狀態(tài)檢修在汽輪機檢修中的有效運用

賈豐榕

摘 要：在火電廠中，汽輪機為主要的組成部分，為確保其安全運行，應(yīng)用狀態(tài)檢修技術(shù)對其故障進行預防和排查。對狀態(tài)檢修技術(shù)的原理和組成架構(gòu)進行分析，就汽輪機中狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用的技術(shù)加以論述，以提高汽輪機運行的可靠性。

關(guān)鍵詞：火電廠；汽輪機；狀態(tài)檢修；檢測技術(shù)

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0012-02

隨著電力運行體制改革的深入，為更好地適應(yīng)廠網(wǎng)獨立運行、競價上網(wǎng)的發(fā)展形勢，需調(diào)整火電廠設(shè)備的檢修體制，以延長其使用壽命，降低設(shè)備的維修成本。而汽輪機作為火電廠的主要設(shè)備，其運行狀態(tài)的可靠性關(guān)系到火電廠發(fā)電的效率，因而其檢修方式應(yīng)由傳統(tǒng)的計劃檢修向新型狀態(tài)檢修模式轉(zhuǎn)變，以便能實時獲取設(shè)備的運行狀態(tài)信息，及早找出并解決故障隱患，保障設(shè)備的安全、可靠運行。

1 狀態(tài)檢修的原理及優(yōu)勢

1.1 狀態(tài)檢修的工作原理

無論是在火電廠，還是其他電氣系統(tǒng)中，大多數(shù)設(shè)備在故障發(fā)生前總會出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象，比如聲音起伏變化、信號強弱、振動等情況。然而，設(shè)備在由穩(wěn)定常態(tài)轉(zhuǎn)變到故障狀態(tài)時總會歷經(jīng)一個動態(tài)改變的過程，如果利用一些監(jiān)測技術(shù)將設(shè)備運行的一些狀態(tài)信息追蹤、記錄下來，那么工作人員就可以通過對動態(tài)過程的分析及時找出設(shè)備的故障隱患，從而有針對性地對故障問題進行預防、處理。狀態(tài)檢修就是在此基礎(chǔ)上形成的。

1.2 狀態(tài)檢修的運用優(yōu)勢

傳統(tǒng)的電氣設(shè)備檢修模式主要是定期檢修與計劃檢修相結(jié)合，這種模式需專門調(diào)整設(shè)備的運行狀態(tài)，檢修成本較高，且在狀態(tài)調(diào)整時對設(shè)備的損耗較大，增加了故障發(fā)生的風險；而狀態(tài)

檢修方式是在設(shè)備常規(guī)運行時對其狀態(tài)的跟蹤記錄，通過這種實時的監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異?；蚬收闲畔?。相比于傳統(tǒng)的檢修模式，狀態(tài)檢修不僅可以節(jié)約設(shè)備的檢修成本、避免對設(shè)備的狀態(tài)調(diào)整，還可降低故障的發(fā)生率，延長設(shè)備的使用壽命。

2 狀態(tài)檢修的組成介紹

狀態(tài)檢修技術(shù)是通過對設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并對監(jiān)測到的信息進行分析，從而確定設(shè)備是否存在故障問題。為實現(xiàn)這一功能，一個完整的狀態(tài)檢修系統(tǒng)應(yīng)包括監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)分析、故障診斷及檢修站點等模塊。圖1所示為狀態(tài)檢修的基本流程框圖。

圖1 狀態(tài)檢修流程圖

2.1 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要有兩個功能，即信息的采集和傳遞，而信息的采集主要包括在線和離線監(jiān)測參數(shù)兩部分。在汽輪機中，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械能主要依靠如葉輪、葉片轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的作用，運行中的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)主要包括轉(zhuǎn)子和氣缸的受力監(jiān)測，葉輪上軸承磨損程度監(jiān)測，振動、汽輪機進水等狀態(tài)監(jiān)測。由于汽輪機及其輔助設(shè)備的故障發(fā)生率較高，因而國內(nèi)對汽輪機狀態(tài)檢測系統(tǒng)的開發(fā)較為成熟，目前已投入實際生產(chǎn)設(shè)備中。

2.2 信息分析系統(tǒng)

