基于狀態(tài)檢修的汽輪機檢修研究

侯伯男

摘要：隨著檢修技術的不斷發(fā)展，基于運行狀態(tài)下的檢修技術已經(jīng)成為未來的發(fā)展方向，并已經(jīng)在汽輪檢修方面進行了試驗應用。本文研究的重點就是結合狀態(tài)檢修的工作原理，分析了這種技術的組成，最后針對汽輪機的常用狀態(tài)監(jiān)測技術進行了闡述。

關鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測;檢修;汽輪機

1.狀態(tài)檢修基本工作原理

通常情況下設備從正常的運行狀態(tài)下進入故障狀態(tài)并不是一蹴而就的，在狀態(tài)信號方面會有一個逐步變化的過程，也就是說設備故障基本上都會一定的先兆，那么通過觀測這些先兆，就能夠盡早的發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患以及定位故障，這樣無疑能夠降低維修成本。也正是因為這些特征信號的存在，才能夠讓狀態(tài)檢修技術有了用武之地。所謂狀態(tài)檢修主要指的是根據(jù)設備運行的健康信號來進行判斷設備故障情況，從而科學的制定檢修方案以及采用正確的檢修方法。狀態(tài)檢修的核心就是發(fā)現(xiàn)隱藏的故障點，做到提前預防，在必要時才會進行針對性的檢修，避免設備產(chǎn)生更為嚴重的損壞或者故障。

對于汽輪機的狀態(tài)檢修來說，主要是通過檢測汽輪機在正常運行下的參數(shù)差異，判斷汽輪機可能會發(fā)生的故障，然后再及時的進行檢修，從而規(guī)避故障問題的擴大風險。和傳統(tǒng)檢修模式相比，汽輪機的狀態(tài)檢修的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在下面幾個方面：（1）節(jié)省檢修維護成本。（2）延長壽命。（3）提升效率和可靠性。

2.狀態(tài)檢修的構成分析

2.1 狀態(tài)監(jiān)測

狀態(tài)監(jiān)測的核心內(nèi)容就是收集設備運行的各種參數(shù)和信號傳輸數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)內(nèi)容包括了在線和離線兩個方面的數(shù)據(jù)，汽輪機在火力發(fā)電廠的故障比率相對較高，目前我國在這方面的應用也已經(jīng)取得了一定的成功，同時國內(nèi)有關科研院所也成功的開發(fā)了汽輪機的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其中汽輪機的振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)應用比較成熟。

2.2 狀態(tài)信息分析系統(tǒng)

通常設備的狀態(tài)信息都是一種離散模式，因此需要通過信息處理系統(tǒng)對這些檢測到的離散數(shù)據(jù)進行分析，從而提取設備可能出現(xiàn)的故障狀態(tài)，從而為狀態(tài)維修提供重要的指導。這種分析技術主要包括頻域、時域以及函數(shù)特性等分析方法，同時結合傅里葉變換等線性分析技術對信號進行系統(tǒng)處理。然后就能夠通過示波器來展現(xiàn)這些波形形狀，從而有助于檢修人員判斷識別。

2.3故障診斷專家系統(tǒng)分析

當設備安裝了狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)之后，這時候設備的運行狀態(tài)參數(shù)就能夠錄入到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，然后在這個前提下構建故障專家診斷系統(tǒng)，對這些狀態(tài)數(shù)據(jù)進行診斷分析，從而對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行提取，并能夠獲得狀態(tài)信號的先兆量，這樣就能夠有效的幫助檢修人員獲得設備故障原因以及故障性質(zhì)等詳細信息，因此具有極強的指導性。故障診斷專家系統(tǒng)主要有知識庫、智能機以及動態(tài)數(shù)據(jù)庫等構成，然后基于神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)下的系統(tǒng)軟件來進行智能分析和診斷。

2.4狀態(tài)檢修工作站

這種工作站主要是對收集的數(shù)據(jù)進行綜合處理，并根據(jù)專家系統(tǒng)綜合分析設備的運行狀況，然后給出設備未來的發(fā)展趨勢，如果存在故障的可能就會提出檢修建議。工作站能夠自動生成汽輪機組的狀態(tài)報告，并能夠根據(jù)設備的運行和檢修的切入點分析具體的經(jīng)濟指標，從而為設備的檢修提供最佳的方案和決策，通常這種狀態(tài)檢修工作站既能夠放在火力發(fā)電廠，也能夠放在某個具體的診斷中心，并有技術人員進行集中分析。

