汽輪機狀態在線監測與故障診斷的應用

周漢杰

摘要：隨著我國經濟的發展，對能源的需求也越來越多，汽輪機是重要的電力生產設備，對于能源的供應很是重要。但是汽輪機受到它自身的構造，以及周遭運行環境復雜等影響，會出現故障，因此加強工業汽輪機在線監測，對汽輪機的狀態進行故障診斷是有關人員必須重視的問題。本文從汽輪機狀態在線監測與故障診斷，對工業汽輪機性能進行分析研究，并針對存在的問題，提出一些解決策略。

關鍵詞：汽輪機；在線監測；故障診斷

經濟與科技的發展進步，對能源的要求也越來越高，保證新能源系統的穩定是有關部門關注的重要問題，而汽輪機是新能源的重要生產設備之一，它的正常運行是保證能源的有效供給，促進經濟快速穩定增長的重要內容。然而汽輪機出現故障的幾率也比較高，因此加強對汽輪機在線監測與故障診斷是當前設備技術人員需要解決的重要問題。

1 工業汽輪機故障檢測診斷發展基本情況

伴隨著當代工業水平的持續提升，機械設備在工業方面應用的等級也越來越高，并且自動化程度提高，綜合性和復雜性越來越高。不同的設備，有著不同的功能，它們有效配合，緊密聯系構成一個有機的整體，共同協作完成生產任務。所以一旦某臺設備發生故障，就會導致系統整體無法運行，從而對生產活動的正常進行帶來嚴重影響，造成經濟損失。因此要避免出現這一狀況，需要了解和掌握不同設備出現故障的原因。

自從在有關工業設備體系中引入在線故障檢測技術，能夠很好地監測設備的關鍵部位的運行狀態，不僅減輕了人工的勞動強度，節省了時間，也提高了生產效率，促進企業的生產經濟效益。一開始在線故障診斷技術主要用于電力、石油化工、冶金以及鐵路系統等，后來隨著計算機技術的不斷發展，進而廣泛的應用到了多種經濟領域，其中，在大型汽輪機發電機中的使用最為廣泛。隨著對技術的不斷研究，進行經驗和教訓的總結，在線監測和診斷技術在汽輪機發電機組應用技術越來越先進，信息化程度也越來越高，整體系統化水平也越來越高。而且經過一些知名高校與研究機構共同的開發，在線監測和故障診斷技術已經形成獨立知識產權的技術體系。在線監測和診斷技術歷經幾十年的發展，也已經融合了許多先進的科學技術，如應用材料技術、電能技術以及磁力技術等，有關診斷的理論技術發展也越來越完善。這一技術涉及十幾門學科和技術，既有控制理論，也有計算機科學，還有神經診斷等，屬于邊緣科學的范疇。當前隨著技術的不斷發展與進步，將人工智能與自動化技術結合，進而應用到檢測與診斷技術當中，對于更好地解決汽輪機的故障問題有著重要的意義。對汽輪機故障研究，一般分為兩個方向，診斷和解決，先對一些常見的故障進行分析，并使用具有輔助功能的相關設備對故障問題進行處理，可以有效的增強汽輪系統的穩定性，實現其正常運行，促進生產的可持續運轉。

2 工業汽輪機狀態在線監測和故障診斷的研究

2.1 分析處理監測信息

提升對汽輪機信息的正確分析能力，讓在線監測模塊能夠更好地發揮信息處理功能。在線監測模塊不依賴于計算機系統，卻能實現對信息的處理。它主要通過對汽輪機振動信號的分析處理，對故障進行有效診斷。利用有關監測技術進行檢測時，檢測到的信號，符合線性疊加理論，得出汽輪機狀態穩定的結論。但在實際應用中，很多的檢測信號并不符合理論條件，不是呈線性的，這項理論的自身缺陷，會影響著監測技術的應用。經過不斷反復地實驗和總結研究，有關專家在此技術的基礎上加入了有關診斷體系和檢測體系，對汽輪機的運行和異常現象進行診斷，提升故障的檢測手段的準確性。應用信息處理模塊的功能對信息符號進行分析處理，并把檢測的信號對比標準數據，如果出現偏差，會直接發送異常情況，方便檢查，然后找出故障的原因，進而得出解決的方法。

2.2 完善故障診斷體系

技術人員利用相關設備進行在線監測信號，采集信息，分析和處理信息，然后對信息進行反饋，運行人機響應機制，對故障進行檢測分析和處理。大型汽輪機的安置設需要占用的空間大，環境也較為復雜，要立即掌握監測信息的反饋，并不容易。因此要完善故障的診斷體系，采用先進的技術和手段，加強管理，促進監測和診斷的效率。目前采用的是一種總線通信形式，可以利用信號反饋做出預警，并按照預先設定部位的順序及時反饋給總控室，然后和檢修人員確認，找出相應的故障，并解決故障問題，確保設備運行正常，保證生產的效率和效益。

2.3 此處有一典型案例

主要業務為出口國外的某一汽輪機廠的EHNK50/63汽輪

發電機組在工作的時候發生前軸振動不斷爬升并引起報警的狀況，正常狀況運行的時候振動值保持在37UM如右圖所示，而在爬升情況下被遠程監測系統進行記錄并分析，此時汽輪機前左振動已上升至51.5UN，并處于繼續爬升階段，最高可達65UM。

2.4 通過系列的分析判斷

專業監控人員認定其是由油膜失穩而引發的振蕩式振動，調節軸承的進油壓力與油溫便能夠有效處理此問題。因此，現場操作人員先使用了對油壓進行調整的方法，振動立馬降低至正常運行的30多微米狀態，迅速有效的處理了現場問題，減少了國外用戶的生產運行損失，保證了效率和效益。

3 結語

隨著經濟的快速發展，能源供應緊張，迫切需要新能源，汽輪機作為電力生產的重要設備，它的正常運行關系著能源的供應，也關系著經濟的可持續發展。汽輪機受到自身和外界環境的影響，故障出現的機率也較高。因此加強對汽輪機狀態的在線監測和故障診斷，提高監測和診斷的效率，對于保證汽輪機的正常運行，提高生產效率，緩解能源的緊張都有很大的作用。

參考文獻：

[1]翟新杰.基于LabVIEW的汽輪機振動狀態監測與故障診斷系統研究[D].華北電力大學，2015.