電廠汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)分析

馬靜楠(大唐山東電力檢修運(yùn)營公司,山東 青島 266000）

電廠汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)分析

馬靜楠
(大唐山東電力檢修運(yùn)營公司,山東 青島 266000）

摘 要：電廠汽輪機(jī)是電廠發(fā)電機(jī)組的重要的關(guān)鍵設(shè)備，隨時電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電廠汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)也不斷的復(fù)雜化。電廠汽輪機(jī)一旦發(fā)生故障，就會給整個發(fā)電機(jī)組帶來相當(dāng)大的危害，直接影響到電廠機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，汽輪機(jī)的故障診斷技術(shù)一直都是技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);故障;診斷

0 引言

根據(jù)汽輪機(jī)現(xiàn)場運(yùn)行過程，汽輪機(jī)故障大多表現(xiàn)為零部件過早磨損和汽輪機(jī)設(shè)備振動較大等，因此在汽輪機(jī)的故障診斷技術(shù)中主要就汽輪機(jī)的油液分析和振動分析兩方面的診斷技術(shù)考慮。對典型的和常見故障進(jìn)行診斷在工程實(shí)踐中具有重要意義，可在一定程度上提高設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率。

1　汽輪機(jī)故障分析方法

汽輪機(jī)的故障診斷是指為了了解汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上能夠預(yù)測設(shè)備的發(fā)展變化，并能夠及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，對設(shè)備的故障部位、原因及發(fā)展趨勢做出準(zhǔn)確的判斷，提出設(shè)備的維修建議和故障的解決對策。汽輪機(jī)的一般是由設(shè)備零部件過量的磨損和設(shè)備較大的振動等原因造成的，因此汽輪機(jī)的故障診斷技術(shù)是主要對設(shè)備的油液分析和振動分析。

（1）汽輪機(jī)油液分析法。油液分析法是對汽輪機(jī)設(shè)備的潤滑系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、診斷的重要手段，是其他診斷技術(shù)難以替代的，可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期磨損和潛在隱患。另外油液分析法也可對設(shè)備的振動確認(rèn)有著很大的參考作用，可見油液分析法是汽輪機(jī)故障診斷中不可缺少的技術(shù)手段之一。油液分析技術(shù)可分為油料光譜分析技術(shù)、常規(guī)油樣分析技術(shù)、紅外光譜分析技術(shù)、鐵譜分析技術(shù)等等。在汽輪機(jī)設(shè)備的診斷中議案采用鐵譜分析技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)主要是對汽輪機(jī)的油樣進(jìn)行采集、制譜、磨粒分析、磨損趨勢分析、磨損機(jī)理分析及故障診斷等。此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用以來可有效提高汽輪機(jī)設(shè)備的故障診斷準(zhǔn)確性，提高設(shè)備的安全性能；（2）汽輪機(jī)振動分析方法。1）波形分析法。由汽輪機(jī)設(shè)備上的傳感器輸出的振動信號一般為時間波形，技術(shù)人員對波形進(jìn)行分析可對設(shè)備故障做出初步的診斷?？梢姴ㄐ畏治龇ň哂兄庇^、簡潔的優(yōu)勢，受到工程技術(shù)人員的青睞，通過對波形的分析可有助于區(qū)分汽輪機(jī)設(shè)備的不同故障；2）軸心位置分析法。軸心的位置通過汽輪機(jī)軸承的內(nèi)徑、軸承間隙、轉(zhuǎn)軸外徑、傳感器輸出信號多個數(shù)據(jù)綜合得出。汽輪機(jī)的軸心是轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中平衡與否的重要參數(shù)，軸心位置分析法可判斷汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，為技術(shù)人員對設(shè)備的故障判斷提供重要參考；3）軸心軌跡分析法；在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子正常的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子的每次轉(zhuǎn)動都在同一位置上，因此軸心軌跡也是固定的，如果在汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)過程中軸心軌跡的大小、形狀發(fā)生紊亂，則可判斷出轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生偏差。此時技術(shù)人員就要對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行調(diào)整控制，以免造成機(jī)組停運(yùn)。可見軸心軌跡分析法也是汽輪機(jī)故障診斷的重要方法之一；4）頻譜分析法。汽輪機(jī)的故障診斷中頻譜分析法是較為常用的診斷方法，頻譜分析法中常用的為幅值譜和功率譜。幅值譜在應(yīng)用時可直觀的顯示諧波振動分量的振幅，譜線高度可表示頻率分量的振幅，功率譜表示振動頻率的分布情況，可直接顯示出其振動情況。頻譜分析的機(jī)理是分解出構(gòu)成信號的頻率成分，便于技術(shù)人員對設(shè)備振動來源的辨識，有效提高汽輪機(jī)設(shè)備的故障診斷的準(zhǔn)確性。

