汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)分析研究

劉永輝

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江 大慶 163714）

1 汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)與方法綜述

1.1 靜態(tài)診斷

靜態(tài)診斷主要是指在汽輪機(jī)不工作或不解體的情況下，專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)分析方法對(duì)各部件進(jìn)行檢查，對(duì)以前可能出現(xiàn)故障的部件進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的部件及時(shí)處理。無(wú)損檢測(cè)主要是利用一些射線(xiàn)和聲波來(lái)確定汽輪機(jī)模塊內(nèi)部是否有裂紋，參數(shù)的測(cè)量主要是千分尺。利用游標(biāo)計(jì)算器等測(cè)量?jī)x器對(duì)汽輪機(jī)組內(nèi)部零件進(jìn)行非常精確的測(cè)量。主要檢測(cè)的是內(nèi)部的彎曲和變形。磨損試驗(yàn)中測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果的比較，為故障診斷提供依據(jù)。

靜態(tài)診斷是汽輪機(jī)故障診斷的重要組成部分。通過(guò)靜態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)一臺(tái)汽輪機(jī)組在使用過(guò)程中存在明顯的故障，可以提前處理，防止故障的發(fā)生，另外，在檢修后也要進(jìn)行靜態(tài)診斷，因?yàn)楣收习l(fā)生在運(yùn)行過(guò)程中。

1.2 動(dòng)態(tài)診斷

動(dòng)態(tài)診斷是指在正常運(yùn)行期間對(duì)蒸汽輪機(jī)模塊故障的診斷，主要是通過(guò)分析和評(píng)估蒸汽輪機(jī)模塊的性能參數(shù)，預(yù)測(cè)可能的蒸汽輪機(jī)模塊故障和故障原因，然而，與靜態(tài)診斷相比，動(dòng)態(tài)診斷更注重事前預(yù)防，因此，在我國(guó)目前的技術(shù)診斷中越來(lái)越受到重視。黑金溫度等故障診斷參數(shù)。如果參數(shù)異常，可以確定誤差產(chǎn)生的原因，動(dòng)態(tài)診斷技術(shù)往往需要依靠相關(guān)的歷史或靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和診斷，以避免在實(shí)際工作中出現(xiàn)問(wèn)題。汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的常見(jiàn)故障之一是發(fā)電機(jī)設(shè)備中間冷熱軸系溫差過(guò)大引起的振動(dòng)成像異常。如果技術(shù)人員了解此問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)中心處于冷態(tài)，他們可以有針對(duì)性地小心，以避免工作中出現(xiàn)此錯(cuò)誤。

圖1 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 汽輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)中遇到的問(wèn)題

2.1 試驗(yàn)方法問(wèn)題

目前，汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)和故障檢測(cè)方法相對(duì)落后，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代故障診斷的需要，在一定程度上影響了汽輪機(jī)診斷技術(shù)的發(fā)展。然而，這也有一些弊端，而且它總是一種獲得停滯錯(cuò)誤的癥狀。

2.2 物理性能診斷不良

汽輪機(jī)的性能和材料是汽輪機(jī)的重要參數(shù)，也是一個(gè)非常重要的試驗(yàn)濃度，在汽輪機(jī)壽命評(píng)估中起著重要的作用。不鼓勵(lì)錯(cuò)誤診斷技術(shù)的發(fā)展。

2.3 復(fù)雜的誤差機(jī)理

對(duì)故障機(jī)構(gòu)的檢查是故障診斷的第一步，對(duì)下一步的診斷工作具有重要的指導(dǎo)意義，如果對(duì)故障機(jī)構(gòu)的評(píng)估不正確，則延誤了其維修時(shí)間，存在多個(gè)問(wèn)題，但汽輪機(jī)本身是一個(gè)非常復(fù)雜的設(shè)備，造成這種故障的原因也各不相同。如果不能完全理解故障機(jī)理，就很難對(duì)故障進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而導(dǎo)致診斷渦輪故障的困難。

3 汽輪機(jī)專(zhuān)用診斷技術(shù)方法

汽輪機(jī)專(zhuān)項(xiàng)診斷是指在了解汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備的發(fā)展和改造進(jìn)行預(yù)測(cè)，評(píng)估并采取措施解決設(shè)備的使用狀況。在電廠中，汽輪機(jī)的故障一般是由部件的過(guò)度磨損和振動(dòng)引起的，因此，汽輪機(jī)故障的診斷技術(shù)主要是油液分析和振動(dòng)分析。