3.汽輪機應用狀態(tài)監(jiān)測的主要技術分析

3.1振動監(jiān)測技術分析

如果設備存在故障，那么振動規(guī)律就會出現(xiàn)改變，汽輪機在運行時，振動信號的信息相對較多，那么以振動信號作為狀態(tài)監(jiān)測的重要參數(shù)就顯得極為重要。對于汽輪機組的故障診斷，主要結合機組信號檢測和線性數(shù)學等方法獲取相應故障信息。目前汽輪機振動監(jiān)測技術已經(jīng)相對成熟，能夠?qū)ζ啓C的振幅和相位進行全面檢測，同時對于不同的振動信號能夠給出具體的原因，然后并提出具體的故障原因和檢測方法。

3.2 油液污染監(jiān)測技術分析

汽輪機運行過程中，油液就類似人類的血液，是一個非常重要的載體，因此分析油液的狀態(tài)就能夠有效的獲得汽輪機的健康狀態(tài)。如果汽輪機磨損嚴重，那么油液中的污染物就會增多，那么分析這些污染物的成分就能夠得知汽輪機的那些部位出現(xiàn)較為嚴重的磨損，從而獲得相應的故障信息。

3.3聲發(fā)射監(jiān)測技術

由于汽輪機中的各種管束，在不同環(huán)境下長時間工作容易出現(xiàn)老化，再加上油液的腐蝕作用，也容易讓這些部位出現(xiàn)裂紋。然而這些裂紋在出現(xiàn)之前，金屬中的晶體結構就會產(chǎn)生一些微弱的變化，而這種變化通過聲發(fā)射監(jiān)測技術就能夠有效監(jiān)測出來，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)管束等汽輪機內(nèi)部的零部件的狀態(tài)監(jiān)測。而且聲發(fā)射技術還能夠準確定位裂紋位置，因為當金屬出現(xiàn)裂紋或者開裂時，就會產(chǎn)生大量應變能，并且高壓流體開始從裂縫之處向外噴射，這種噴射在汽輪機內(nèi)部就會產(chǎn)生激蕩和摩擦，于是就會出現(xiàn)聲發(fā)射波，最后被監(jiān)測設備檢測并通過具體的數(shù)學運算就能夠指出裂縫的位置。這種技術主要涉及到的參數(shù)包括了信號幅度和分布情況，以及頻譜和波形等。通常應用在汽輪機的動靜部件以及軸承等部分的狀態(tài)監(jiān)測。

3.4葉片和轉子應力的狀態(tài)監(jiān)測技術

汽輪機一個嚴重的故障就是葉片故障，國外在這方面的研究則相對成熟，能夠通過評估軟件對葉片的使用壽命進行狀態(tài)評估。這個軟件主要針對葉片的尺寸數(shù)據(jù)和葉片在靜態(tài)和動態(tài)下的應力進行檢測并分析來實現(xiàn)壽命評估。轉子應力評估技術則依據(jù)的是彈性應力原理以及斷裂學原理來分析處理，從而推算汽輪機的轉子使用壽命。

3.5閥門監(jiān)測技術

這種技術主要是通過安裝在閥門上的應變計來檢測閥門的應力變化，從而分析閥門是否存在磨損或者潤滑不足等故障。

3.6馬達監(jiān)測技術

這種技術主要診斷的是汽輪機轉子模塊的相關電氣故障，針對電機電流以及振動頻譜等參數(shù)進行監(jiān)測。

3.7汽輪機性能監(jiān)測技術

應用這種技術就是為了分析汽輪機運行的性能變化，因為性能的變化從某種意義上來說，就是汽輪機的健康變化。由此可見，汽輪機的部分故障就能夠反映到汽輪機性能上，所以通過檢測汽輪機的性能狀態(tài)，就能夠有助于檢修人員獲得故障可能性。性能檢測的主要參數(shù)包括了汽輪機轉速變化、熱耗變化以及功率變化等。

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