熱電廠汽輪機(jī)通流部分與凝汽器故障診斷研究與應(yīng)用

董洋 祝令凱 呂海禎

【摘 要】隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，電力已經(jīng)進(jìn)入人民生活的多個(gè)領(lǐng)域，并在其中發(fā)揮著不可或缺的作用。同時(shí)，我們對(duì)電廠的安全性能，經(jīng)濟(jì)應(yīng)用等方面也提出了嚴(yán)格的要求。熱電廠由于其熱負(fù)荷不斷改變使得熱電廠出現(xiàn)故障的頻率不斷增大。本文主要論述了故障診斷在汽輪機(jī)循環(huán)部分和冷凝器中的應(yīng)用，并加強(qiáng)對(duì)電廠設(shè)備的故障診斷，保證電廠安全運(yùn)行減少事故。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī) 凝汽器 故障診斷

熱電廠的熱力發(fā)電系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器以及發(fā)電機(jī)等部分構(gòu)成，其中汽輪機(jī)和凝汽器的安全運(yùn)行對(duì)于整個(gè)熱電廠有著重大作用。一般汽輪機(jī)的的故障都是由于早期出現(xiàn)的小毛病不重視處理，進(jìn)一步任由發(fā)展成為嚴(yán)重事故，而凝汽器容易發(fā)生復(fù)雜故障，不能從表面直觀的發(fā)現(xiàn)直到出現(xiàn)不可逆狀況。所以加強(qiáng)設(shè)備故障診斷十分重要，減少重大事故的發(fā)生，節(jié)省設(shè)備的維修費(fèi)用，保證其安全運(yùn)行。

1 熱電廠汽輪機(jī)流通部分故障分析及診斷方法

1.1 流通部分故障分析

按故障發(fā)展的進(jìn)程分為了兩類：

（1）突發(fā)性故障；突發(fā)性故障就是指汽輪機(jī)通流部分截面積非正常的變化引起的故障，常見(jiàn)的故障有調(diào)節(jié)閥的閥桿脫落，葉片的斷裂；通常情況下，突發(fā)性故障發(fā)生前是毫無(wú)任何征兆的，如果處理不善就會(huì)造成重大的事故。下面是一些具體的突發(fā)性故障：壓力級(jí)機(jī)械堵塞，壓力級(jí)葉片斷裂，調(diào)節(jié)機(jī)械堵塞，調(diào)節(jié)級(jí)葉片斷裂。（2）間發(fā)性故障；汽輪機(jī)的通流部分的漸發(fā)性故障主要就是指流通管道的磨損和結(jié)垢。此類故障相比突發(fā)性故障具有一定的規(guī)律性，前期通過(guò)檢測(cè)可以預(yù)知到。這類故障在前期雖然不會(huì)造成重大的安全事故，但也會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的性能，常見(jiàn)的漸發(fā)性事故有流通通道的結(jié)垢，調(diào)節(jié)級(jí)的磨損，壓力級(jí)結(jié)垢和壓力級(jí)磨損。

1.2 流通部分故障診斷方法研究

對(duì)汽輪機(jī)流通部分的故障診斷分析方法其實(shí)也就是將所測(cè)取的眾多數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，從而得到人類能夠識(shí)別和理解的信息：

（1）故障樹(shù)診斷模型的方法：這是一種常用的診斷方法，該方法是基于由樹(shù)知識(shí)庫(kù)的對(duì)象建立的，在具體的診斷過(guò)程是從故障現(xiàn)象開(kāi)始的，從上一級(jí)向下一級(jí)細(xì)分，通過(guò)不斷的檢測(cè)相關(guān)信息，最終弄到低層完成整個(gè)通流部分故障的診斷。故障樹(shù)分析診斷法切實(shí)符合人類的思維方式，用于診斷和人類的思維方式一致的故障樹(shù)分析方法，導(dǎo)致故障的原因是非常復(fù)雜的，那么故障樹(shù)模型也將是非常大的，這會(huì)導(dǎo)致搜索效率大大降低。（2）層次分析法：此方法與故障樹(shù)分析法類似，該方法也是采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)的方法，先對(duì)流通部分的故障進(jìn)行一個(gè)模糊大概的分類，然后再根據(jù)收集到的有效信息，逐層向下分之結(jié)構(gòu)的最低層。（3）模糊診斷法：此方法是在故障和故障現(xiàn)象之間建立一種隸屬度的函數(shù)的數(shù)學(xué)方法，它主要分為了三個(gè)層面的內(nèi)容：即模糊聚類分析，模糊邏輯診斷和模糊識(shí)別。模糊診斷法是出現(xiàn)的比較早的一種故障診斷方法，再具體的故障診斷實(shí)踐中，通常會(huì)結(jié)合其他方法一起使用，其本身具有信息單一，得到的僅僅是數(shù)據(jù)結(jié)果，這種方法只能作為初步診斷的故障由于缺乏必要的透明度。

