迟宾
大唐万宁天然气有限责任公司 海南省万宁市 571500
摘要：原动机在火力发电厂中很常见, 具体表现为汽轮机, 在火力发电中汽轮机占据着举足轻重的地位。汽轮机流通部分是不是可以保证安全运行会直接影响到电厂的安全运行。因此对于汽轮机流通部分一定要高度重视, 需要其保障其能够一直处于正常工作状态, 依据科学的方法对这一部分故障做好诊断不仅必要而且非常关键。文章就汽轮机流通部分经常出现的故障基本类型与相关原因进行介绍分析, 探讨有效诊断故障的方法。
关键词：
汽轮机;通流部分;?故障诊断方法;
0引言
运用蒸汽将热能转化为机械能从而完成工作任务的汽轮机, 是如今火力发电厂使用的最广泛的原动机。如果汽轮机出现故障, 将严重的影响到火电机组运行的可靠性和经济性, 所以汽轮机部分故障诊断一直是人们关注和从事研究的重头戏, 现在使用最广的方法有振动诊断法和热力参数诊断法。在汽轮机流通部分发生故障时, 最先表现出的是温度、压力等的变化, 因此热力参数诊断法一般用于发生故障早期的诊断, 如果到了后期, 将会出现振动参数的变化, 此时采用的是振动诊断法。因为流通部分的故障可以发生在任何一个工况上, 所以对诊断造成一定困难, 这就要求监测系统有一定的智能性, 可以自主进行监测诊断。而流通部分的热力参数为监测提供了有力的保障, 那么如何更好的将这些参数为我们所用, 从而减少不确定因素的发生, 避免机组的经济性降低, 保障可靠性的稳定, 这是一下文章要解决的问题。
1 汽轮机的工作原理
单机功率大, 使用效率高, 使用时间长是汽轮机的优点, 而“蒸汽透平”则是汽轮机的工作原理。汽轮机一种可以将能量转化为机械能的大型机械, 它运用自身的旋转方式将蒸汽转化为机械动能, 它还作为火电厂的原动力设备, 对火电厂起到直接作用和间接作用, 直接作用表现在可以直接驱动各种泵、压缩机等设备;间接作用表现在借助其他机器产生的热气进行供暖。
汽轮机中有大量的蒸汽, 这些蒸汽主要是来自锅炉。大量的蒸汽进入到汽轮机的内缸里, 并按顺序形成环形, 遵循动能原理, 汽轮机中的动叶和喷嘴利用蒸汽的热能, 转化成机械能。汽轮机在转化蒸汽时, 使用方法是有所不同的, 这样就导致了转化率不同, 所以汽轮机的性能和工作原理也就不同[2]。虽然汽轮机的性能和原理不同, 但是汽轮机的构成是相似的, 也就是气流通道的组成部分是相同的, 即进汽机构、通流部分 和排气缸。
2 通流部分工作基本原理
2.1 高压部分
这一部分压力包括一个调节级压力 (在类型上属于单列式) 还包括11个等级压力级, 调节级叶片型式从体式来看属于三叉三销联体式, 这一结构属于冲动式, 具有特别高的强度;压力级叶片是采用方钢制作的, 在静叶持环上面设置。它的根部具体在直槽内层隔板这个位置设置, 利用L型填隙条达到锁紧的效果。把填隙条设置在直槽附加槽这个位置当中, 涡片采用倒T型, 将叶槽锁紧, 同时也对叶片锁紧。由于高压部分承受的压力很大, 采用T型可以防止蒸汽发生泄漏。
2.2 中压部分
中压部分一共包括18级, 从组成部分来看, 大部分为级数相同的气缸中的静叶片与处于转子轮上面的动叶片。中压部分通过弹簧完成汽封, 这样转子和叶片围带径向就可以保持合适的间隙。
2.3 低压部分
从低压通流部分的基本组成级数来看, 为7个等级的对应转子轮之上的动叶片与气缸当中的静叶片。通流部分属于双流式, 总压力级一共有28级。
这一部分通过弹簧汽封这种方式, 实现了叶片和转子围带径向之间存在的间隙的减小, 通过对弹簧的退让利用, 还有挠曲实现二者间存在的摩擦力的减小, 也依靠这种方式减小因为碰撞导致的封齿磨损程度。低压部分静叶片, 有1~5级叶片在制作材质上采用了方钢, 利用铣制完成制作。
