汽輪機故障診斷技術(shù)分析研究

劉永輝

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江 大慶 163714）

1 汽輪機故障診斷技術(shù)與方法綜述

1.1 靜態(tài)診斷

靜態(tài)診斷主要是指在汽輪機不工作或不解體的情況下，專業(yè)人員應(yīng)采用適當?shù)募夹g(shù)分析方法對各部件進行檢查，對以前可能出現(xiàn)故障的部件進行檢測和評估，對出現(xiàn)問題的部件及時處理。無損檢測主要是利用一些射線和聲波來確定汽輪機模塊內(nèi)部是否有裂紋，參數(shù)的測量主要是千分尺。利用游標計算器等測量儀器對汽輪機組內(nèi)部零件進行非常精確的測量。主要檢測的是內(nèi)部的彎曲和變形。磨損試驗中測量數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)結(jié)果的比較，為故障診斷提供依據(jù)。

靜態(tài)診斷是汽輪機故障診斷的重要組成部分。通過靜態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)一臺汽輪機組在使用過程中存在明顯的故障，可以提前處理，防止故障的發(fā)生，另外，在檢修后也要進行靜態(tài)診斷，因為故障發(fā)生在運行過程中。

1.2 動態(tài)診斷

動態(tài)診斷是指在正常運行期間對蒸汽輪機模塊故障的診斷，主要是通過分析和評估蒸汽輪機模塊的性能參數(shù)，預(yù)測可能的蒸汽輪機模塊故障和故障原因，然而，與靜態(tài)診斷相比，動態(tài)診斷更注重事前預(yù)防，因此，在我國目前的技術(shù)診斷中越來越受到重視。黑金溫度等故障診斷參數(shù)。如果參數(shù)異常，可以確定誤差產(chǎn)生的原因，動態(tài)診斷技術(shù)往往需要依靠相關(guān)的歷史或靜態(tài)數(shù)據(jù)進行分析和診斷，以避免在實際工作中出現(xiàn)問題。汽輪發(fā)電機組設(shè)備的常見故障之一是發(fā)電機設(shè)備中間冷熱軸系溫差過大引起的振動成像異常。如果技術(shù)人員了解此問題，如果發(fā)現(xiàn)中心處于冷態(tài)，他們可以有針對性地小心，以避免工作中出現(xiàn)此錯誤。

圖1 汽輪機結(jié)構(gòu)圖

2 汽輪機故障診斷系統(tǒng)中遇到的問題

2.1 試驗方法問題

目前，汽輪機故障診斷技術(shù)和故障檢測方法相對落后，不能滿足現(xiàn)代故障診斷的需要，在一定程度上影響了汽輪機診斷技術(shù)的發(fā)展。然而，這也有一些弊端，而且它總是一種獲得停滯錯誤的癥狀。

2.2 物理性能診斷不良

汽輪機的性能和材料是汽輪機的重要參數(shù)，也是一個非常重要的試驗濃度，在汽輪機壽命評估中起著重要的作用。不鼓勵錯誤診斷技術(shù)的發(fā)展。

2.3 復(fù)雜的誤差機理

對故障機構(gòu)的檢查是故障診斷的第一步，對下一步的診斷工作具有重要的指導(dǎo)意義，如果對故障機構(gòu)的評估不正確，則延誤了其維修時間，存在多個問題，但汽輪機本身是一個非常復(fù)雜的設(shè)備，造成這種故障的原因也各不相同。如果不能完全理解故障機理，就很難對故障進行詳細的分析，從而導(dǎo)致診斷渦輪故障的困難。

3 汽輪機專用診斷技術(shù)方法

汽輪機專項診斷是指在了解汽輪機運行狀態(tài)和及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的基礎(chǔ)上，對設(shè)備的發(fā)展和改造進行預(yù)測，評估并采取措施解決設(shè)備的使用狀況。在電廠中，汽輪機的故障一般是由部件的過度磨損和振動引起的，因此，汽輪機故障的診斷技術(shù)主要是油液分析和振動分析。