2　常見汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)

電廠汽輪機(jī)設(shè)備振動故障的類型有很多種，但綜合分析起來，常見的故障發(fā)生率占到百分之九十以上。根據(jù)筆者和其他工程技術(shù)人員的的現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)，對汽輪機(jī)常見和典型的故障進(jìn)行判斷分析，可解決實(shí)際生產(chǎn)中的故障，保障生產(chǎn)需要。

（1）轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。若汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，則轉(zhuǎn)子在不平衡力的作用下將發(fā)生振動，主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子的振動與轉(zhuǎn)速同頻，振動幅值隨轉(zhuǎn)速按振動理論中的共振曲線規(guī)律變化；在固定的轉(zhuǎn)速情況下幅值和相位不隨時間的變化而變化；轉(zhuǎn)子的軸心運(yùn)行軌跡表現(xiàn)為橢圓形或圓形。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因一般由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動運(yùn)行過程中發(fā)生零部件的飛脫、松動以及轉(zhuǎn)子的熱彎曲或者轉(zhuǎn)子原始質(zhì)量不平衡，通過對轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的分析，為技術(shù)人員對故障的診斷提供了參考；（2）設(shè)備的動靜碰摩。在汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行過程中，設(shè)備的動靜碰摩也是常見的故障，但動靜碰摩的故障認(rèn)定難度較大，在故障的認(rèn)定過程中需要汽輪機(jī)的開缸處理，可見故障診斷要求的高度精確性和準(zhǔn)確性。目前主要是根據(jù)設(shè)備的頻譜、振幅和汽輪機(jī)的軸心軌跡進(jìn)行判斷，通過觀察軸頸的靜態(tài)位置也可以做成初步的判斷，若設(shè)備發(fā)生碰摩，可使軸頸中心發(fā)生較大的變化。另外，記錄汽輪機(jī)組在升速和降速的級聯(lián)圖、極坐標(biāo)圖和波特圖，并進(jìn)行比較，對此項(xiàng)故障的診斷有一定的幫助；（3）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不對中。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子不對中也是常見的故障之一，通過對故障的特征的分析可判斷出是否為轉(zhuǎn)子不對中。若汽輪機(jī)設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)振動的時域波形上旋轉(zhuǎn)基本頻率的高次成分；在頻譜圖上出現(xiàn)工頻的高次分量；轉(zhuǎn)子的軸心軌跡呈橢圓形或出現(xiàn)香蕉形等，根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗(yàn)可初步判斷為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不對中；（4）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油。在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中若出現(xiàn)工頻振動增大的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為設(shè)備的工頻振幅隨著時間緩慢增大，此種情況一般出現(xiàn)在帶負(fù)荷或空負(fù)荷的過程；在機(jī)組調(diào)試或者大修時，工頻振動在后幾次出現(xiàn)并越來越明顯等等情況。判斷為設(shè)備振動是由中心孔進(jìn)油引起的，維護(hù)人員可取下軸端堵頭，清理中心孔即可消除故障。

3　結(jié)語

通過對電廠汽輪機(jī)故障分析方法的介紹，我們得知汽輪機(jī)的常見分析方法為汽輪機(jī)油液分析法和汽輪機(jī)振動分析方法，重點(diǎn)介紹了汽輪機(jī)的振動分析方法，包括波形分析法、軸心位置分析法、軸心軌跡分析法和頻譜分析法等等。在此基礎(chǔ)上提出了常見的汽輪機(jī)的故障診斷技術(shù)，文中介紹了汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、設(shè)備的動靜碰摩、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不對中、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油等故障的判斷技術(shù)，對常見的故障進(jìn)行判斷，可保障機(jī)組的正常運(yùn)行，也為相似的工程實(shí)踐提供了參考和借鑒。

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[3]梁萌.汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)研究[D].大慶：大慶石油學(xué)院,2005.

作者簡介：馬靜楠(1987-)，助理工程師。