狀態(tài)檢修在汽輪機檢修中的應(yīng)用研究

趙超

摘要：汽輪機是發(fā)電廠不可或缺的設(shè)備之一，其運行狀態(tài)與發(fā)電效率息息相關(guān)，因此該設(shè)備檢修工作顯得格外重要。隨著汽輪機設(shè)備不斷更新?lián)Q代，內(nèi)部結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)定期檢修逐漸難以符合現(xiàn)實需求，開始朝著狀態(tài)檢修方向過渡。對此，本文以汽輪機檢修為例，闡述狀態(tài)檢修的技術(shù)原理，并對此種檢修的內(nèi)容與方法進行探究，以期為同行提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機檢修;狀態(tài)檢修;應(yīng)用措施

引言：汽輪機作為電廠運行的主要設(shè)備，如何穩(wěn)定安全的運行成為研究重點所在。在現(xiàn)代化工業(yè)背景下，管理者應(yīng)重視設(shè)備狀態(tài)預(yù)防性檢修工作，確保汽輪機能夠始終處于健康狀態(tài)投入使用，由此提高工作效率。對此，應(yīng)定期對設(shè)備的振動信號、聲發(fā)射、葉片與轉(zhuǎn)子應(yīng)力等進行檢測，通過全面優(yōu)化檢修方式，避免維修短缺或者過剩等情況，節(jié)約設(shè)備管理與檢修投入。

1狀態(tài)檢修的技術(shù)原理

在電廠運行中，汽輪機屬于關(guān)鍵設(shè)備之一，一旦發(fā)生故障很容易影響整體運行。通常情況下，設(shè)備故障并非瞬間發(fā)生，通過狀態(tài)信號可將故障發(fā)生過程展現(xiàn)出來，因此每種設(shè)備故障之前都會有所預(yù)兆，通過檢測異常信號便可提早預(yù)防和發(fā)現(xiàn)潛在故障，由此節(jié)約維修成本。因狀態(tài)信號的存在，為狀態(tài)檢修技術(shù)提供了使用價值。狀態(tài)檢修是指通過檢測設(shè)備發(fā)出的各類信號排除相應(yīng)故障，并在故障出現(xiàn)后采取有效措施解決。檢修的關(guān)鍵在于故障位置的確定，做到防微杜漸，在異常情況下實施針對性檢修，避免機械損傷擴大。在汽輪機狀態(tài)檢修中，大多是在設(shè)備不停機情況下開展，有效排除和發(fā)現(xiàn)潛在故障，避免故障擴大。與傳統(tǒng)檢修方式相比，狀態(tài)檢修能夠延長設(shè)備使用壽命，提高工作效率，節(jié)約大量檢修成本[1]。

2汽輪機狀態(tài)檢修的內(nèi)容與方法

2.1振動信號檢測

對于現(xiàn)行的汽輪機來說，在工作狀態(tài)下勢必會產(chǎn)生振動信號，信號變化大多伴隨著顯著的故障特點。通過檢測振動信號與參量，如振動類型、頻率、方式等等，可提早發(fā)覺設(shè)備中潛在的故障問題。在信號采集方面，主要通過傳感器完成對位移、速度和加速度等參數(shù)的采集，依靠電量檢測，再用放大器輸送到被檢測的設(shè)備中，采集機械振動的各類要素，如相位角、振幅等等。當前大部分汽輪機組均已具備不同程度的TSI系統(tǒng)，可對汽缸膨脹、脹差數(shù)值等參數(shù)進行分析，提高自動化、智能化水平，還可有效避免人為誤差的產(chǎn)生。在此期間，傳感器選擇十分重要，應(yīng)以振動特性、設(shè)備選型為依據(jù)，特別是汽輪機設(shè)備，內(nèi)部傳感器型號與故障位置存在緊密關(guān)聯(lián)，一旦選型不當很容易使某處經(jīng)常發(fā)生故障，如轉(zhuǎn)子故障等等。對此，應(yīng)準確測量轉(zhuǎn)子振動，并對支承座、軸承的相對剛性綜合分析，使振動響應(yīng)得以確定，振動位移可用公式表示為：

式中，x代表的是振動位移;代表的是振量參數(shù);t代表的是振動強度。一般在低頻范圍內(nèi)，位移與強度之間為正比關(guān)系，這就要求對汽輪機在多個頻率范圍內(nèi)的振量參數(shù)進行明確，才可將振動強度真實的表示出來。通常振動故障都由轉(zhuǎn)子運動引發(fā)，可從轉(zhuǎn)子運動場著手進行信號檢測，從而掌握振動原因，確保機械運行質(zhì)量。

