機(jī)組負(fù)荷能力下降時(shí)，應(yīng)該檢查門前后的具體壓力，判斷是否是門芯掉落而引起的故障，檢驗(yàn)6級高調(diào)門的具體開啟狀態(tài)和實(shí)際運(yùn)行情況。總之，在汽輪機(jī)流通部分發(fā)生故障的時(shí)候應(yīng)首先全面排查實(shí)際操作現(xiàn)場。對汽輪機(jī)里面各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)汽輪機(jī)的通流部分出現(xiàn)故障時(shí)，汽輪機(jī)的蒸汽壓力及調(diào)節(jié)壓力會(huì)出現(xiàn)明顯上升或下降的趨勢。如果數(shù)據(jù)參數(shù)呈現(xiàn)明顯下降的趨勢，則表明故障很可能是流通通道內(nèi)有異物堵塞而使得通流面積變小，但如果下降的幅度不大，那么故障原因主要在調(diào)節(jié)級上。

3 結(jié)語

在對汽輪機(jī)流通部分進(jìn)行故障診斷時(shí)，通過分析汽輪機(jī)通流部分的故障類型和故障原因，得出了故障診斷的方法模型，為解決汽輪機(jī)故障提供一定的參考，保障了汽輪機(jī)的安全有效運(yùn)行，提高了火電廠的生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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