2 汽輪機(jī)凝汽器故障診斷分析

2.1 凝汽器故障分析

汽輪機(jī)凝汽器常見(jiàn)的一些故障如下：

（1）軸封磨損或者軸封供汽不足；當(dāng)發(fā)生此故障時(shí)，大量的空氣會(huì)從軸封的一側(cè)進(jìn)入汽輪機(jī)的凝汽器部分，嚴(yán)重影響凝汽器的換熱效果，也極大地降低了凝汽器的真空度。這一故障的主要征兆為：凝汽器內(nèi)真空度明顯的降低，凝汽器中的凝結(jié)水的過(guò)冷度增大，轉(zhuǎn)子的快速冷卻也導(dǎo)致腹脹差的產(chǎn)生等。（2）凝汽器真空系統(tǒng)的不嚴(yán)密；因?yàn)槟魉幍呢?fù)壓狀態(tài)，導(dǎo)致凝汽器真空系統(tǒng)的不嚴(yán)密，也直接導(dǎo)致了外界空氣的滲入。其故障征兆主要為：凝汽器的真空度降低，凝結(jié)水的過(guò)冷度明顯的增加，循環(huán)水溫度上升減少。（3）凝結(jié)水泵故障；當(dāng)凝汽器的凝結(jié)水泵不能正常工作時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入凝結(jié)水母管的凝結(jié)水量的減少，使得凝結(jié)水在熱井處積壓，凝結(jié)水位得以上升，當(dāng)凝結(jié)水水位超過(guò)換熱管時(shí)，傳熱的效果有很大的影響，和冷凝器的真空度明顯降低了。。其故障前兆為：凝結(jié)水泵的出口壓力降低，熱井中凝結(jié)水積壓使得凝結(jié)水位上升，端差增大，凝結(jié)水的過(guò)冷度也會(huì)明顯的增加。（4）鈦管的破裂或泄露；換熱管的劈裂或者泄露將會(huì)直接導(dǎo)致凝結(jié)水的含氧量明顯增大，凝結(jié)水位上升，若凝結(jié)水位超過(guò)換熱管時(shí)，會(huì)導(dǎo)致有效換熱面積的減小，進(jìn)而影響正常的換熱效果，也使凝汽器的真空度下降。故障的癥狀是：冷凝器中的水位上升，真空度的下降，對(duì)端差增大，冷凝水的冷卻程度的增加等。

2.2 凝汽器故障診斷方法研究

每一種凝汽器故障的發(fā)生，都會(huì)提前引起凝汽器內(nèi)部一系列故障征兆的發(fā)生，同時(shí)當(dāng)凝汽器發(fā)生多個(gè)故障時(shí)也會(huì)導(dǎo)致每一個(gè)征兆發(fā)生相同的變化，所以每一個(gè)故障征兆對(duì)于故障來(lái)說(shuō)都具有相同的重要性。在凝汽器里面一般發(fā)生的故障征兆是比較多的，但是凝汽器同時(shí)發(fā)生多個(gè)故障的概率是微乎其微的，基于這種情況，為了更方便、更合理的完成故障的診斷，一般我們采用的都是基于故障診斷規(guī)則表的診斷方法。

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法在凝汽器的故障診斷中具有快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，所以，一般都是采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷的方法來(lái)完成對(duì)凝汽器故障的診斷，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法，能夠有效的解決人類思維中的復(fù)雜性和不確定性因素帶來(lái)的問(wèn)題，并對(duì)處理結(jié)果能夠以數(shù)字的形式表達(dá)出來(lái)，而且該方法還擁有著良好的非線性處理能力。

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