汽輪機上的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)將設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)信息進行采集后，需對這些信息進行分析處理，以便為故障診斷提供判斷依據(jù)，狀態(tài)檢修中的信息分析系統(tǒng)便是實現(xiàn)這部分功能的一個系統(tǒng)。根據(jù)信號的不同特性，信息分析主要分為時域分析、頻域分析和傳遞函數(shù)特性分析，通過傅里葉變換、小波變換等方式對信號進行再加工處理，并繪制出相關(guān)的波形圖，供技術(shù)人員分析、決策。

2.3 故障診斷專家系統(tǒng)

故障診斷系統(tǒng)是狀態(tài)檢修系統(tǒng)中最為重要的組成部分，其以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)獲得的信息為基本分析對象，就其中能體現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的參數(shù)進行分析、判斷，以確定設(shè)備是否有異常或故障問題，并對故障類型及產(chǎn)生原因進行排查，指導后續(xù)檢修工作。

故障診斷專家系統(tǒng)主要包括實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、專家知識庫和推理機三大部分。該系統(tǒng)以實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)為判斷依據(jù)，并在知識庫中儲備的故障知識的輔助下，模擬人類的思維、分析過程對信息進行推理分析，并得出與人類專家水平相當?shù)姆治鼋Y(jié)果，實現(xiàn)包括異常預警、狀態(tài)辨別、自動分析報告等全面化診斷。

2.4 狀態(tài)檢修站

狀態(tài)檢修站的設(shè)立是用以接收來自狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送來的設(shè)備信息，并對其進行綜合處理，擬定設(shè)備狀態(tài)報告，并提出相應(yīng)的檢修建議，將其與設(shè)備正常運行指標相對比，從而對設(shè)備具體的檢修內(nèi)容作出最后的調(diào)整。

3 汽輪機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術(shù)

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)狀態(tài)檢修的前提和基礎(chǔ)性條件，在汽輪機中，需對葉輪、軸及軸承、潤滑油等的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，以下就汽輪機中常用的監(jiān)測技術(shù)加以論述。

3.1 汽輪機振動監(jiān)測

在汽輪機中，如果轉(zhuǎn)子中心發(fā)生偏移或運行中出現(xiàn)磨損等異常情況時，均可能引起振動現(xiàn)象。一般而言，汽輪機中設(shè)備的損壞程度與振動強度呈正相關(guān)，通過對設(shè)備中的振動信息進行監(jiān)測，并在一定的數(shù)學分析方法下，對這些信息量進行提取，從而可對設(shè)備的運行狀況有一定的認識。

隨著振動信號研究的不斷深入，振動監(jiān)測在理論和技術(shù)上都比較成熟、完善。振動監(jiān)測系統(tǒng)主要包括振動傳感器部分和信號分析單元，通過對振動信號的采集、分析，可獲得包括幅值、頻率、相位變化、振動波動性大小等在內(nèi)的振動信息，從而為全面、準確診斷設(shè)備振動原因提供參考依據(jù)。

3.2 汽輪機葉片和轉(zhuǎn)子的應(yīng)力監(jiān)測

汽輪機葉片故障易引起整機停電，因而對汽輪機葉片的運行狀態(tài)應(yīng)予以足夠的重視。汽輪機中葉片的故障現(xiàn)象可反映在其應(yīng)力變化上，因此，通過對葉片應(yīng)力的監(jiān)測，可及時找出汽輪機的故障問題。當前已有相關(guān)軟件可通過對葉片尺寸信息，對葉片的靜、動態(tài)受力變化及振動特性進行分析，評估出葉片的工作壽命，以便及時更換葉片，確保汽輪機的可靠運行。

此外，在熱彈力學等力學理論基礎(chǔ)上，可對轉(zhuǎn)子在不同工作溫度下的應(yīng)力變化進行計算，以此估算轉(zhuǎn)子的使用壽命，并為汽輪機帶負載運行提供參考。

3.3 潤滑油液污染監(jiān)測

潤滑油的質(zhì)量水平也是反映汽輪機故障問題的重要指標，通過對潤滑油的質(zhì)量及其中所含雜質(zhì)顆粒特性的監(jiān)測，可對汽輪機的故障類型進行判斷。由于在機械結(jié)構(gòu)的油液系統(tǒng)中，無論是用作潤滑、燃料或提供動力，潤滑油在內(nèi)部組件磨損或因其他原因造成密封性差時，均可能會受到污染，通過監(jiān)測污染油液中雜質(zhì)的成分、含量等信息，可對機械的故障類型進行判斷。此外，油液污染監(jiān)測分析可與振動監(jiān)測技術(shù)配合使用，能明顯提高對故障或異常情況的分析判斷性能。

