汽輪機(jī)的常見故障及排除方法

【摘 要】汽輪機(jī)是重要的火力發(fā)電設(shè)備，它自身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且運(yùn)行環(huán)境惡劣，故而在實(shí)際使用過程中故障率較高，故障危害性也很大。本文將對(duì)汽輪機(jī)常見的故障進(jìn)行列舉并對(duì)其故障進(jìn)行診斷。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；故障；排除

在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)作中，其常見故障往往是機(jī)組振動(dòng)過大，零部件過早過量磨損等情況，為了快速準(zhǔn)確的查找出引發(fā)故障的原因、部位，必須要運(yùn)用現(xiàn)代化的信號(hào)處理方法、并結(jié)合故障發(fā)生的具體情況，進(jìn)行綜合全面的研究和分析。

一、汽輪機(jī)常見故障分析

（一）轉(zhuǎn)子不平衡?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，因轉(zhuǎn)子不平衡而產(chǎn)生的激振力（離心力），是導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)的最基本和最普通的原因，轉(zhuǎn)子不平衡是最常見的振動(dòng)故障之一，不平衡是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力以振動(dòng)的方式作用于轉(zhuǎn)子軸承時(shí)該轉(zhuǎn)子所處的狀態(tài)，引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因主要有：原始質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子熱彎曲、轉(zhuǎn)子熱不平衡、旋轉(zhuǎn)部件脫落等。

（二）轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰磨。動(dòng)靜碰磨是機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行中的常見故障之一，該故障通常會(huì)使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至使轉(zhuǎn)軸發(fā)生彎曲，導(dǎo)致軸系事故。1、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)幅值過大。造成這種振動(dòng)大的原因主要包括轉(zhuǎn)子初始彎曲、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡等原因。2、由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不對(duì)中等因素，往往會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的軸頸處于非常極端的位置，使整個(gè)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子偏斜于正常位置，將會(huì)引發(fā)動(dòng)靜碰磨故障。3、轉(zhuǎn)子動(dòng)靜間隙過小，低于標(biāo)準(zhǔn)值。這種動(dòng)靜間隙值不符合要求的原因有時(shí)是設(shè)計(jì)上的缺陷所造成的，如果檢修安裝過程中動(dòng)靜間隙值的調(diào)整不符合規(guī)范，也會(huì)使動(dòng)靜間隙值變小，引發(fā)動(dòng)靜碰磨故障。

（三）轉(zhuǎn)軸彎曲。轉(zhuǎn)子彎曲分為永久性彎曲和暫時(shí)性彎曲兩種類型。永久性彎曲是指轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲且不能恢復(fù)而暫時(shí)性彎曲是可恢復(fù)的。1、時(shí)域波形近似為等幅正弦波；2、軸心軌跡為較穩(wěn)定的圓或者偏心率較小的橢圓。由于軸彎曲常常伴有軸瓦的摩擦，所以有時(shí)會(huì)有摩擦的特征；3、頻譜以工頻為主，有高次諧波成分。在軸向存在較大的振動(dòng)。

（四）轉(zhuǎn)子不對(duì)中。不對(duì)中是汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)常見故障。所謂不對(duì)中，是指用聯(lián)軸器連結(jié)起來的兩根軸的中心線存在的偏差，這種偏差有如下幾種類型：1、平行不對(duì)中，即兩根軸的中心線產(chǎn)生了平行偏移；2、偏角不對(duì)中，即兩根軸的中心線存在一定的夾角；3、組合不對(duì)中，是指兩根軸的中心線既產(chǎn)生了平行偏移，又存在一定的夾角。

二、汽輪機(jī)故障排除的方法

設(shè)備故障排除主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)，一是信息的采集，為故障分析診斷提供依據(jù)；二是信號(hào)處理，將雜亂無章的信號(hào)去偽存真，并根據(jù)分析進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換（變換），以獲得對(duì)診斷工作有價(jià)值的既敏感又直觀的信息；三是通過信號(hào)處理得到的信息對(duì)設(shè)備的狀態(tài)（含故障狀態(tài)）進(jìn)行識(shí)別、判斷和預(yù)報(bào)。

（一）振動(dòng)分析法。常用的振動(dòng)信號(hào)分析方法主要有以下幾種：

1、波形分析法。時(shí)間波形是最原始的振動(dòng)信息源。由傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)一般都是時(shí)間波形。對(duì)于具有明顯特征的波形，可直接用來對(duì)設(shè)備故障作出初步判斷。

