淺析汽輪機(jī)通流部分故障及其診斷方法

尹澤鵬

摘 要：汽輪機(jī)是電廠運(yùn)行中不可或缺的重要設(shè)備，電廠內(nèi)部機(jī)械設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行和其息息相關(guān)。汽輪機(jī)能否平穩(wěn)高效的運(yùn)行，直接關(guān)系到電廠日常運(yùn)營的安全以及經(jīng)濟(jì)效益的提高，而通流部分是汽輪機(jī)能正常高效地工作的核心，因此，必須做好汽輪機(jī)通流部分故障診斷與處理工作，以防止汽輪機(jī)通流部分故障頻繁發(fā)生。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 通流部分 故障 診斷方法

在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，其自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及運(yùn)行環(huán)境的苛刻性，使得汽輪機(jī)通流部分較容易出現(xiàn)故障。電廠應(yīng)該根據(jù)汽輪機(jī)通流部分的工作原理，以及通流部分故障類型、特點(diǎn)、嚴(yán)重程度等，運(yùn)用合理的診斷方法深入地分析汽輪機(jī)通流部分故障的產(chǎn)生原因，通過科學(xué)的處理，使得汽輪機(jī)時(shí)刻處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)中。

一、汽輪機(jī)通流部分及常見故障

汽輪機(jī)屬于原動力設(shè)備，可以直接用于驅(qū)動壓縮機(jī)、泵以及發(fā)電機(jī)等，其顯著特征是具有較大單機(jī)功率和較高的使用效率。汽輪機(jī)的通流部分主要是由動靜葉片、隔板及隔板套、隔板汽封、圍帶及葉輪轉(zhuǎn)子等構(gòu)成，在運(yùn)行過程中承受著極高熱力參數(shù)的蒸汽的沖擊，通過蒸汽膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。通流部分可分為高壓通流部分、中壓通流部分和低壓通流部分三部分，由于蒸汽的熱力性質(zhì)不同，各部分具備其獨(dú)特的性質(zhì)。高壓通流部分由于要承擔(dān)蒸汽較高的溫度和壓力，而此時(shí)蒸汽比容較小，其動靜葉片也相對最短，對所用材質(zhì)的強(qiáng)度等要求也最高；中壓及低壓通流部分的動靜葉片也具備與蒸汽熱力性質(zhì)相適應(yīng)的型線及材質(zhì)。

在汽輪機(jī)日常運(yùn)行中，由于各方面因素作用，通流部分極易出現(xiàn)突發(fā)性以及漸進(jìn)性故障。突發(fā)性故障嚴(yán)重威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，需要重點(diǎn)關(guān)注，例如調(diào)節(jié)閥桿斷裂或調(diào)閥堵塞、葉片突然斷裂、動靜葉片相互碰擦等，其發(fā)生的原因與運(yùn)行時(shí)長、部件材質(zhì)、設(shè)計(jì)不合理等因素緊密相關(guān)。漸進(jìn)性故障主要指葉片磨損、結(jié)垢等能夠引起運(yùn)行效率變化的故障。導(dǎo)致葉片磨損的主要原因是葉片在長期的使用過程中受到蒸汽的不間斷地沖擊；導(dǎo)致葉片結(jié)垢的主要原因除汽輪機(jī)內(nèi)部有摩擦而產(chǎn)生金屬碎屑外，還有由于蒸汽品質(zhì)不高，其中存在不同的離子，在蒸汽做功至乏汽的過程中，動靜葉片受低品質(zhì)水汽長時(shí)間的作用而沉積在葉片表面，并進(jìn)而形成復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，最終使葉片損壞。

以上這些故障因素均會影響汽輪機(jī)乃至整個電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須及時(shí)做好通流部分故障的分析診斷工作，盡早消除故障并明確其產(chǎn)生原因。

