汽轮机故障诊断技术分析

汽轮机故障诊断技术分析

王吉祥

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046

摘要：电力设备的运行与汽轮发电机组密不可分，而发电机组由于其本身结构的特殊性以及运行环境的复杂性，导致其发生故障的频率较高。因此对汽轮机故障诊断技术进行分析具有十分重要的现实意义，本文主要是对当前我国汽轮机故障诊断技术进行分析，对当前诊断时所面临的问题进行探讨。

关键词：电厂；汽轮机；故障诊断；技术分析

前言

汽轮机组是电力设备中不可缺少的部分，其各个组成部分往往都是处于高负荷工作状态，因此汽轮机组的故障发生频率相当之高。其一旦发生故障，轻则影响日常生产的进行，重则造成不可估量的损失，因此对于汽轮机故障诊断技术进行分析是的重要课题。

1.汽轮机故障诊断技术概述

汽轮机是大型旋转机械，能够将高温、高压蒸汽具有的机械能转换成汽轮机转子旋转的机械能，然后驱动发电机进行发电。所以汽轮机在电厂的日常生产中占有十分重要的地位。由于各方面因素的影响，汽轮机在实际的运行中容易出现故障，所以研究分析汽轮机故障诊断技术是必要的。

研究分析汽轮机故障诊断技术有以下几个方面的意义：首先能够及时掌握设备状态，对设备运行异常及早发现并采取措施，减少故障发生的几率；第二是一旦发生故障能够记录相应的故障数据，对其进行研究并作为日后同类型事故处理的参考；第三是通过分析设备异常状态并采取适当措施，能够进行设备状态的及时调整，为汽轮机的维修提供科学依据；第四是通过机器数据能够更加了解机器性能，便于更好地改进设备设计，提高铲平质量；第五是通过汽轮机运行状态的变化了解机器设备的性能，便于对汽轮机的管理。

2.汽轮机故障诊断技术方法

汽轮机故障诊断是指在了解汽轮机运行状态的基础上对设备的发展变化进行预测，能够及时发现设备中存在的隐患，并对设备的运行状态发展趋势进行预测和判断，并采取措施进行解决。在电厂中，汽轮机发生故障的原因一般是设备零部件磨损过度和振动较大，所以汽轮机故障诊断技术主要是动态诊断和静态诊断油液分析和振动分析。

2.1静态诊断

静态诊断主要是指汽轮机在不工作或者解体的状态下，由专业人员利用相关的技术分析方法对各个部件进行检查，对于可能发生故障的部件进行提前的检测与判断，对于有问题的部件进行及时的处理，以避免在工作时发生故障。静态诊断技术主要分为无损探伤和参数测量俩类。无损探伤主要指的是利用一些射线和声波等来检测汽轮机组内部的零件是否存在裂缝等现象。参数测量主要是指利用千分尺、游标卡尺等精确度较高的测量仪器，对于汽轮机组内部的零件进行测量，主要检测的是汽轮机组内部的弯曲度和变形，通过测量所得的数据与标准数据进行对比，得出其磨损程度，为故障的诊断提供判断的依据。静态诊断时汽轮机故障诊断中的重要部分，通过静态诊断一般可以发现汽轮机组中存在的比较明显的故障，可以对其进行提前的处理，避免工作时发生故障。

2.2动态诊断

顾名思义动态诊断是指汽轮机组在正常运行中时对于故障的诊断，主要是对汽轮机组的运行参数进行分析判断，提前预测汽轮机组潜在的故障以及其发生故障的原因。动态诊断与静态诊断相比，更注重的是防患于未然，所以在我国目前技术诊断中受到越来越多的重视。在正常的工作中，主要由技术人员分析气缸的金属温度值、轴承乌金温度等参数进行故障的诊断，如果参数出现异常，即可判断故障发生的原因。动态诊断技术往往需要借助于相关的历史数据或静态数据来进行分析诊断，一避免在工作时发生问题。例如在实际工作中，汽轮机组经常发生的一种故障是轴系异常震动，这这故障发生的原因是由于发电机组热态与冷态的轴系中心具有较大温差引起的，如果技术人员在机组冷态找中心时认识到这个问题，就能够作出针对性的处理，避免工作时发生这一故障。