3.4 汽輪機整體性能的監(jiān)測

通過對汽輪機整體性能進行監(jiān)測，可以全面地獲悉汽輪機的運行狀態(tài)信息，便于控制其運行成本，提高其經(jīng)濟性；另外，對汽輪機整體性能的監(jiān)測也可為整機的健康情況提供參考依據(jù)。在整體性能的檢測下，汽輪機的某些故障隱患可及早被察覺，比如汽輪機中油液通路處有垢堵塞等情況。汽輪機中整機性能監(jiān)測的內(nèi)容包括功率、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、熱耗、蒸汽、排汽壓力等參數(shù)。

4 結(jié)束語

相比于定期檢修和計劃檢修，狀態(tài)檢修在檢修成本利用、檢修效率上有著明顯的優(yōu)勢，并逐漸成為電氣設(shè)備的主要檢修模式。隨著傳感器信號采集技術(shù)、信號分析處理技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，狀態(tài)檢修系統(tǒng)在不斷升級、完善，其對設(shè)備運行狀態(tài)信息的收集和分析處理性能也將不斷提高。在汽輪機中應(yīng)用狀態(tài)檢修技術(shù)，可有效改善汽輪機的運行狀態(tài)，并及早查找出設(shè)備的運行故障，延長設(shè)備的運行壽命，這對火電廠的長久、穩(wěn)定發(fā)展具有深遠的意義。

參考文獻

[1]朱鈺，陳瑞國，郝建成.淺談電力設(shè)備狀態(tài)檢修[J].東北電力技術(shù)，2010（03）.

[2]孟濤，吳剛.狀態(tài)檢修在汽輪機檢修中的應(yīng)用[J].科協(xié)論壇，2012（09）.

[3]周咸武.火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中的管理和技術(shù)問題.黑龍江科學，2014（08）.

[4]高君.電氣設(shè)備狀態(tài)檢修模式的探討及發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（21）.

〔編輯：劉曉芳〕

Condition-based Maintenance Overhaul in the Effective Use of the Turbine

Jia Fengrong

Abstract： In thermal power plants， the steam turbine for the main part， to ensure its safe operation， the application of condition-based maintenance techniques for prevention and investigation of their failure. In this paper， the principle and composition of state overhaul technology architecture were analyzed， and the technology of steam turbine condition monitoring application is discussed， in order to improve the reliability of the steam turbine operation.

Key words： thermal power plant； turbine； condition-based maintenance； detection technology

3.3 潤滑油液污染監(jiān)測

潤滑油的質(zhì)量水平也是反映汽輪機故障問題的重要指標，通過對潤滑油的質(zhì)量及其中所含雜質(zhì)顆粒特性的監(jiān)測，可對汽輪機的故障類型進行判斷。由于在機械結(jié)構(gòu)的油液系統(tǒng)中，無論是用作潤滑、燃料或提供動力，潤滑油在內(nèi)部組件磨損或因其他原因造成密封性差時，均可能會受到污染，通過監(jiān)測污染油液中雜質(zhì)的成分、含量等信息，可對機械的故障類型進行判斷。此外，油液污染監(jiān)測分析可與振動監(jiān)測技術(shù)配合使用，能明顯提高對故障或異常情況的分析判斷性能。

3.4 汽輪機整體性能的監(jiān)測

通過對汽輪機整體性能進行監(jiān)測，可以全面地獲悉汽輪機的運行狀態(tài)信息，便于控制其運行成本，提高其經(jīng)濟性；另外，對汽輪機整體性能的監(jiān)測也可為整機的健康情況提供參考依據(jù)。在整體性能的檢測下，汽輪機的某些故障隱患可及早被察覺，比如汽輪機中油液通路處有垢堵塞等情況。汽輪機中整機性能監(jiān)測的內(nèi)容包括功率、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、熱耗、蒸汽、排汽壓力等參數(shù)。

