狀態檢修在汽輪機檢修中的有效運用

賈豐榕

摘 要：在火電廠中，汽輪機為主要的組成部分，為確保其安全運行，應用狀態檢修技術對其故障進行預防和排查。對狀態檢修技術的原理和組成架構進行分析，就汽輪機中狀態監測應用的技術加以論述，以提高汽輪機運行的可靠性。

關鍵詞：火電廠；汽輪機；狀態檢修；檢測技術

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0012-02

隨著電力運行體制改革的深入，為更好地適應廠網獨立運行、競價上網的發展形勢，需調整火電廠設備的檢修體制，以延長其使用壽命，降低設備的維修成本。而汽輪機作為火電廠的主要設備，其運行狀態的可靠性關系到火電廠發電的效率，因而其檢修方式應由傳統的計劃檢修向新型狀態檢修模式轉變，以便能實時獲取設備的運行狀態信息，及早找出并解決故障隱患，保障設備的安全、可靠運行。

1 狀態檢修的原理及優勢

1.1 狀態檢修的工作原理

無論是在火電廠，還是其他電氣系統中，大多數設備在故障發生前總會出現一些異?，F象，比如聲音起伏變化、信號強弱、振動等情況。然而，設備在由穩定常態轉變到故障狀態時總會歷經一個動態改變的過程，如果利用一些監測技術將設備運行的一些狀態信息追蹤、記錄下來，那么工作人員就可以通過對動態過程的分析及時找出設備的故障隱患，從而有針對性地對故障問題進行預防、處理。狀態檢修就是在此基礎上形成的。

1.2 狀態檢修的運用優勢

傳統的電氣設備檢修模式主要是定期檢修與計劃檢修相結合，這種模式需專門調整設備的運行狀態，檢修成本較高，且在狀態調整時對設備的損耗較大，增加了故障發生的風險；而狀態

檢修方式是在設備常規運行時對其狀態的跟蹤記錄，通過這種實時的監測，可及時發現設備的異?；蚬收闲畔?。相比于傳統的檢修模式，狀態檢修不僅可以節約設備的檢修成本、避免對設備的狀態調整，還可降低故障的發生率，延長設備的使用壽命。

2 狀態檢修的組成介紹

狀態檢修技術是通過對設備運行狀態進行監測，并對監測到的信息進行分析，從而確定設備是否存在故障問題。為實現這一功能，一個完整的狀態檢修系統應包括監測系統、狀態分析、故障診斷及檢修站點等模塊。圖1所示為狀態檢修的基本流程框圖。

圖1 狀態檢修流程圖

2.1 狀態監測系統

狀態監測系統主要有兩個功能，即信息的采集和傳遞，而信息的采集主要包括在線和離線監測參數兩部分。在汽輪機中，將蒸汽的熱能轉換為機械能主要依靠如葉輪、葉片轉動結構的作用，運行中的狀態監測參數主要包括轉子和氣缸的受力監測，葉輪上軸承磨損程度監測，振動、汽輪機進水等狀態監測。由于汽輪機及其輔助設備的故障發生率較高，因而國內對汽輪機狀態檢測系統的開發較為成熟，目前已投入實際生產設備中。

2.2 信息分析系統

汽輪機上的狀態監測系統將設備的運行狀態和參數信息進行采集后，需對這些信息進行分析處理，以便為故障診斷提供判斷依據，狀態檢修中的信息分析系統便是實現這部分功能的一個系統。根據信號的不同特性，信息分析主要分為時域分析、頻域分析和傳遞函數特性分析，通過傅里葉變換、小波變換等方式對信號進行再加工處理，并繪制出相關的波形圖，供技術人員分析、決策。

2.3 故障診斷專家系統

故障診斷系統是狀態檢修系統中最為重要的組成部分，其以設備狀態監測系統獲得的信息為基本分析對象，就其中能體現設備運行狀態的參數進行分析、判斷，以確定設備是否有異常或故障問題，并對故障類型及產生原因進行排查，指導后續檢修工作。

