淺談汽輪機故障診斷技術及發展趨勢

摘 要：汽輪機在我國電力工業生產中發揮著不可替代的作用，隨著科技的發展，汽輪機的性能也越來越先進，與此同時汽輪機的結構也更為復雜，其運行環境也十分苛刻，這就使得汽輪機容易發生各類故障，給電力生產帶來了巨大的經濟損失和安全隱患，因此對汽輪機故障的診斷技術就顯得格外重要。文章介紹了汽輪機故障診斷技術的一般情況，探討了當前汽輪機故障診斷中存在的問題，展望了汽輪機故障診斷技術的發展趨勢。

關鍵詞：汽輪機；電力；故障；診斷；傳感器

前言

汽輪機作為電力生產中最為核心的設備，在我國電力工業現代化進程中發揮著不可替代的作用，在功能越來越先進的同時，其運行的安全性和可靠性同樣不容忽視，為此，加強汽輪機故障診斷工作，不斷提升診斷技術水平成為當前電力企業工作中的重中之重。隨著科技的發展，汽輪機故障診斷技術得到不斷完善，但目前還存在著很多亟待解決的問題，使得故障診斷還無法滿足工業生產中汽輪機維護和保養的需求，即無法為汽輪機的安全、穩定運行提供技術保障，因此必須不斷提升汽輪機診斷技術的水平。

1 汽輪機故障診斷技術簡介

1.1 信息的采集和分析

對汽輪機運行故障進行在線診斷最主要的就是對信息的采集和分析，信息采集主要借助傳感器來完成，這就帶來兩個方面的問題，一方面由于汽輪機本身的運行環境比較特殊，要求傳感器必須能適應其工作環境，以防傳感器損壞、失效或系統誤差過大；另一方面傳感器本身的性能也成為故障診斷成功率的關鍵所在。為此，當前人們的關注重點主要在于如何提高傳感器的可靠性上，并針對汽輪機故障診斷工作開發專門的傳感器，從而提高傳感器對于信息的采集能力；另外，為降低信息采集導致的故障診斷實務和高漏診率等因素，一些學者開始致力于開發傳感器信息采集與診斷融合的技術，然而這種基于傳感器的診斷技術由于其硬件本身原因使得在實際應用中不常采用。實際工作中，傳感器將汽輪機組件的振動情況轉換為信號輸出以用作分析，通過分析結果得出汽輪機的運行狀態是否正常，如帶故障運行則需要采取進一步的措施。當前最常采用的振動信號處理方法是利用快速傅里葉變換，這種處理方法主要適用于信號較為平穩、信號的線性特征較好的情況，而實際工作中大多數的信號都是非平穩狀態，采用快速傅里葉變換就顯得很局限，為提高信號分析的準確度，可采用將信號轉化為圖形進行辨識的方法，隨著人們對汽輪機故障診斷重視程度的不斷增加，這種信息分析方法的應用也越來越廣泛。

1.2 汽輪機故障機理與診斷

對汽輪機故障發生的機理進行診斷有助于揭開故障發生的原因，通過對故障發生的一般規律和征兆等的分析，從而通過日常的維護來盡量避免發生故障，并能在發生故障后通過全面的分析后確定故障的類型，從而有的放矢地采取針對性較強的措施來消除故障。實際工作中，對于汽輪機故障機理的診斷采用的方法主要有對比法、統計法、邏輯診斷等，常用的診斷策略包括模式識別、模糊診斷、專家系統以及人工神經網絡等等。

2 當前汽輪機故障診斷技術尚存在的問題

雖然汽輪機故障診斷已經受到了足夠的重視，并得到了較為快速的發展，但由于多方面的原因，使得當前汽輪機故障診斷技術還存在諸多問題，只有切實解決這些問題才能使故障診斷在電力企業生產中發揮出應有的作用。

2.1 檢測手段相對落后

目前汽輪機故障診斷技術主要基于推理算法，而推理算法的關鍵在于對故障征兆的獲取，這也成為汽輪機故障診斷系統功能實現的瓶頸所在，其主要原因就在于當前的檢測手段相對落后，在諸多情況下無法準確獲取故障的征兆，因此無法滿足實際故障診斷工作的需要。

2.2 故障診斷對象相對局限

與其他設備相同的是，汽輪機也是由不同材質的若干部分組成的，因此組成汽輪機的材料材質也是影響故障率的一個重要方面，通過對材料的性能進行診斷可以大概分析出汽輪機每個零部件的使用壽命，從而避免由于零部件的過度磨損導致的故障。而當前對汽輪機故障的診斷主要是針對其工作狀態的診斷，即通過采集工作過程中的振動信號加以分析，雖然在很大程度上可以診斷出汽輪機運行的故障隱患，但仍然不夠全面。

2.3 故障機理難以準確識別

對汽輪機故障發生的機理進行準確的識別是故障診斷后續工作得以順利開展的前提，但由于汽輪機的結構和運行環境都具有復雜性的特點，在實際工作中很難對故障機理進行準確的識別，大多數時候都是在機理并不十分明確的情況下結合積累的經驗進行判斷，有一定的參考價值，但對故障分析和診斷來說還是顯得捉襟見肘，使得實際診斷結果往往不夠準確。

2.4 智能化水平不高

目前汽輪機故障診斷系統的運行主要還是依靠設備與人員的配合來完成，在很大程度上診斷結果還取決于相關人員的技術水平和經驗積累程度，智能化水平不高，因此工作效率較低，且故障診斷精度有待提高。

3 汽輪機故障診斷技術的發展趨勢

3.1 故障機理研究力度的加大

故障機理是故障診斷的首要工作，隨著時代的發展，人們越來越認識到故障機理分析對于汽輪機故障診斷的意義，在可預見的未來，各種科技手段的不斷應用以及本行業專家和技術人員經驗的積累都會促進故障機理研究水平的提高，將為汽輪機故障診斷技術突破瓶頸帶來實質性的進展。

3.2 人工智能技術的不斷應用

將人工智能系統與汽輪機故障診斷有機地結合起來，可提升汽輪機故障診斷的智能化水平，從而提高工作效率和精度。當前人工智能技術的應用已經取得了可喜的進展，雖然在實際應用中目前還不能完全實現人工智能化，但隨著科學技術的不斷發展，技術上的問題將迎刃而解，人工智能技術用于汽輪機故障診斷將成為大勢所趨。

3.3 全方位的綜合性故障診斷

為實現汽輪機工作的安全性，就應當對汽輪機故障進行全方位的診斷，包括對汽輪機各個零部件壽命的初步診斷、汽輪機運行狀態的診斷等，同時對其進行綜合性的診斷，包括抽液診斷、邏輯診斷、性能診斷等等，通過全方位的綜合性的診斷有效排查汽輪機可能存在的所有故障，以確保汽輪機的運行穩定。

4 結束語

綜上所述，在電力工業生產中，故障診斷技術對于汽輪機的安全、穩定運行具有不可忽視的作用，因此應當針對當前工作中存在的問題，對癥下藥，加強汽輪機故障診斷技術的研發力度，為電力企業的安全生產保駕護航，從而為電力企業帶來更大的經濟和社會效益。

參考文獻

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