狀態(tài)檢修在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)檢修中的作用分析

劉二峰

摘要：汽輪機(jī)是火電廠的重要設(shè)備之一，它的運(yùn)行穩(wěn)定與否直關(guān)系到火電廠的生產(chǎn)能效。為確保汽輪機(jī)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，應(yīng)重視汽輪機(jī)檢修工作，并在檢修中對(duì)先進(jìn)的狀態(tài)檢修技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用。文章從狀態(tài)檢修在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)檢修中的作用分析入手，論述了火力發(fā)電廠汽輪機(jī)檢修中狀態(tài)檢修的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：火電廠;汽輪機(jī);狀態(tài)檢修

1狀態(tài)檢修在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)檢修中的作用

火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱為火電廠，是生產(chǎn)電能的重要場(chǎng)所之一，其在電能生產(chǎn)的過(guò)程中需要使用到一些可燃的物質(zhì)，如煤等。汽輪機(jī)是火電廠不可或缺的設(shè)備之一，它的作用是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。若是汽輪機(jī)本身的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常，則會(huì)對(duì)電能生產(chǎn)造成不利影響。為使汽輪機(jī)始終保持最佳狀態(tài)，可在汽輪機(jī)檢修過(guò)程中對(duì)狀態(tài)檢修進(jìn)行應(yīng)用。

狀態(tài)檢修是一項(xiàng)較為先進(jìn)的技術(shù)，簡(jiǎn)稱CBM，具體是指通過(guò)監(jiān)測(cè)、診斷等技術(shù)手段，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行獲取，以此作為主要依據(jù)，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況，按設(shè)備存在的故障，對(duì)檢修項(xiàng)目及周期進(jìn)行合理安排，從而達(dá)到預(yù)期中的檢修效果。在火電廠汽輪機(jī)檢修中，CBM具有重要的作用，通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的隱患，并將之消滅在萌芽當(dāng)中，汽輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性隨之提升，給火電廠的正常生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障。CBM在提升汽輪機(jī)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的同時(shí)，使汽輪機(jī)的使用壽命得以延長(zhǎng)，維修成本大幅度降低，為火電廠節(jié)約了大量的資金，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。汽輪機(jī)作為火電廠電能生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，與供電效率和質(zhì)量具有非常密切的關(guān)聯(lián)，CBM的運(yùn)用，降低了汽輪機(jī)的故障幾率，隨著故障的減少，汽輪機(jī)的停機(jī)時(shí)間也隨之減少，可以生產(chǎn)出更多的電能，確保了供電可靠性^[1]。

2火力發(fā)電廠汽輪機(jī)檢修狀態(tài)檢修的具體應(yīng)用

2.1汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷

2.1.1振動(dòng)監(jiān)測(cè)

在汽輪機(jī)檢修中，可以應(yīng)用CBM對(duì)軸系振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。汽輪機(jī)的軸系歸屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備的范疇，而此類設(shè)備在振動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)一定限值時(shí)會(huì)出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。汽輪機(jī)組本身的狀態(tài)信息有很大一部分包含在振動(dòng)信號(hào)當(dāng)中，汽輪機(jī)狀態(tài)的改變，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)形態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)組的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行分析，能夠從中提取出反映汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息，依據(jù)這部分信息可以判斷汽輪機(jī)是否存在故障問(wèn)題。對(duì)汽輪機(jī)軸系的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以運(yùn)用振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器與分析程序兩個(gè)部分組成，能夠獲取到相對(duì)比較全面的汽輪機(jī)軸系振動(dòng)信息。如，幅值、頻率、相位、振動(dòng)波形及趨勢(shì)等等，利用這些信息，可對(duì)引起振動(dòng)的具體原因進(jìn)行判斷，從而對(duì)整個(gè)事故的發(fā)生過(guò)程進(jìn)行分析。

2.1.2故障診斷

汽輪機(jī)組振動(dòng)故障的診斷方法有兩種，一種在線診斷，另一種是離線診斷。

①在線診斷。該方法是對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)下的汽輪機(jī)組振動(dòng)故障原因進(jìn)行初步診斷，以便現(xiàn)場(chǎng)的工作人員能夠針對(duì)故障進(jìn)行糾正性操作，從而達(dá)到消除故障或是避免故障問(wèn)題進(jìn)一步擴(kuò)大的目的^[2]。由于汽輪機(jī)組在火電廠生產(chǎn)中所具有的重要性，所以對(duì)它的故障診斷在時(shí)間上要求較高。為此，必須通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)診斷，以此來(lái)縮短診斷時(shí)間。在線診斷系統(tǒng)的核心為專家知識(shí)庫(kù)，其中存儲(chǔ)著大量的專家經(jīng)驗(yàn)，能夠保證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

②離線診斷。該診斷方法的主要是為消除汽輪機(jī)的振動(dòng)故障，由于對(duì)振動(dòng)時(shí)間的要求有所降低，故此可將現(xiàn)場(chǎng)采集到的汽輪機(jī)振動(dòng)信號(hào)以及相關(guān)數(shù)據(jù)帶離現(xiàn)場(chǎng)，在有條件的場(chǎng)所內(nèi)進(jìn)行全面分析和模擬試驗(yàn)，找出引起振動(dòng)故障的原因，并給出針對(duì)性的處理方法，以此來(lái)消除故障問(wèn)題，使汽輪機(jī)恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2汽輪機(jī)油液狀態(tài)檢測(cè)

