汽轮机故障诊断技术分析研究

发表时间:2020/5/25   来源:《中国电业》2020年3期   作者:韩东 方新慧 回禹衡
[导读] 汽轮机是电厂供电系统的关键部分,
        摘要:汽轮机是电厂供电系统的关键部分,一旦出现运行故障,就会导致电厂主体设备停机,造成损失。因此,必须熟悉汽轮机的常见故障和应对策略。
        关键词:汽轮机;维修;故障;处理技术
引言
        燃气发电与传统火电相比,占地面积少、建设周期短、运行灵活、启停迅速,在节能减排、提高供电安全性、有利于电力与燃气供应削峰填谷和促进经济可持续发展等方面具有明显优势[1]。目前,世界各国都在积极发展天然气发电产业,美国、俄罗斯、英国、日本等发达国家都将燃气发电作为实现能源供应可持续发展的重要途径。我国也在不断深入研究和应用燃气发电技术,政府在《电力发展“十三五”规划》中明确提出下一阶段将大力推进天然气消费模式,力争在“十三五”结束之前,天然气占中国一次能源消费比重高于10%,努力在2030年达到15%左右,成为仅次于煤炭、石油的主体能源[2-3]。从我国能源结构和电力行业的发展经验来看,作为现代能源领域的重要组成部分,燃气发电将迎来较大的发展机遇。
1汽轮机的组成与基本原理
        汽轮机是一种精密重型机械设备,在高温、高压、蒸汽环境下高转速运行。汽轮机与蒸汽锅炉、加热器、凝汽器、发电机一起,组成发电设备。汽轮机本身由转动、静止部分组成,其中,转动部分(转子)包括主轴、联轴器、叶片、叶轮等;静止部分包括气缸、隔板、静叶栅、轴承、汽封等。汽轮机的主要工作原理是,锅炉产生高温蒸汽,高温蒸汽进入高压缸、中压缸,推动叶轮、叶片转动,带动主轴,从而使蒸汽热能转化为机械动能。接着,汽轮机的转子通过联轴器与发电机转子相连,这样,汽轮机的扭矩就传递给了发电机,发电机的转子就会转动,将机械动能转化为电能。
2运维关键技术
        2.1远程监测与故障诊断
        燃气轮机远程监测与故障诊断是指采集燃机运行过程中所产生的实时数据,通过数据传输、存储以及管理,再经过监测及诊断系统对数据的内在价值进行挖掘,预测机组性能衰退及未来运行状况,并基于运行状态提供解决方案。这种基于状态的维护方式被普遍认为是未来燃气轮机维护技术的发展方向,可以有效地避免“维修过剩”和“维修不足”的情况,降低燃气轮机全寿命周期的维护费用,提高燃气轮机的运行稳定性。
        2.2汽轮机异常振动的处理技术
        运行过程中的汽轮机由于高温而出现变形的情况,并且由于质量较大而较易跟气流形成非常大的摩擦或振动,因此异常振动的现象较易出现在汽轮机上。为此,想要很好地处理汽轮机异常振动的情况,就应合理地分析形成振动的因素,从而根据具体因素实施有效的处理对策。其中,针对气流振动导致的汽轮机异常振动而言,应不断调整调速汽门以及整体机组的进气量,进而可以对气流针对的实际状况进行合理地判断。总之,只有将整个汽轮机的气流振动问题有效地避免,才可以逐步地消除汽轮机异常振动的故障问题,进而保障汽轮机的顺利运行。
        2.3运行条件优化
        燃气轮机的维护成本和设备可用率是燃机用户最关心的2个问题。在保证燃机安全经济运行的前提下,优化燃机的运行条件,可以延长检修时间间隔,降低机组的运维成本。在机组正常运行中,电厂每天都会安排运行人员定期对机组进行巡视检查,及时发现设备可能存在的故障隐患,并对运行数据进行整理归纳,分析关键参数(如振动、压力、流量、排烟温度等)的变化情况,以判断机组运行状态是否偏离正常值并及时做出调整。因此,对燃机设备进行日常检修与维护是保证机组运转正常,降低故障发生率的重要手段。
        2.4汽轮机油系统故障的处理技术
        在其中应用堆焊后的打磨和抛光技术是处理如此故障问题的有效措施。

