狀態(tài)檢修在汽輪機檢修中的應(yīng)用研究

沈 琦

（中國石油大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

汽輪機是火力發(fā)電的核心設(shè)備，該設(shè)備的使用工況較為惡劣，需要承受復(fù)雜的環(huán)境考驗，與汽輪機壽命直接相關(guān)的零件是汽輪機軸和葉片，汽輪機的壽命決定著火力發(fā)電站的經(jīng)濟效益和安全效益，對其進行科學(xué)的維修與保養(yǎng)非常重要。

1 狀態(tài)檢修的構(gòu)成

1.1 狀態(tài)檢修系統(tǒng)

狀態(tài)檢修系統(tǒng)是一項基于設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測的檢修技術(shù)。該系統(tǒng)會收集監(jiān)測設(shè)備的在線與離線數(shù)據(jù)。設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測的檢修技術(shù)在汽輪機檢測工作中已得到一定的應(yīng)用，形成了較為完善的體系，現(xiàn)階段已實現(xiàn)汽輪機運行參數(shù)的接收和存儲，在大型設(shè)備檢測方面也呈現(xiàn)一定的應(yīng)用前景。尤其在振動監(jiān)測與故障診斷方面取得了豐碩的成果。

1.2 狀態(tài)信息處理

在汽輪機檢修中，狀態(tài)檢修的主要工作內(nèi)容是狀態(tài)信息的處理，完成這項工作需要對時間扇區(qū)或頻率扇區(qū)進行測試，掌握設(shè)備的運行狀態(tài)。這需要對接收的信號進行處理，信號是以電磁波的形式傳送到設(shè)備中，經(jīng)過處理后工作人員可以通過顯示器查看信息，對信息進行辨別和處理。

1.3 特殊設(shè)備診斷系統(tǒng)

工作人員通過狀態(tài)檢測系統(tǒng)能夠全方位掌握汽輪機的運行狀態(tài)，將重要的運行信息以不同形式提取出來，為評價設(shè)備的運行狀況，以及預(yù)測設(shè)備的維修和保養(yǎng)提供依據(jù)，檢測系統(tǒng)所導(dǎo)出的數(shù)據(jù)能夠支撐設(shè)備保養(yǎng)與維修計劃的制定。系統(tǒng)內(nèi)部集成了專家診斷功能，通過建立專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，與設(shè)備的運行狀態(tài)做比較，最終由設(shè)備的邏輯處理器得出結(jié)論，該系統(tǒng)具有較強的糾錯功能，擁有較高的準(zhǔn)確率，可以自動識別常見錯誤。檢測診斷裝置如圖1 所示。

圖1 設(shè)備檢測診斷裝置

2 汽輪機狀態(tài)檢修技術(shù)流程

2.1 檢測汽輪機狀態(tài)

汽輪機運行時，各組成部件不可避免的存在一些故障隱患，這些故障隱患會隨著設(shè)備的不斷使用而逐漸增加，使設(shè)備發(fā)生故障停機的概率不斷增大，威脅機組的運行安全，假如放任不管，設(shè)備的安全系數(shù)就無法保證，隨著時間的不斷增長，勢必在將來的某一天發(fā)生故障。因此，必須對設(shè)備的潛在故障給予高度重視，詳細(xì)分析設(shè)備運行所產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)，全面掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，對設(shè)備運行情況進行監(jiān)測是為了更好的發(fā)現(xiàn)潛在故障，及時排除各項安全隱患，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的各種問題。設(shè)備故障檢測信號傳遞裝置如圖2 所示，設(shè)備故障檢測信號處理裝置如圖3 所示。

圖2 設(shè)備故障檢測信號傳遞裝置

圖3 設(shè)備故障檢測信號處理裝置

2.2 處理信息狀態(tài)

軸系組件和葉片的工作環(huán)境較為惡劣，是重點故障發(fā)生區(qū)域，一旦發(fā)生故障就會導(dǎo)致重大安全生產(chǎn)事故，在進行汽輪機狀態(tài)檢修時要尤其留意軸系組件與葉片的安全隱患，將其作為重點檢測項目。首先要觀察渦流狀態(tài)信息，及時發(fā)現(xiàn)錯誤信號、異常信號，對這些收集到的信息進行有針對性的分析，與數(shù)據(jù)庫進行對比來判斷當(dāng)前設(shè)備的運行情況。一旦發(fā)現(xiàn)異常故障信息，要對其進行再次識別，找尋產(chǎn)生異常信息的原因，通常采用頻率分析或時域分析的方法對故障的類型進行判斷，保留收集到的信息作為維修工作人員的參考，幫助維修工作人員更好的判斷故障類型和位置，為準(zhǔn)確排除故障，保證汽輪機的運行做準(zhǔn)備。狀態(tài)檢修可以大大提高故障診斷的效率，降低維修成本，使汽輪機始終保持在一個較好的運行狀態(tài)，提升火力發(fā)電站的經(jīng)濟效益。