二、汽輪機(jī)通流部分故障的檢查及診斷方法

1、汽輪機(jī)通流部分故障檢查

相關(guān)人員需認(rèn)真理解汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)各個工況點(diǎn)的熱力參數(shù)，在平時(shí)仔細(xì)記錄運(yùn)行中的各項(xiàng)熱力數(shù)據(jù)，以便能夠通過對比，準(zhǔn)確地分析通流部分產(chǎn)生故障的原因并在合適的時(shí)候進(jìn)行故障排除。例如，若運(yùn)行中的機(jī)組壓力出現(xiàn)突然的波動，相關(guān)人員需仔細(xì)觀察其熱力數(shù)值是否在規(guī)定的使用范圍內(nèi)，綜合檢查汽輪機(jī)通流部分的各調(diào)節(jié)閥、抽汽閥門開啟狀態(tài)是否合理。總之，要全方位科學(xué)地觀測汽輪機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，準(zhǔn)確掌握汽輪機(jī)通流各部分的蒸汽進(jìn)汽、抽汽、排汽及調(diào)節(jié)系統(tǒng)等各方面的相關(guān)熱力參數(shù)，科學(xué)地分析汽輪機(jī)通流部分出現(xiàn)故障的原因，在開缸檢修時(shí)及時(shí)對其進(jìn)行合理地處理，來提高汽輪機(jī)通流部分運(yùn)行性能。

2、汽輪機(jī)通流部分故障診斷方法

2.1 故障樹診斷方法

故障樹診斷方法是基于樹知識庫的對象建立的，以汽輪機(jī)故障原因?yàn)閷ο蠼⒌墓收线壿媹D，在具體的診斷過程中，通過自上而下檢測及計(jì)算分析相關(guān)信息，找出低層出現(xiàn)故障的部件，最終完成整個通流部分故障的診斷。故障樹分析診斷法容易理解，能夠很好地理清思路，但是導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因眾多，所建立的故障樹模型將會變得比較龐大，從而會降低搜索效率。

2.2 主元分析診斷方法

主元分析法是圍繞多元統(tǒng)計(jì)過程控制的關(guān)鍵性故障診斷技術(shù)。首先要建立正常工作情況下的負(fù)荷-熱力參數(shù)關(guān)系曲線，建立隸屬度函數(shù)；其次調(diào)出發(fā)生故障時(shí)的檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)行隸屬度函數(shù)模糊化；第三計(jì)算故障主元特征，在此基礎(chǔ)上明確基于數(shù)理分析的汽輪機(jī)通流部分故障主元特征和不同類型故障間的關(guān)系，而后按照故障規(guī)則庫的診斷規(guī)則逐個排查，求得真度最大的故障即為可信的通流部分故障。最終，電廠要從故障特點(diǎn)和發(fā)生的位置以及嚴(yán)重程度等方面進(jìn)行妥善處理，確保通流部分狀態(tài)完好，能夠始終處于高效運(yùn)行的狀態(tài)。

2.3 模糊推理及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法

模糊推理-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有處理非線性和不確定性系統(tǒng)控制的能力，可以處理一下環(huán)境信息十分復(fù)雜知識背景不清楚和推理規(guī)則不明確的問題。在應(yīng)用模糊推理故障診斷方法的過程中，相關(guān)人員要科學(xué)利用模糊邏輯、模糊集，利用汽輪機(jī)的相關(guān)理論知識，對汽輪機(jī)通流部分故障展開不確定度診斷及推理。根據(jù)通流部分故障檢查和熱力參數(shù)及經(jīng)濟(jì)性參數(shù)對比、分析情況，構(gòu)建通流部分模型及診斷規(guī)則庫。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)故障診斷方法，這樣可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)故障診斷算法的缺陷。相關(guān)人員要根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)故障診斷方法的優(yōu)勢，科學(xué)采集通流部分故障信號并提出對應(yīng)的故障特征，從多方面整合信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，給出通流部分故障診斷結(jié)果。

三、結(jié)語

汽輪機(jī)在我國電力生產(chǎn)中占有著極其重要的位置，一旦發(fā)生故障會對電網(wǎng)正常運(yùn)行產(chǎn)生巨大影響。因此在汽輪機(jī)的日常運(yùn)行及檢測維護(hù)過程當(dāng)中，要采取合適的故障診斷方法，明確故障發(fā)生的具體位置及具體原因，并不斷制定和完善檢修技術(shù)，確保故障能夠得到及時(shí)科學(xué)的處理，從而確保汽輪發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠降本節(jié)能的目標(biāo)，提高綜合運(yùn)營效益以及核心競爭力。

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