汽輪機(jī)油液分析方法是分析汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中汽輪機(jī)狀態(tài)的檢測(cè)和診斷。由于其獨(dú)特的診斷方法，很難替代其他方法，使其能夠隨著時(shí)間的推移檢測(cè)和處理隱患，此外，油液分析方法還鼓勵(lì)設(shè)備振動(dòng)的確認(rèn)，因此是診斷汽輪機(jī)故障的重要技術(shù)，油液分析的其他方法有很多，如油譜分析、紅外光譜分析等，費(fèi)氏成像是檢測(cè)汽輪機(jī)設(shè)備故障的最佳技術(shù)，能有效提高診斷精度，其主要任務(wù)是采集油樣，進(jìn)行頻譜分析、粒子成本分析、成本趨勢(shì)及機(jī)理分析、故障診斷等。

汽輪機(jī)振動(dòng)分析方法大致可分為波形分析法、軸線(xiàn)定位法、軸線(xiàn)分析法和頻譜分析法。波長(zhǎng)分析法是利用汽輪機(jī)傳感器對(duì)波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行分析，技術(shù)人員可以對(duì)誤差進(jìn)行初步評(píng)估，這種方法比較簡(jiǎn)單，可以通過(guò)波長(zhǎng)形式直接反映誤差。應(yīng)用范圍廣，這種方法實(shí)際上可以區(qū)分不同的故障周期，位置分析的方法可以應(yīng)用到汽輪機(jī)上。并對(duì)汽輪機(jī)的性能進(jìn)行了評(píng)估，通過(guò)軸承內(nèi)徑和距離等多種數(shù)據(jù)綜合處理，得到了汽輪機(jī)磁場(chǎng)中心的位置，這些數(shù)據(jù)可以反映出轉(zhuǎn)子中心的平衡情況，為技術(shù)人員鑒定提供了重要參考缺陷。中心軌跡分析的方法是確定汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的電流間隙是否異常。在正常運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)始終處于相同的位置，位置和轉(zhuǎn)向是固定的，但如果有缺陷，軸距的大小和形狀會(huì)隨著時(shí)間的推移而改變，技術(shù)人員會(huì)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整；頻譜分析法也是一種常見(jiàn)的故障診斷方法，它利用振幅譜和功率譜進(jìn)行診斷，振幅譜反映了諧波分量，振幅譜和功率譜反映了振動(dòng)的分布。通過(guò)頻譜分析降低了信號(hào)的頻率成分。技術(shù)人員可以通過(guò)低頻分量識(shí)別振動(dòng)源，提高汽輪機(jī)故障診斷的準(zhǔn)確性。

圖2

4 汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展

4.1 信號(hào)采集與分析

由于汽輪機(jī)的工作環(huán)境非常復(fù)雜和特殊，因此汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)必須更加完善，如汽輪機(jī)診斷系統(tǒng)對(duì)傳感器的要求很高。在當(dāng)前的傳感器性能研究中，重點(diǎn)是提高傳感器的可靠性和開(kāi)發(fā)新的傳感器，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)傳感器故障診斷有效性的研究。直接導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用較少，提高了傳感器信號(hào)的可靠性和熱融合技術(shù)，使傳感器在使用過(guò)程中更加可靠。振動(dòng)信號(hào)分析與處理是信號(hào)分析與處理的主要內(nèi)容。快速傅立葉變換主要用于振動(dòng)信號(hào)的處理，更適合信號(hào)穩(wěn)定的情況，具有很強(qiáng)的適用性。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大多數(shù)信號(hào)是不穩(wěn)定的，不穩(wěn)定是一個(gè)普遍的特點(diǎn)，因此，有必要提高信號(hào)分析的精度，促進(jìn)信號(hào)分析和處理。

4.2 錯(cuò)誤和診斷機(jī)制

所謂故障機(jī)理，主要是指在對(duì)汽輪機(jī)缺陷進(jìn)行分析時(shí)，深入分析缺陷產(chǎn)生的原因，進(jìn)而對(duì)缺陷有很好的認(rèn)識(shí)，是汽輪機(jī)故障診斷的基本技術(shù)。在分析點(diǎn)火機(jī)理時(shí)，應(yīng)深入分析故障的規(guī)律、癥狀和類(lèi)型，在診斷汽輪機(jī)線(xiàn)路時(shí)，建議采用比較法、統(tǒng)計(jì)法和邏輯法。

5 結(jié)語(yǔ)

時(shí)代的演進(jìn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了新的活力。汽輪機(jī)在發(fā)展中也得到了改進(jìn)，得到了廣泛的應(yīng)用和積極的推廣。其作用和經(jīng)濟(jì)效益不言而喻，汽輪機(jī)的研究越來(lái)越受到重視，其中一個(gè)重要的研究方向就是汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)的研究。市場(chǎng)形勢(shì)嚴(yán)峻，要保證能源供應(yīng)質(zhì)量，降低失敗的可能性，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，改善能源產(chǎn)業(yè)。