科ｌ技Ｉ论Ｉ坛 孙好章 （黑龙江省火电第一工程公司，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘科 浅谈汽轮机故障诊断技术及其发展方向 要：汽轮机是电力生产的重要设备，由于其设备结构的复杂性和运行环境的特殊性，异常振动故障时有发生，针对汽轮机故障的诊断技术 及发展前景进行了阐述。 关键词：汽轮机；故障；诊断；前景 我国北方城市由于水利资源较南方少，火力 上，转轴的振幅会产生—个“凹谷”，这点与不平衡 发电是城市用电的主要来源。电力供给是城市发展 转子动力特陛有所不同。当弯曲的作用小于不衡量 的关键，为了增加城市用电的稳定，电厂维修部门 时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用 维护。汽轮机作为 大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以 由于其没备结构的复杂 上。 性和运行环境的特殊性，汽轮发电机组的故障率不 以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也 低，异常振动时有发生，而且故障危害性也很大。因 就不会出现异常振动。 此，汽轮发电机组的异常振动诊断一直是故障诊断 ２Ｉ２摩擦振动的特征、原因与排除。摩擦振动 的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡 技术应用的—个重要方面。 １汽轮机异常振动原因查询步骤 力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到 些非线性因数的影响，可能会出现少量分 生产中经常遇到瓦盖振、轴振的异常变化，引 起振动异常的原因很多。根据振动产生的集中原 频、倍频和高频分量，有时波形存在‘‘削顶”现象。二 因，在查找振动主要来源时要注意下面几个要素： 是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特 振动的频率是１Ｘ，２Ｘ，１／２Ｘ等。振动的相位是否有 性，波动持续时间可能出皎长。摩擦严重时，幅值和 相位不再波动，振幅会急剧增大。三是降速过ｌ临界 变化及相邻轴承相位的关系。振动的稳定性如何 （指随转速、负荷、温度、励磁电流、时间、等的变化 时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止 测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动 是否变化）。例如汽轮机转子质量不平衡会有下列 时，现象：升速时振动与转速的二次方成正比，转速高 的机理：对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡 但实际有影响的主要是转子热弯曲。动 振动大。特别过临界时振动比以往大得多。振动的 动等现象，频率主要是１ｘ。振动的相位一般不变化及相邻轴 静摩擦时圆周上备 的摩擦程度是不同的，由于重 承相位出现同相或反相。振动的稳定性好（在振动 摩擦侧ｉ陂高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温 没有引起磨擦的情况下），目重复性好。根据振动特 度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生—个新 征与日常检测维修记录多方面分析，找出故障原因 的不平衡力作用到转子匕引起振动。 ２３汽流激振现象与故障排除。汽流激振有两 最终排除。另外对于一些原本设计上有通病的机 组，要畿 理准备并牢记其故障点，一旦出现情 个主要特征：—是应该 一一～一 一 显，如负荷 况首先要检查 １锨陷部件。 且增大应该呈突发性。其原因主要是由于叶片受不 ２汽轮机异常振动原因分析 对于大型 汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重 均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；气体在叶片膨胀末端产生流 点。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因， 机组，由于末级较长，轴封也可能发生 汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的 道紊乱也可能发生汽流激振现象；其 正常运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中 汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特征，较为复杂的—种故障。由于机组的振动往往受多方 故障分析要通过长时间（一年以上）记录每次机组 连同机组满负荷时的数据记录，做出 面的影响，只要跟本体有关的任何—个设备或介质 振动的数据，都会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油 成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变 温、油质等等。因此，针对汽轮机异常震动原因的分 升降负荷速率，从５Ｔ／ｈ到５０／ｈ的给水量逐—变化 观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同 析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。 的过程，针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修 负荷时高压调速汽门重调特性，消除气流激振。简 单的说就是确定柳组产生汽流激振的工作状态，采 汽轮机异常振动的关键。 因及排除。转子热变形弓 ２ｌ转ｆ热变彤导敛的机组异常振 、原 用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范 围 的手段。 ３３＾．工智能应用。专家系统作为人工智１ｉ 在 汽轮机故障诊断中的主要直用已经获得了成功，但 仍有—些关键的＾、工智能应用问题需要解决，主要 有知识的表达与获取、自学习、智能辨识、信息融合 等。 ３．４材料性能。在寿命诊断中，对材料性能的 了解非常重要，因为大多数旁谕嗣 以材料的 性能数据为基础的。但目前对于材料的性能，特别 是对于汽轮机材料在复杂工作条件下的性能变化 还缺乏了解。 ４汽轮机故障诊断的发展前景与趋势 很多学者和研究人员都认识到上述问题对汽 究工作。 在以下ｎ 方面得到重视，并取得进展。 ４．１知识表达、获取和系统自学习。知识的表 达、获取和学习一直是诊断系统研究的热点，但并 未取得重大突破，它仍将是继续研究的热点。 ４．２综合诊断。汽轮机故障诊断，将从以振动 诊断为主向考虑热影响诊断、性能诊断、逻辑顺序 诊断、油液诊断、温度诊断等的综合诊断发展，更符 合汽轮机的耗 和实际。 ４３信息融合。汽轮机信息融合诊断将重点在 征兆级和决策级展开研究，目的是要通过不同的信 ４４故障机理的深入研究。任何时候，故障机 理的深入研究都将推动故障诊断技术的发展。故障 机理的研究将集中在对渐发故障定量表征的研究 上，研究判断整个系统故障状态的指标体系及其判 断阈值将是另—个重要方向。 ４．５诊断与仿真技术的结合。诊断与仿真技术 的结合将主要表现在，通列 ［障仿真辨识汽轮机故 障、通过系统仿真 学习样本、通过逻辑仿真对系统中部件故障进ｆ亍诊 断。 ４．６从诊断向汽轮机设备现 讹管理发展。研 维修管理、设备计算机化管理系统等方面，目的是 针对汽轮机及其系统实施预知维修或基于状态的 维修，获取最大的经济收益。这也将是推动电厂接 受该汽轮机诊断系统的—个根本所在。 ４．７全方位白勺＝险测技术。针对汽轮机及其系统 各类故障的各种新检测技术将是—个主要的研究 方向，会出现许多重要成果。 参考文献 【１］刘峻 黄树圣工陆继．汽轮机故障诊断技术的发展 关系，大都 发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子 ３汽轮机故障诊断中存在的问题 温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形， 倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引 起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久 性弯曲和Ｉ临时ｌ生弯曲是两种不同的故障，但其故障 机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生 与质量偏心类似的旋转矢量激振力。与质 偏离不 同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在 轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时， 由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心 力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴 的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速 —３．１复杂故障的机理。对故障机理的了解是准 确诊断故障的前提。目前，对汽轮机的复杂故障，有 些很难从理论上给出解释，对其机理的了解并不清 楚，比如在非稳定热态下轴系的弯扭复合振动问题 等，这将是阻碍汽轮机故障诊断技术发展的主要障 碍之一。 ３．２检测手段。汽轮机故障诊断技术中的许多 与展望．数学方法，甚至专家系统中的—些推理算法都达到 Ｉ ２ｌ冯宏．论汽轮－柳异常振动的分析与排除． 了很高的水平，而征兆的获取成为了—个瓶颈，其 中最大的问题是检测手段不能满足诊断的需要，如 运行中转子表面温度检测、叶片动应力检测、调节 责任编辑：宋义 系统卡涩检测、内缸螺栓断裂检测等，都缺乏有效 一１１—