与此同时,应定期检查汽轮机是不是被清洁干净,维修工作者应将在一定的标准中控制汽轮机储油位置的清洁工作。在检查汽轮机的时候,应清洗汽轮机轴瓦的一系列零部件,以及结合机器压缩空气清理干净其中的灰尘。然后再组装清洁之后的零部件。除此之外,也应清理油箱以及冷油器,以及迅速去除油箱中的污垢和进行打磨抛光。
        2.5备品备件优化配置
        燃气轮机热通道部件在检修之前通常会准备一套备品备件,用于检修过程中对相应的部件进行轮换,轮换下来的部件会先返回制造厂,经寿命评估及修复后再运至电厂。备件不足将影响检修进程,降低发电收入;备件过剩又会增加库存成本,占用电厂资金。因此合理的备品备件计划对于电厂运行的经济性和可靠性十分重要。相关统计数据表明,9E燃机一整套热端部件的价格就接近整机价格的40%;而三菱F级燃机的热通道部件的备件价格也高达上亿元。因此,备品备件的优化配置可以显著降低检修费用。
        2.6汽轮机润滑油水分含量超标的处理技术
        只有采区合理有效的方式,才可以实时维修处理汽轮机润滑油中含水量严重超标的问题。尤其是防止轴承箱中的润滑油由于故障问题而漏至汽缸中的情况,工作者务必实施有效的措施控制负压在相应的范围之内。与此同时,工作者倘若可以将抽真空的机器安装在气封位置、轴承箱的两边,那么可以防止汽轮机缺少密封性而向轴承箱中渗透空气当中的水分,从而很好地防范润滑油存在太多水分的故障现象。
3汽轮机维修中常见故障的处理需要注意的问题
        当前时期,因为汽轮机的应用类别比较多,再者,汽轮机本身具备非常高的技术含量,所以在一系列种类的汽轮机存在故障的情况下,要求维修工作者搞好有关的检修和维护工作,以确保汽轮机可以顺利地运行。简单来讲,针对有关维修部门而言,应认真地判断和分析汽轮机的工作状态,以及有效地贯彻实施平时的检修工作。针对专业技术工作者而言,其专业水平和技术应用技能直接决定了汽轮机的故障处理效率和质量。为此,有关单位需要注重专业技术工作者的大力培养,多组织维修工作者参与一系列形式的培训活动,从而持续提升维修工作者的专业技术水平和技术应用技能,这样可以实时地发现和处理汽轮机的一系列故障问题,保障汽轮机的顺利运行。
4汽轮机故障诊断技术的发展
        由于汽轮机的工作环境非常复杂和特殊,因此汽轮机故障诊断技术必须更加完善,如汽轮机诊断系统对传感器的要求很高。在当前的传感器性能研究中,重点是提高传感器的可靠性和开发新的传感器,同时加强对传感器故障诊断有效性的研究。直接导致实际应用较少,提高了传感器信号的可靠性和热融合技术,使传感器在使用过程中更加可靠。振动信号分析与处理是信号分析与处理的主要内容。快速傅立叶变换主要用于振动信号的处理,更适合信号稳定的情况,具有很强的适用性。但在实际生产过程中,大多数信号是不稳定的,不稳定是一个普遍的特点,因此,有必要提高信号分析的精度,促进信号分析和处理。
结束语
        总而言之,结合对汽轮机维修中常见故障的分析,能够明确的是,汽轮机形成故障的因素牵涉到汽轮机运行的各个环节或方面,因此,应系统、综合地搞好汽轮机的故障处理工作,全面地思考汽轮机的技术管理问题。对于汽轮机应用单位而言,应做好汽轮机故障形成频率、形成因素、处理措施的数据统计和概括总结工作,从而在以后的工作中处理相关故障问题的情况下提高处理效率和质量。只有科学概括和总结汽轮机故障的处理措施或方法,才可以提高汽轮机的普及和应用率,从而提高应用单位的生产效率和生产效益。
参考文献
[1]刘永辉.汽轮机故障诊断技术分析研究[J].中国设备工程,2019(24):84-85.
[2]李涛.汽轮机故障诊断技术的发展与展望[J].装备维修技术,2019(03):14.
[3]李佑军.汽轮机故障诊断技术的发展与展望[J].化工管理,2019(21):139-140.
[4]田勇.汽轮机故障诊断技术分析[J].山东工业技术,2017(16):36.
[5]杨涛,雷晓恒,陈玉乾.汽轮机故障诊断技术研究[J].化工管理,2017(12):149.
       
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