狀態檢修在汽輪機檢修中的應用研究

趙超

摘要：汽輪機是發電廠不可或缺的設備之一，其運行狀態與發電效率息息相關，因此該設備檢修工作顯得格外重要。隨著汽輪機設備不斷更新換代，內部結構日益復雜，傳統定期檢修逐漸難以符合現實需求，開始朝著狀態檢修方向過渡。對此，本文以汽輪機檢修為例，闡述狀態檢修的技術原理，并對此種檢修的內容與方法進行探究，以期為同行提供借鑒和參考。

關鍵詞：汽輪機檢修;狀態檢修;應用措施

引言：汽輪機作為電廠運行的主要設備，如何穩定安全的運行成為研究重點所在。在現代化工業背景下，管理者應重視設備狀態預防性檢修工作，確保汽輪機能夠始終處于健康狀態投入使用，由此提高工作效率。對此，應定期對設備的振動信號、聲發射、葉片與轉子應力等進行檢測，通過全面優化檢修方式，避免維修短缺或者過剩等情況，節約設備管理與檢修投入。

1狀態檢修的技術原理

在電廠運行中，汽輪機屬于關鍵設備之一，一旦發生故障很容易影響整體運行。通常情況下，設備故障并非瞬間發生，通過狀態信號可將故障發生過程展現出來，因此每種設備故障之前都會有所預兆，通過檢測異常信號便可提早預防和發現潛在故障，由此節約維修成本。因狀態信號的存在，為狀態檢修技術提供了使用價值。狀態檢修是指通過檢測設備發出的各類信號排除相應故障，并在故障出現后采取有效措施解決。檢修的關鍵在于故障位置的確定，做到防微杜漸，在異常情況下實施針對性檢修，避免機械損傷擴大。在汽輪機狀態檢修中，大多是在設備不停機情況下開展，有效排除和發現潛在故障，避免故障擴大。與傳統檢修方式相比，狀態檢修能夠延長設備使用壽命，提高工作效率，節約大量檢修成本[1]。

2汽輪機狀態檢修的內容與方法

2.1振動信號檢測

對于現行的汽輪機來說，在工作狀態下勢必會產生振動信號，信號變化大多伴隨著顯著的故障特點。通過檢測振動信號與參量，如振動類型、頻率、方式等等，可提早發覺設備中潛在的故障問題。在信號采集方面，主要通過傳感器完成對位移、速度和加速度等參數的采集，依靠電量檢測，再用放大器輸送到被檢測的設備中，采集機械振動的各類要素，如相位角、振幅等等。當前大部分汽輪機組均已具備不同程度的TSI系統，可對汽缸膨脹、脹差數值等參數進行分析，提高自動化、智能化水平，還可有效避免人為誤差的產生。在此期間，傳感器選擇十分重要，應以振動特性、設備選型為依據，特別是汽輪機設備，內部傳感器型號與故障位置存在緊密關聯，一旦選型不當很容易使某處經常發生故障，如轉子故障等等。對此，應準確測量轉子振動，并對支承座、軸承的相對剛性綜合分析，使振動響應得以確定，振動位移可用公式表示為：

式中，x代表的是振動位移;代表的是振量參數;t代表的是振動強度。一般在低頻范圍內，位移與強度之間為正比關系，這就要求對汽輪機在多個頻率范圍內的振量參數進行明確，才可將振動強度真實的表示出來。通常振動故障都由轉子運動引發，可從轉子運動場著手進行信號檢測，從而掌握振動原因，確保機械運行質量。

2.2故障診斷

（1）信號處理。在汽輪機使用期間，物理量與時間的關系存在一定規律，可采用傳感器設備進行狀態識別，在采集信息的過程中，篩選出有價值的特征信息。信息處理在頻率、時間域中開展，可從多個角度觀察和分析信號，提高信號處理準確性。當前應用較為頻繁的是頻譜分析，但在測量期間可能因故障因素使頻率結構發生改變，應對信號頻率結構獲取信號進行重點關注。

（2）故障智能分析。在診斷系統中，部分故障可利用簡單評判方式獲得結果，但因汽輪機的發電機組構成復雜，涉及因素較多，簡單評判難以獲得準確的結果，加上故障信號所采集的信息有限，難以在短期內全面處理故障內容，在使用時受到一定阻礙。針對這一情況，在人工智能支持下專家系統得到創新優化，可通過模糊診斷、神經網絡診斷等方式進行知識處理，再結合專家推理，便可妥善解決機械故障問題。該方案在人工智能的支持下擁有較強的推理和學習能力，可實現智能化故障分析，所得結果更加準確可靠[2]。

2.3聲發射檢測

汽輪機內部帶有許多管束，在不同環境下使用時很容易出現零件老化情況，且油液還帶有較強的腐蝕性，增加了零件受損概率。當零件出現微小損壞時，部件內部結構實則已經發生變化，可利用聲發射檢測技術進行檢驗，獲得機組內部成分的實際狀態。同時，該技術應用還可準確定位故障位置，當金屬出現開裂時，應變能也會隨之增加，高壓流體也會從裂紋處噴射出來，使設備產生較大摩擦或者震蕩，進而出現聲發射波。最后，采用檢測系統與數學分析相結合的方式，進而準確定位裂縫點，該項技術所用參數不但涵蓋信號幅度、排布狀態，還可將波形、頻譜等參數準確展現出來。

2.4葉片與轉子應力檢測

因汽輪機自身故障發生率較高，且較為嚴重，對電廠生產帶來較大不良影響。在運行過程中，葉片與轉子位置相對脆弱，故障發生率也相對較高。通過葉片應力檢測的方式，可充分把握葉片之間存在的問題，并在此基礎上尋找故障原因。在設備檢修期間，還要對葉片數據進行細致整理與分析，并采取可靠的處理措施。在轉子應力檢測方面，主要采用彈性應力與斷裂學相關知識，對轉子壽命進行預測，評估轉子斷裂產生的應力，計算出轉子應力分布情況，為機組負荷提供充足可靠的數據支持。除了關注汽輪機局部故障之外，還應充分了解該設備的整體構造，以設備運轉速度、能耗、功率變化等指標為主進行性能檢測，由此延長設備的使用壽命。

結論：綜上所述，在汽輪機檢修與應用中，狀態檢修的重要性不言而喻，應根據設備可維修度制定相應的檢修方案，使傳統定期檢修朝著狀態檢修過渡，提高設備管理與維護水平。在實際檢修中，應重點對設備的振動信號、聲發射、葉片與轉子應力等進行檢測，通過智能診斷使潛在故障被提早發現和預防，提高維修工作效率，確保汽輪機的穩健運行。

參考文獻

[1]黃樹紅.汽輪機狀態檢修中的重要技術問題研究[D].華中科技大學，2019.

[2]嚴宏強，史進淵，楊宇，等.汽輪機狀態檢修的實用可靠性技術[J].汽輪機技術，2020（02）：100-101.