4 結(jié)束語

相比于定期檢修和計劃檢修，狀態(tài)檢修在檢修成本利用、檢修效率上有著明顯的優(yōu)勢，并逐漸成為電氣設(shè)備的主要檢修模式。隨著傳感器信號采集技術(shù)、信號分析處理技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，狀態(tài)檢修系統(tǒng)在不斷升級、完善，其對設(shè)備運行狀態(tài)信息的收集和分析處理性能也將不斷提高。在汽輪機中應(yīng)用狀態(tài)檢修技術(shù)，可有效改善汽輪機的運行狀態(tài)，并及早查找出設(shè)備的運行故障，延長設(shè)備的運行壽命，這對火電廠的長久、穩(wěn)定發(fā)展具有深遠的意義。

參考文獻

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[4]高君.電氣設(shè)備狀態(tài)檢修模式的探討及發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（21）.

〔編輯：劉曉芳〕

Condition-based Maintenance Overhaul in the Effective Use of the Turbine

Jia Fengrong

Abstract： In thermal power plants， the steam turbine for the main part， to ensure its safe operation， the application of condition-based maintenance techniques for prevention and investigation of their failure. In this paper， the principle and composition of state overhaul technology architecture were analyzed， and the technology of steam turbine condition monitoring application is discussed， in order to improve the reliability of the steam turbine operation.

Key words： thermal power plant； turbine； condition-based maintenance； detection technology

3.3 潤滑油液污染監(jiān)測

潤滑油的質(zhì)量水平也是反映汽輪機故障問題的重要指標，通過對潤滑油的質(zhì)量及其中所含雜質(zhì)顆粒特性的監(jiān)測，可對汽輪機的故障類型進行判斷。由于在機械結(jié)構(gòu)的油液系統(tǒng)中，無論是用作潤滑、燃料或提供動力，潤滑油在內(nèi)部組件磨損或因其他原因造成密封性差時，均可能會受到污染，通過監(jiān)測污染油液中雜質(zhì)的成分、含量等信息，可對機械的故障類型進行判斷。此外，油液污染監(jiān)測分析可與振動監(jiān)測技術(shù)配合使用，能明顯提高對故障或異常情況的分析判斷性能。

3.4 汽輪機整體性能的監(jiān)測

通過對汽輪機整體性能進行監(jiān)測，可以全面地獲悉汽輪機的運行狀態(tài)信息，便于控制其運行成本，提高其經(jīng)濟性；另外，對汽輪機整體性能的監(jiān)測也可為整機的健康情況提供參考依據(jù)。在整體性能的檢測下，汽輪機的某些故障隱患可及早被察覺，比如汽輪機中油液通路處有垢堵塞等情況。汽輪機中整機性能監(jiān)測的內(nèi)容包括功率、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、熱耗、蒸汽、排汽壓力等參數(shù)。

4 結(jié)束語

相比于定期檢修和計劃檢修，狀態(tài)檢修在檢修成本利用、檢修效率上有著明顯的優(yōu)勢，并逐漸成為電氣設(shè)備的主要檢修模式。隨著傳感器信號采集技術(shù)、信號分析處理技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，狀態(tài)檢修系統(tǒng)在不斷升級、完善，其對設(shè)備運行狀態(tài)信息的收集和分析處理性能也將不斷提高。在汽輪機中應(yīng)用狀態(tài)檢修技術(shù)，可有效改善汽輪機的運行狀態(tài)，并及早查找出設(shè)備的運行故障，延長設(shè)備的運行壽命，這對火電廠的長久、穩(wěn)定發(fā)展具有深遠的意義。

參考文獻

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[3]周咸武.火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中的管理和技術(shù)問題.黑龍江科學，2014（08）.

[4]高君.電氣設(shè)備狀態(tài)檢修模式的探討及發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（21）.

〔編輯：劉曉芳〕

Condition-based Maintenance Overhaul in the Effective Use of the Turbine

Jia Fengrong

Abstract： In thermal power plants， the steam turbine for the main part， to ensure its safe operation， the application of condition-based maintenance techniques for prevention and investigation of their failure. In this paper， the principle and composition of state overhaul technology architecture were analyzed， and the technology of steam turbine condition monitoring application is discussed， in order to improve the reliability of the steam turbine operation.

Key words： thermal power plant； turbine； condition-based maintenance； detection technology