淺析汽輪機通流部分故障及其診斷方法

尹澤鵬

摘 要：汽輪機是電廠運行中不可或缺的重要設備，電廠內部機械設備的安全、穩定運行和其息息相關。汽輪機能否平穩高效的運行，直接關系到電廠日常運營的安全以及經濟效益的提高，而通流部分是汽輪機能正常高效地工作的核心，因此，必須做好汽輪機通流部分故障診斷與處理工作，以防止汽輪機通流部分故障頻繁發生。

關鍵詞：汽輪機 通流部分 故障 診斷方法

在汽輪機運行過程中，其自身結構的復雜性及運行環境的苛刻性，使得汽輪機通流部分較容易出現故障。電廠應該根據汽輪機通流部分的工作原理，以及通流部分故障類型、特點、嚴重程度等，運用合理的診斷方法深入地分析汽輪機通流部分故障的產生原因，通過科學的處理，使得汽輪機時刻處于高效運轉中。

一、汽輪機通流部分及常見故障

汽輪機屬于原動力設備，可以直接用于驅動壓縮機、泵以及發電機等，其顯著特征是具有較大單機功率和較高的使用效率。汽輪機的通流部分主要是由動靜葉片、隔板及隔板套、隔板汽封、圍帶及葉輪轉子等構成，在運行過程中承受著極高熱力參數的蒸汽的沖擊，通過蒸汽膨脹將熱能轉化為機械能。通流部分可分為高壓通流部分、中壓通流部分和低壓通流部分三部分，由于蒸汽的熱力性質不同，各部分具備其獨特的性質。高壓通流部分由于要承擔蒸汽較高的溫度和壓力，而此時蒸汽比容較小，其動靜葉片也相對最短，對所用材質的強度等要求也最高；中壓及低壓通流部分的動靜葉片也具備與蒸汽熱力性質相適應的型線及材質。

在汽輪機日常運行中，由于各方面因素作用，通流部分極易出現突發性以及漸進性故障。突發性故障嚴重威脅汽輪機的安全運行，需要重點關注，例如調節閥桿斷裂或調閥堵塞、葉片突然斷裂、動靜葉片相互碰擦等，其發生的原因與運行時長、部件材質、設計不合理等因素緊密相關。漸進性故障主要指葉片磨損、結垢等能夠引起運行效率變化的故障。導致葉片磨損的主要原因是葉片在長期的使用過程中受到蒸汽的不間斷地沖擊；導致葉片結垢的主要原因除汽輪機內部有摩擦而產生金屬碎屑外，還有由于蒸汽品質不高，其中存在不同的離子，在蒸汽做功至乏汽的過程中，動靜葉片受低品質水汽長時間的作用而沉積在葉片表面，并進而形成復雜的物理化學反應，最終使葉片損壞。

以上這些故障因素均會影響汽輪機乃至整個電廠的安全穩定運行，必須及時做好通流部分故障的分析診斷工作，盡早消除故障并明確其產生原因。

二、汽輪機通流部分故障的檢查及診斷方法

1、汽輪機通流部分故障檢查

相關人員需認真理解汽輪機運行時各個工況點的熱力參數，在平時仔細記錄運行中的各項熱力數據，以便能夠通過對比，準確地分析通流部分產生故障的原因并在合適的時候進行故障排除。例如，若運行中的機組壓力出現突然的波動，相關人員需仔細觀察其熱力數值是否在規定的使用范圍內，綜合檢查汽輪機通流部分的各調節閥、抽汽閥門開啟狀態是否合理。總之，要全方位科學地觀測汽輪機組的運行參數，準確掌握汽輪機通流各部分的蒸汽進汽、抽汽、排汽及調節系統等各方面的相關熱力參數，科學地分析汽輪機通流部分出現故障的原因，在開缸檢修時及時對其進行合理地處理，來提高汽輪機通流部分運行性能。

2、汽輪機通流部分故障診斷方法

2.1 故障樹診斷方法

故障樹診斷方法是基于樹知識庫的對象建立的，以汽輪機故障原因為對象建立的故障邏輯圖，在具體的診斷過程中，通過自上而下檢測及計算分析相關信息，找出低層出現故障的部件，最終完成整個通流部分故障的診斷。故障樹分析診斷法容易理解，能夠很好地理清思路，但是導致故障產生的原因眾多，所建立的故障樹模型將會變得比較龐大，從而會降低搜索效率。

2.2 主元分析診斷方法

主元分析法是圍繞多元統計過程控制的關鍵性故障診斷技術。首先要建立正常工作情況下的負荷-熱力參數關系曲線，建立隸屬度函數；其次調出發生故障時的檢測數據，進行隸屬度函數模糊化；第三計算故障主元特征，在此基礎上明確基于數理分析的汽輪機通流部分故障主元特征和不同類型故障間的關系，而后按照故障規則庫的診斷規則逐個排查，求得真度最大的故障即為可信的通流部分故障。最終，電廠要從故障特點和發生的位置以及嚴重程度等方面進行妥善處理，確保通流部分狀態完好，能夠始終處于高效運行的狀態。

2.3 模糊推理及神經網絡故障診斷方法

模糊推理-神經網絡模型具有處理非線性和不確定性系統控制的能力，可以處理一下環境信息十分復雜知識背景不清楚和推理規則不明確的問題。在應用模糊推理故障診斷方法的過程中，相關人員要科學利用模糊邏輯、模糊集，利用汽輪機的相關理論知識，對汽輪機通流部分故障展開不確定度診斷及推理。根據通流部分故障檢查和熱力參數及經濟性參數對比、分析情況，構建通流部分模型及診斷規則庫。在此基礎上，應用神經網故障診斷方法，這樣可以有效彌補傳統故障診斷算法的缺陷。相關人員要根據神經網故障診斷方法的優勢，科學采集通流部分故障信號并提出對應的故障特征，從多方面整合信息數據的基礎上，給出通流部分故障診斷結果。

三、結語

汽輪機在我國電力生產中占有著極其重要的位置，一旦發生故障會對電網正常運行產生巨大影響。因此在汽輪機的日常運行及檢測維護過程當中，要采取合適的故障診斷方法，明確故障發生的具體位置及具體原因，并不斷制定和完善檢修技術，確保故障能夠得到及時科學的處理，從而確保汽輪發電機組安全運行，實現發電廠降本節能的目標，提高綜合運營效益以及核心競爭力。

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