2.2故障診斷

（1）信號處理。在汽輪機使用期間，物理量與時間的關(guān)系存在一定規(guī)律，可采用傳感器設(shè)備進行狀態(tài)識別，在采集信息的過程中，篩選出有價值的特征信息。信息處理在頻率、時間域中開展，可從多個角度觀察和分析信號，提高信號處理準確性。當前應(yīng)用較為頻繁的是頻譜分析，但在測量期間可能因故障因素使頻率結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，應(yīng)對信號頻率結(jié)構(gòu)獲取信號進行重點關(guān)注。

（2）故障智能分析。在診斷系統(tǒng)中，部分故障可利用簡單評判方式獲得結(jié)果，但因汽輪機的發(fā)電機組構(gòu)成復(fù)雜，涉及因素較多，簡單評判難以獲得準確的結(jié)果，加上故障信號所采集的信息有限，難以在短期內(nèi)全面處理故障內(nèi)容，在使用時受到一定阻礙。針對這一情況，在人工智能支持下專家系統(tǒng)得到創(chuàng)新優(yōu)化，可通過模糊診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷等方式進行知識處理，再結(jié)合專家推理，便可妥善解決機械故障問題。該方案在人工智能的支持下?lián)碛休^強的推理和學(xué)習(xí)能力，可實現(xiàn)智能化故障分析，所得結(jié)果更加準確可靠[2]。

2.3聲發(fā)射檢測

汽輪機內(nèi)部帶有許多管束，在不同環(huán)境下使用時很容易出現(xiàn)零件老化情況，且油液還帶有較強的腐蝕性，增加了零件受損概率。當零件出現(xiàn)微小損壞時，部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)實則已經(jīng)發(fā)生變化，可利用聲發(fā)射檢測技術(shù)進行檢驗，獲得機組內(nèi)部成分的實際狀態(tài)。同時，該技術(shù)應(yīng)用還可準確定位故障位置，當金屬出現(xiàn)開裂時，應(yīng)變能也會隨之增加，高壓流體也會從裂紋處噴射出來，使設(shè)備產(chǎn)生較大摩擦或者震蕩，進而出現(xiàn)聲發(fā)射波。最后，采用檢測系統(tǒng)與數(shù)學(xué)分析相結(jié)合的方式，進而準確定位裂縫點，該項技術(shù)所用參數(shù)不但涵蓋信號幅度、排布狀態(tài)，還可將波形、頻譜等參數(shù)準確展現(xiàn)出來。

2.4葉片與轉(zhuǎn)子應(yīng)力檢測

因汽輪機自身故障發(fā)生率較高，且較為嚴重，對電廠生產(chǎn)帶來較大不良影響。在運行過程中，葉片與轉(zhuǎn)子位置相對脆弱，故障發(fā)生率也相對較高。通過葉片應(yīng)力檢測的方式，可充分把握葉片之間存在的問題，并在此基礎(chǔ)上尋找故障原因。在設(shè)備檢修期間，還要對葉片數(shù)據(jù)進行細致整理與分析，并采取可靠的處理措施。在轉(zhuǎn)子應(yīng)力檢測方面，主要采用彈性應(yīng)力與斷裂學(xué)相關(guān)知識，對轉(zhuǎn)子壽命進行預(yù)測，評估轉(zhuǎn)子斷裂產(chǎn)生的應(yīng)力，計算出轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布情況，為機組負荷提供充足可靠的數(shù)據(jù)支持。除了關(guān)注汽輪機局部故障之外，還應(yīng)充分了解該設(shè)備的整體構(gòu)造，以設(shè)備運轉(zhuǎn)速度、能耗、功率變化等指標為主進行性能檢測，由此延長設(shè)備的使用壽命。

結(jié)論：綜上所述，在汽輪機檢修與應(yīng)用中，狀態(tài)檢修的重要性不言而喻，應(yīng)根據(jù)設(shè)備可維修度制定相應(yīng)的檢修方案，使傳統(tǒng)定期檢修朝著狀態(tài)檢修過渡，提高設(shè)備管理與維護水平。在實際檢修中，應(yīng)重點對設(shè)備的振動信號、聲發(fā)射、葉片與轉(zhuǎn)子應(yīng)力等進行檢測，通過智能診斷使?jié)撛诠收媳惶嵩绨l(fā)現(xiàn)和預(yù)防，提高維修工作效率，確保汽輪機的穩(wěn)健運行。

參考文獻

[1]黃樹紅.汽輪機狀態(tài)檢修中的重要技術(shù)問題研究[D].華中科技大學(xué)，2019.

[2]嚴宏強，史進淵，楊宇，等.汽輪機狀態(tài)檢修的實用可靠性技術(shù)[J].汽輪機技術(shù)，2020（02）：100-101.