2.3油液分析法

汽轮机油液分析法是通过检测诊断汽轮机润滑系统的方法对汽轮机状态进行分析，由于其诊断方式的独特性很难被其他方法取代，能够及时发现隐患并处理。还有，油液分析法还有利于设备振动的确认，所以是汽轮机故障诊断中必不可少的一项技术。油液分析法中还有很多技术，比如有油料光谱分析技术、红外光谱分析技术等。在汽轮机设备的故障诊断中，使用铁谱分析技术最佳，其可以有效提高诊断的准确性，这项技术的主要流程是对油样进行采集、制谱、磨粒分析、磨损趋势和机理分析、故障诊断等。

2.4振动分析法

振动分析方法大致分为波形分析法、轴心位置分析法、轴心轨迹分析法和频谱分析法。波形分析法是通过对汽轮机设备上传感器输出的振动信号的时间波形进行分析，技术人员能够对故障进行初步判断，这种方法比较简洁，而且可以通过波形直接地反映出故障，适用的范围比较广，这种方法能够有效地区分不同种类的故障；轴心位置分析法能够对汽轮机的运行状态进行判断，汽轮机轴心的位置通过轴承的内径和间隙等多个数据综合得出，其能够反映轴心的平衡状态，是技术人员判断故障的重要参考；轴心轨迹分析法是通过汽轮机转子运转的轨迹判断是否发生偏差，在正常的运转中，转子每次转动都处于同一位置，轴心轨迹是固定的，但是如果发生偏差，轴心轨迹的大小和形状就会出现变化，这时技术人员就要及时进行调整；频谱分析法也是比较常见的故障诊断方法，使用幅值谱和功率谱进行诊断，幅值谱反映了谐波震动分量的振幅，功率谱显示振动频率的分布。频谱分析将信号的频率成分进行分解，技术人员通过分解的频率成分能够辨识振动的来源，从而提高了汽轮机故障诊断的准确性。

3.汽轮机故障诊断实例分析

汽轮机故障诊断技术方法能够在汽轮机组正常运行中进行及时的检测，发现其中可能存在的问题和隐患，对于隐患进行及时的处理，以保证电力设备的正常运行，因此动态诊断是汽轮机故障诊断中的重要组成部分，对于汽轮机组的诊断具有不可或缺的作用。动态诊断在实际诊断中具有十分重要的意义，比如汽轮机故障中常见的轴震动振动异常及上下缸温差等。

3.1轴震动振动异常

在汽轮机组的正常运行中，能够使汽轮机振动异常的因素比较多，通常来说，当进行动态分析时发现汽轮机振动频率出现异常，一般可以初步判定是由于出现了较为严重的摩擦振动。按照振动部位的不同，汽轮机轴承振动一般可以分为高压、中压、低压以及发电机轴承振动异常这三种类型。当汽轮机的动静部分发生位移以后，引起汽轮机组异常振动的原因往往是由于摩擦振动，如果凝汽器真空对汽轮机组中的低压缸的轴承座产生影响发生位移，将会导致轴承的异常振动。

3.2上下缸温差

所谓的上下缸温差，其实只要指的是气缸金属温度中的上下缸温度的差值，通常来说，对于高压内缸其上下缸温度的差值应该维持在35℃以内，对于高压外缸和中压内缸来说其上下缸的温度差值应维持在50℃以内。如果上下缸温度的差值不能达到上述的标准，那么往往就会引起气缸产生较大的变形，会使高压转子发生比较严重的弯曲，进而引起异常的摩擦振动。

结语

电厂汽轮机故障诊断是设备管理至关重要的一环，各种故障诊断技术的使用已经是电厂运行中必不可少的手段。对故障进行及时的诊断能够保证汽轮机的正常运行。如今的市场竞争激烈，我们更应该保证电厂供电的质量，减少故障发生的概率，提高市场竞争力，促进电力行业的可持续发展。

参考文献：

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