2.3 汽輪機故障診斷

對汽輪機的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理后才能開啟診斷程序，來判斷汽輪機是否存在設(shè)備故障，分析故障的類型和位置。基于實時監(jiān)控模塊，設(shè)備維修人員需要根據(jù)監(jiān)控模塊所提供的數(shù)據(jù)開展工作，才能更好的了解汽輪機運行狀態(tài)，針對不同的故障類型和位置制定合適的維修方案，通常狀態(tài)診斷系統(tǒng)可以自動完成設(shè)備故障的判斷和分類，基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫的對比診斷，可以得到精確的診斷結(jié)果，并根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)所反饋的實時數(shù)據(jù)給出故障信息，具有集成化、自動化、智能化、高效化的優(yōu)點。故障診斷完成后，狀態(tài)檢修系統(tǒng)會輸出診斷結(jié)果，提示工作人員故障的原因與位置，并給予一定的維修方案推薦。狀態(tài)檢修可以準(zhǔn)確的獲取設(shè)備的故障信息，通過實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，收集運行數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)比人工故障排查更加準(zhǔn)確高效的工作效率，降低維修工作人員的勞動強度，提升汽輪機的運行效率和運行質(zhì)量，保障汽輪機的運行安全。

3 狀態(tài)檢修在汽輪機檢修中的應(yīng)用

3.1 油液污染情況監(jiān)測

對火力發(fā)電站的汽輪機，油污監(jiān)測必不可少，汽輪機運轉(zhuǎn)時需要很好的潤滑，潤滑油還起到降溫的作用，對機油的數(shù)量和成分進行分析判斷機油的使用情況，以此來監(jiān)測汽輪機的油液是否正常，一旦機油出現(xiàn)老化或雜質(zhì)含量過高勢必影響汽輪機的正常運轉(zhuǎn)，造成故障隱患。油污監(jiān)測可以反映多方面的機油信息，幫助工作人員準(zhǔn)確判斷汽輪機的運行狀態(tài)。

3.2 汽輪機振動監(jiān)測

設(shè)備振動會導(dǎo)致多方面的故障，極易造成設(shè)備的損壞，也是反映設(shè)備故障的重要參照，設(shè)備振動的變化情況與設(shè)備運行狀態(tài)相關(guān)。監(jiān)測汽輪機運行的振動情況，能夠有效判斷設(shè)備的故障類型，在狀態(tài)檢修系統(tǒng)中尤其重視振動監(jiān)測，通過大量的監(jiān)聽、監(jiān)測設(shè)備運行中的振動情況，并建立數(shù)學(xué)模型進行振動的分析，輸出完整的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)前汽輪機振動監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)比較完善，能夠?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)測與分析，并通過數(shù)據(jù)庫分析振動變化的原因，為維修工作人員選擇合適的措施提供依據(jù)。

3.3 汽輪機性能監(jiān)測技術(shù)

汽輪機性能監(jiān)測有助于分析汽輪機的運行參數(shù)變化，為進一步掌握汽輪機的運行狀態(tài)提供更加豐富的參考，對進一步分析設(shè)備運行條件，分析設(shè)備的故障位置和故障原因具有極高的意義，例如汽輪機運行過程中某一部件發(fā)生故障，肯定會影響汽輪機的性能，此時就會在性能監(jiān)測模塊中得到反應(yīng)，為工作人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障提供保障。

3.4 葉片應(yīng)力情況檢測

葉片是汽輪機的核心部件，葉片的損壞是汽輪機發(fā)生停電故障的主要原因，也是造成火力發(fā)電廠重大生產(chǎn)事故的主要原因。隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪機葉輪葉片應(yīng)力檢測技術(shù)已經(jīng)誕生，通過專用的軟件分析葉片的壽命，該軟件能夠自動監(jiān)測葉片的使用情況，顯示葉片應(yīng)力等相關(guān)參數(shù)，將其與熱力學(xué)相結(jié)合，可以有效的分析葉片的運行狀態(tài)，幫助工作人員了解葉輪葉片運行時的應(yīng)力分布，準(zhǔn)確判斷葉片的使用壽命，獲取單位負(fù)載等信息。

3.5 機組狀態(tài)檢測

機組狀態(tài)檢測是狀態(tài)檢修的一大優(yōu)勢，可以幫助使用者最大化發(fā)揮汽輪機的性能，并實時掌握機組的運行狀態(tài)。為技術(shù)人員提供詳細(xì)的汽輪機運行變化數(shù)據(jù)，對汽輪機的運行優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，以便于改善汽輪機的運行情況，更好的發(fā)揮汽輪機的性能與優(yōu)勢。機組狀態(tài)檢測能夠反映汽輪機組的健康狀態(tài)，為盡早發(fā)現(xiàn)汽輪機的運行故障提供依據(jù)，通過與經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫的對比，及時了解不正常運行數(shù)據(jù)所表達的含義，預(yù)測可能發(fā)生的設(shè)備損壞，并及時采取針對性措施，降低事故發(fā)生率，為汽輪機機組的穩(wěn)定運行提供保障，進而提升火力發(fā)電站的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

汽輪機的檢修是一項綜合的系統(tǒng)工程，汽輪機狀態(tài)檢修是現(xiàn)階段比較先進的檢測模式，具有科學(xué)高效等優(yōu)勢，逐漸在火力發(fā)電站設(shè)備檢修中得到推廣，狀態(tài)檢修可以大大提高汽輪機的檢修效率，幫助工作人員快速準(zhǔn)確的判斷故障類型和位置，以便于工作人員選擇最佳維修方案，大大降低工作人員的勞動強度，提高汽輪機的維修與養(yǎng)護效率。