故障診斷專家系統主要包括實時數據庫系統、專家知識庫和推理機三大部分。該系統以實時數據庫中的數據為判斷依據，并在知識庫中儲備的故障知識的輔助下，模擬人類的思維、分析過程對信息進行推理分析，并得出與人類專家水平相當的分析結果，實現包括異常預警、狀態辨別、自動分析報告等全面化診斷。

2.4 狀態檢修站

狀態檢修站的設立是用以接收來自狀態監測系統發送來的設備信息，并對其進行綜合處理，擬定設備狀態報告，并提出相應的檢修建議，將其與設備正常運行指標相對比，從而對設備具體的檢修內容作出最后的調整。

3 汽輪機狀態監測系統的主要技術

狀態監測系統是實現狀態檢修的前提和基礎性條件，在汽輪機中，需對葉輪、軸及軸承、潤滑油等的運行狀態進行監測，以下就汽輪機中常用的監測技術加以論述。

3.1 汽輪機振動監測

在汽輪機中，如果轉子中心發生偏移或運行中出現磨損等異常情況時，均可能引起振動現象。一般而言，汽輪機中設備的損壞程度與振動強度呈正相關，通過對設備中的振動信息進行監測，并在一定的數學分析方法下，對這些信息量進行提取，從而可對設備的運行狀況有一定的認識。

隨著振動信號研究的不斷深入，振動監測在理論和技術上都比較成熟、完善。振動監測系統主要包括振動傳感器部分和信號分析單元，通過對振動信號的采集、分析，可獲得包括幅值、頻率、相位變化、振動波動性大小等在內的振動信息，從而為全面、準確診斷設備振動原因提供參考依據。

3.2 汽輪機葉片和轉子的應力監測

汽輪機葉片故障易引起整機停電，因而對汽輪機葉片的運行狀態應予以足夠的重視。汽輪機中葉片的故障現象可反映在其應力變化上，因此，通過對葉片應力的監測，可及時找出汽輪機的故障問題。當前已有相關軟件可通過對葉片尺寸信息，對葉片的靜、動態受力變化及振動特性進行分析，評估出葉片的工作壽命，以便及時更換葉片，確保汽輪機的可靠運行。

此外，在熱彈力學等力學理論基礎上，可對轉子在不同工作溫度下的應力變化進行計算，以此估算轉子的使用壽命，并為汽輪機帶負載運行提供參考。

3.3 潤滑油液污染監測

潤滑油的質量水平也是反映汽輪機故障問題的重要指標，通過對潤滑油的質量及其中所含雜質顆粒特性的監測，可對汽輪機的故障類型進行判斷。由于在機械結構的油液系統中，無論是用作潤滑、燃料或提供動力，潤滑油在內部組件磨損或因其他原因造成密封性差時，均可能會受到污染，通過監測污染油液中雜質的成分、含量等信息，可對機械的故障類型進行判斷。此外，油液污染監測分析可與振動監測技術配合使用，能明顯提高對故障或異常情況的分析判斷性能。

3.4 汽輪機整體性能的監測

通過對汽輪機整體性能進行監測，可以全面地獲悉汽輪機的運行狀態信息，便于控制其運行成本，提高其經濟性；另外，對汽輪機整體性能的監測也可為整機的健康情況提供參考依據。在整體性能的檢測下，汽輪機的某些故障隱患可及早被察覺，比如汽輪機中油液通路處有垢堵塞等情況。汽輪機中整機性能監測的內容包括功率、轉子轉速、熱耗、蒸汽、排汽壓力等參數。

4 結束語

相比于定期檢修和計劃檢修，狀態檢修在檢修成本利用、檢修效率上有著明顯的優勢，并逐漸成為電氣設備的主要檢修模式。隨著傳感器信號采集技術、信號分析處理技術和通信網絡技術的不斷發展，狀態檢修系統在不斷升級、完善，其對設備運行狀態信息的收集和分析處理性能也將不斷提高。在汽輪機中應用狀態檢修技術，可有效改善汽輪機的運行狀態，并及早查找出設備的運行故障，延長設備的運行壽命，這對火電廠的長久、穩定發展具有深遠的意義。

參考文獻

[1]朱鈺，陳瑞國，郝建成.淺談電力設備狀態檢修[J].東北電力技術，2010（03）.