相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，導(dǎo)致火電廠停產(chǎn)的故障中，有20%左右與汽輪機(jī)故障有關(guān)，在這20%的故障中，很大一部分與潤(rùn)滑有關(guān)，如果油液出現(xiàn)問(wèn)題，那么極有可能引起汽輪機(jī)故障，進(jìn)而造成火電廠停產(chǎn)。所以在汽輪機(jī)檢修中，應(yīng)當(dāng)對(duì)油液狀態(tài)進(jìn)行全面檢測(cè)。

2.2.1油液黏度檢測(cè)

對(duì)于具有潤(rùn)滑效果的油液而言，黏度是關(guān)鍵指標(biāo)之一，國(guó)際上是按照黏度等級(jí)對(duì)潤(rùn)滑油的牌號(hào)進(jìn)行劃分，不同的設(shè)備需要相應(yīng)黏度等級(jí)的潤(rùn)滑油，若是黏度低于設(shè)備要求，則會(huì)造成磨損，而黏度過(guò)高，會(huì)對(duì)汽輪機(jī)葉片、軸承等部件的轉(zhuǎn)動(dòng)性能造成不利影響，進(jìn)而引起異常振動(dòng)。因此，在對(duì)汽輪機(jī)組油液狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將黏度作為重點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，火電廠汽輪機(jī)油液的黏度應(yīng)當(dāng)每3個(gè)月檢測(cè)一次，當(dāng)汽輪機(jī)所處的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣時(shí)，可以適當(dāng)縮短油液黏度檢測(cè)周期。當(dāng)黏度變化超出新油黏度±5%時(shí)，說(shuō)明黏度出現(xiàn)問(wèn)題，需要進(jìn)行處理。

2.2.2抗氧化性能檢測(cè)

在高溫、金屬催化以及有水的情況下，汽輪機(jī)油會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，由此會(huì)導(dǎo)致油液本身的性能下降或消失。因此，需要對(duì)汽輪機(jī)油的抗氧化性能進(jìn)行檢測(cè)。由于此項(xiàng)檢測(cè)耗時(shí)較長(zhǎng)，故此無(wú)法在火電廠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

2.2.3酸值檢測(cè)

當(dāng)汽輪機(jī)油氧化變質(zhì)或是受到污染時(shí)，油液本身的酸值便會(huì)升高。由于氧化變質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一定的酸性物質(zhì)，所以通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)油酸值的檢測(cè)，能夠如實(shí)反映出油液的品質(zhì)^[3]。通過(guò)對(duì)油液劣化過(guò)程中酸性物質(zhì)產(chǎn)生的數(shù)量進(jìn)行測(cè)定，能夠判定出油液的劣化程度，即酸值越高，油液品質(zhì)的劣化情況越嚴(yán)重。汽輪機(jī)油酸值檢測(cè)可以采用電位滴定法，每隔3個(gè)月應(yīng)當(dāng)檢測(cè)一次，具體的檢測(cè)操作要求參照ASTM D664-18標(biāo)準(zhǔn)。

2.3葉片應(yīng)力與機(jī)組狀態(tài)檢測(cè)

2.3.1葉片應(yīng)力檢測(cè)

在引起火電廠汽輪機(jī)非計(jì)劃停機(jī)的各種原因中，葉片故障是關(guān)鍵性因素，由于葉片是汽輪機(jī)中相對(duì)比較脆弱的部件，所以它的損壞幾率非常大。因此，汽輪機(jī)檢修中應(yīng)當(dāng)葉片的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，從而全面了解并掌握葉片的實(shí)際狀況，分析故障的成因。業(yè)內(nèi)一些專家學(xué)者經(jīng)過(guò)不斷研究，開(kāi)發(fā)出能夠預(yù)估汽輪機(jī)葉片使用壽命的軟件，通過(guò)分析葉片的運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合熱彈性力學(xué)原理，可對(duì)轉(zhuǎn)子斷裂時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)估，由此能夠計(jì)算出轉(zhuǎn)子的使用年限，為機(jī)組負(fù)荷分析提供了可靠依據(jù)。

2.3.2機(jī)組狀態(tài)檢測(cè)

通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，能夠了解機(jī)組當(dāng)前所處的運(yùn)行情況，找出其中的隱患問(wèn)題并加以消除，由此能夠最大限度地發(fā)揮出汽輪機(jī)組的整體性能。同時(shí)機(jī)組狀態(tài)檢測(cè)還能發(fā)現(xiàn)一定的運(yùn)行規(guī)律，根據(jù)這個(gè)規(guī)律，可以使汽輪機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性獲得進(jìn)一步提升。不僅如此，汽輪機(jī)組作為一個(gè)大型系統(tǒng)，它的波動(dòng)變化及狀態(tài)，與汽輪機(jī)本身的運(yùn)行密切相關(guān)，所以對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，可以避免汽輪機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障。

3結(jié)論

綜上所述，汽輪機(jī)作為火電廠的重要設(shè)備之一，在對(duì)其進(jìn)行檢修時(shí)，可以應(yīng)用狀態(tài)檢修技術(shù)，及時(shí)消除各種潛在的故障隱患，以此來(lái)提高檢修效果，降低汽輪機(jī)的故障幾率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

參考文獻(xiàn)

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