汽輪機油液分析方法是分析汽輪機潤滑系統(tǒng)中汽輪機狀態(tài)的檢測和診斷。由于其獨特的診斷方法，很難替代其他方法，使其能夠隨著時間的推移檢測和處理隱患，此外，油液分析方法還鼓勵設(shè)備振動的確認，因此是診斷汽輪機故障的重要技術(shù)，油液分析的其他方法有很多，如油譜分析、紅外光譜分析等，費氏成像是檢測汽輪機設(shè)備故障的最佳技術(shù)，能有效提高診斷精度，其主要任務(wù)是采集油樣，進行頻譜分析、粒子成本分析、成本趨勢及機理分析、故障診斷等。

汽輪機振動分析方法大致可分為波形分析法、軸線定位法、軸線分析法和頻譜分析法。波長分析法是利用汽輪機傳感器對波長信號進行分析，技術(shù)人員可以對誤差進行初步評估，這種方法比較簡單，可以通過波長形式直接反映誤差。應(yīng)用范圍廣，這種方法實際上可以區(qū)分不同的故障周期，位置分析的方法可以應(yīng)用到汽輪機上。并對汽輪機的性能進行了評估，通過軸承內(nèi)徑和距離等多種數(shù)據(jù)綜合處理，得到了汽輪機磁場中心的位置，這些數(shù)據(jù)可以反映出轉(zhuǎn)子中心的平衡情況，為技術(shù)人員鑒定提供了重要參考缺陷。中心軌跡分析的方法是確定汽輪機轉(zhuǎn)子的電流間隙是否異常。在正常運行中，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時始終處于相同的位置，位置和轉(zhuǎn)向是固定的，但如果有缺陷，軸距的大小和形狀會隨著時間的推移而改變，技術(shù)人員會對其進行調(diào)整；頻譜分析法也是一種常見的故障診斷方法，它利用振幅譜和功率譜進行診斷，振幅譜反映了諧波分量，振幅譜和功率譜反映了振動的分布。通過頻譜分析降低了信號的頻率成分。技術(shù)人員可以通過低頻分量識別振動源，提高汽輪機故障診斷的準確性。

圖2

4 汽輪機故障診斷技術(shù)的發(fā)展

4.1 信號采集與分析

由于汽輪機的工作環(huán)境非常復(fù)雜和特殊，因此汽輪機故障診斷技術(shù)必須更加完善，如汽輪機診斷系統(tǒng)對傳感器的要求很高。在當前的傳感器性能研究中，重點是提高傳感器的可靠性和開發(fā)新的傳感器，同時加強對傳感器故障診斷有效性的研究。直接導(dǎo)致實際應(yīng)用較少，提高了傳感器信號的可靠性和熱融合技術(shù)，使傳感器在使用過程中更加可靠。振動信號分析與處理是信號分析與處理的主要內(nèi)容。快速傅立葉變換主要用于振動信號的處理，更適合信號穩(wěn)定的情況，具有很強的適用性。但在實際生產(chǎn)過程中，大多數(shù)信號是不穩(wěn)定的，不穩(wěn)定是一個普遍的特點，因此，有必要提高信號分析的精度，促進信號分析和處理。

4.2 錯誤和診斷機制

所謂故障機理，主要是指在對汽輪機缺陷進行分析時，深入分析缺陷產(chǎn)生的原因，進而對缺陷有很好的認識，是汽輪機故障診斷的基本技術(shù)。在分析點火機理時，應(yīng)深入分析故障的規(guī)律、癥狀和類型，在診斷汽輪機線路時，建議采用比較法、統(tǒng)計法和邏輯法。

5 結(jié)語

時代的演進和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)帶來了新的活力。汽輪機在發(fā)展中也得到了改進，得到了廣泛的應(yīng)用和積極的推廣。其作用和經(jīng)濟效益不言而喻，汽輪機的研究越來越受到重視，其中一個重要的研究方向就是汽輪機故障診斷技術(shù)的研究。市場形勢嚴峻，要保證能源供應(yīng)質(zhì)量，降低失敗的可能性，提高市場競爭力，改善能源產(chǎn)業(yè)。