3 故障种类和产生的原因
3.1 故障分析
根据调查得知, 汽轮机通流部分经常产生故障, 而故障主要分为渐变性以及突发性两类。所谓突发性故障是指临时产生的故障, 例如, 阀门杆在运行阶段突然掉落或者断裂, 叶片产生断裂或者掉落等。上述故障的产生原因是汽轮机通流部分面积临时产生变化。所谓渐变性故障, 是指汽轮机长时间工作而逐渐累积的故障, 如通流部分的污垢积累、动静叶片的碰撞以及摩擦损耗等, 导致上述故障产生的原因是汽轮机在长时间运行中, 通流部分长时间接触水蒸气, 逐渐产生水垢堆积, 堆积的水垢不断撞击汽轮机内缸, 导致内缸部分逐渐损耗。
3.2 压力级故障和轴封磨损故障
所谓压力级故障, 是指汽轮机通流部分在长时间运行后残留污垢或者内部叶片突发性破裂、脱离机械设备等。上述故障产生的原因是汽轮机通流部分面积发生改变, 导致调节级压力逐渐上升, 进而产生零部件损坏。而轴封磨损故障, 其主导因素是操作人员在汽轮机运行阶段的特殊时刻 (机械启动、停止以及负载变化) 的行为错误, 导致轴封产生剧烈碰撞, 最终径向间隙扩大无法阻挡蒸汽, 致使汽轮机产生漏气故障。
3.3 调节级故障
针对调节级故障, 其故障主要发生在气门部位, 此类故障发生的概率最高。其主要原因是调节级和气门在汽轮机试用阶段承担极高的温度和压力, 机械设备的焙降全部掉落于此处, 导致调节级和气门长时间遭受交变应力致使零件损坏, 最后阀门杆断裂或者门芯脱离, 此故障带来的危害非常严重。汽轮机内缸的气体循环速率较高, 掉落的金属残渣会伴随着气体的流动而长期撞击气门和调节级, 导致二者的磨损度极大, 通流部分的堵塞问题无法得到解决。
4 对汽轮机通流部分故障的检查与诊断
汽轮机故障诊断的方法有很多种, 很多时候我们都是根据汽轮机发生故障时的特征对故障的性质进行确定。
(1) 进行现场检查。当汽轮机通流部分出现故障时汽轮机机组的运转下降, 根据这个特征, 我们可以判断出现故障, 首要条件就是在现场进行全面的检查, 详细检查问题所在。当现场检查不出毛病, 就检查6级高调门的情况。当发现声音不正常时, 就检查门前后的压力。如果是压力值降低, 就确定是门芯掉落造成的故障。
(2) 对比热参数。汽轮机的各项数据进行检测时, 当它承受的蒸汽压力和调节压力有明显的上升, 就可以确定通流部分出现故障[5]。以高调门全开为前提, 最高工况和负荷相同的情况参数做对比, 如果是异物堵塞通道出现问题, 那么气流量和调节级压力下降明显。
5结论
综上, 我们提出了一种变工况下汽轮机通流部分故障诊断的方法。利用提取的主元特征对通流部分的几种常见故障模式进行分类, 用粗糙集建立决策表, 用知识依赖度来分配轻重, 如此克服了主观上的缺陷, 是得到的结论更加具有客观性, 事实性。
同时我们使用了Q-Q图还有“3σ规则”在结合运行规程中的规程制度确定出隶属度, 求得相对应的隶属函数。运用曲线拟合的方法, 求出工况和监测函数间的映射关系, 使得隶属度函数具备智能性, 如此可以解决相对应我们开始所说的故障时, 监测系统自动捕捉工况出现的故障, 方便之后的维修等的进行, 极大的方便了用户, 也减少了企业的损失。
参考文献
[1]武东, 汤银才.寿命分布的PP图[J].数理统计与管理, 2004年05期.
[2]叶军.基于Vague集相似度量的汽轮机故障诊断的研究[J].中国电机工程学报, 2006年01期.
[3]李培强, 李欣然, 陈辉华, 唐外文.基于模糊聚类的电力负荷特性的分类与综合[J], 中国电机工程学报;2005年24期.
[4]史进渊.汽轮机通流部分故障诊断模型的研究[J], 中国电机工程学报, 1997年01期.