2、軌跡分析法。轉(zhuǎn)子軸心相對(duì)于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡，直觀地反映了轉(zhuǎn)子瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它包含著許多有關(guān)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的信息，因此，軸心軌跡分析是診斷設(shè)備故障很有用的一種方法，對(duì)確診設(shè)備故障能起到很好的作用。

（二）油液分析法。在機(jī)械設(shè)備的磨損故障中，潤(rùn)滑不良是導(dǎo)致磨損失效的主要原因。隨著設(shè)備現(xiàn)代化程度的提高，對(duì)設(shè)備的可靠性、耐久性提出了更高的要求，設(shè)備的磨損失效問題也日益受到重視。

1、油樣常規(guī)分析技術(shù)。潤(rùn)滑油的工作性能隨著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸劣化，其理化指標(biāo)超過一定限值后便成了廢油，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換以保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、油料光譜分析。光譜分有原子吸收及原子發(fā)射光譜分析兩種方法。油料分析普遍采用的是發(fā)射光譜分析法，它通過測(cè)量物質(zhì)發(fā)出的特定波長(zhǎng)的光及相應(yīng)的光強(qiáng)度來檢測(cè)磨料的元素成分及含量濃度。

3、鐵譜分析。鐵譜分析借助強(qiáng)磁場(chǎng)高磁場(chǎng)梯度的鐵譜儀將油液中的鐵磁金屬磨料有序分離出來，并使非磁性磨料隨機(jī)沉淀于譜片上，通過對(duì)油液中磨粒的大小、型貌、數(shù)量等信息的定性、半定量分析，判斷磨損形式和磨損部位。

（三）綜合分析法。汽輪機(jī)機(jī)組是多種機(jī)械聯(lián)合工作的系統(tǒng)，如石化系統(tǒng)某些關(guān)鍵汽輪機(jī)組甚至是三機(jī)組或四機(jī)組設(shè)備承受著機(jī)械、電氣、熱力等多種變化作用，且工況常隨著生產(chǎn)需要經(jīng)常變化。

三、汽輪機(jī)故障排除的步驟分析

汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，故障機(jī)理和故障原因非常復(fù)雜，其故障具有多層次性、模糊性、不確定性等特點(diǎn)。。

（一）信號(hào)采集。由于汽輪發(fā)電機(jī)組本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其大部分的振動(dòng)故障都與汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，信號(hào)的采集主要通過傳感器檢測(cè)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系處的時(shí)域信號(hào)，通過濾波、放大后，把信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。

（二）信號(hào)預(yù)處理。一般來講，汽輪機(jī)不同故障對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)之間沒有顯著的差別，為了能更清楚地反映各種故障間的征兆差別，需要對(duì)其故障信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，將不同故障之間的差別最大限度的反映出來。

（三）特征提取。進(jìn)行故障的模式識(shí)別，首先要分析各種故障特征的有效性并從中提取最能反映分類本質(zhì)的故障征兆。因此，一個(gè)好的分類器必須能夠?qū)θ哂嗪筒幌喔尚畔⑦M(jìn)行有效的數(shù)據(jù)壓縮和特征提取。通過對(duì)汽輪機(jī)組故障機(jī)理和信號(hào)處理方法的研究，運(yùn)用各種先進(jìn)的處理手段，提取出最能反映機(jī)組故障的信號(hào)特征，以便于后續(xù)的故障類型識(shí)別。

（四）狀態(tài)識(shí)別。在完成故障的特征提取之后，依據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和不同故障對(duì)應(yīng)的特征信息，組建訓(xùn)練樣本集合，然后進(jìn)行故障的模式識(shí)別。

（五）維修決策。針對(duì)機(jī)組不同類型的故障，聯(lián)系其結(jié)構(gòu)、制造、安裝和運(yùn)行歷史等情況，并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，提出相應(yīng)的維修策略，為檢修人員提供指導(dǎo)。

只靠對(duì)常見故障的排除是一種事故發(fā)生后的補(bǔ)救措施。對(duì)于有些關(guān)系重大的應(yīng)用場(chǎng)合，一旦發(fā)生故障，其損失不可估量。因此，單純的排除故障是不夠的，我們要研究如何預(yù)測(cè)，要在故障發(fā)生之前，預(yù)測(cè)出各種故障發(fā)生的可能性，從而及時(shí)制定各種治理措施，將故障帶來的損失降到最低，這才是故障診斷的本質(zhì)。

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作者簡(jiǎn)介：

郭銳（1974.06.28），男，陜西省渭南人，單位：陜西煤化能源有限公司，職務(wù)：空分設(shè)備主任。