[2]孟濤，吳剛.狀態檢修在汽輪機檢修中的應用[J].科協論壇，2012（09）.

[3]周咸武.火電廠設備狀態檢修中的管理和技術問題.黑龍江科學，2014（08）.

[4]高君.電氣設備狀態檢修模式的探討及發展[J].科技創新與應用，2014（21）.

〔編輯：劉曉芳〕

Condition-based Maintenance Overhaul in the Effective Use of the Turbine

Jia Fengrong

Abstract： In thermal power plants， the steam turbine for the main part， to ensure its safe operation， the application of condition-based maintenance techniques for prevention and investigation of their failure. In this paper， the principle and composition of state overhaul technology architecture were analyzed， and the technology of steam turbine condition monitoring application is discussed， in order to improve the reliability of the steam turbine operation.

Key words： thermal power plant； turbine； condition-based maintenance； detection technology

3.3 潤滑油液污染監測

潤滑油的質量水平也是反映汽輪機故障問題的重要指標，通過對潤滑油的質量及其中所含雜質顆粒特性的監測，可對汽輪機的故障類型進行判斷。由于在機械結構的油液系統中，無論是用作潤滑、燃料或提供動力，潤滑油在內部組件磨損或因其他原因造成密封性差時，均可能會受到污染，通過監測污染油液中雜質的成分、含量等信息，可對機械的故障類型進行判斷。此外，油液污染監測分析可與振動監測技術配合使用，能明顯提高對故障或異常情況的分析判斷性能。

3.4 汽輪機整體性能的監測

通過對汽輪機整體性能進行監測，可以全面地獲悉汽輪機的運行狀態信息，便于控制其運行成本，提高其經濟性；另外，對汽輪機整體性能的監測也可為整機的健康情況提供參考依據。在整體性能的檢測下，汽輪機的某些故障隱患可及早被察覺，比如汽輪機中油液通路處有垢堵塞等情況。汽輪機中整機性能監測的內容包括功率、轉子轉速、熱耗、蒸汽、排汽壓力等參數。

4 結束語

相比于定期檢修和計劃檢修，狀態檢修在檢修成本利用、檢修效率上有著明顯的優勢，并逐漸成為電氣設備的主要檢修模式。隨著傳感器信號采集技術、信號分析處理技術和通信網絡技術的不斷發展，狀態檢修系統在不斷升級、完善，其對設備運行狀態信息的收集和分析處理性能也將不斷提高。在汽輪機中應用狀態檢修技術，可有效改善汽輪機的運行狀態，并及早查找出設備的運行故障，延長設備的運行壽命，這對火電廠的長久、穩定發展具有深遠的意義。

參考文獻

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[4]高君.電氣設備狀態檢修模式的探討及發展[J].科技創新與應用，2014（21）.

〔編輯：劉曉芳〕

Condition-based Maintenance Overhaul in the Effective Use of the Turbine

Jia Fengrong

Abstract： In thermal power plants， the steam turbine for the main part， to ensure its safe operation， the application of condition-based maintenance techniques for prevention and investigation of their failure. In this paper， the principle and composition of state overhaul technology architecture were analyzed， and the technology of steam turbine condition monitoring application is discussed， in order to improve the reliability of the steam turbine operation.

Key words： thermal power plant； turbine； condition-based maintenance； detection technology

3.3 潤滑油液污染監測

潤滑油的質量水平也是反映汽輪機故障問題的重要指標，通過對潤滑油的質量及其中所含雜質顆粒特性的監測，可對汽輪機的故障類型進行判斷。由于在機械結構的油液系統中，無論是用作潤滑、燃料或提供動力，潤滑油在內部組件磨損或因其他原因造成密封性差時，均可能會受到污染，通過監測污染油液中雜質的成分、含量等信息，可對機械的故障類型進行判斷。此外，油液污染監測分析可與振動監測技術配合使用，能明顯提高對故障或異常情況的分析判斷性能。

3.4 汽輪機整體性能的監測

通過對汽輪機整體性能進行監測，可以全面地獲悉汽輪機的運行狀態信息，便于控制其運行成本，提高其經濟性；另外，對汽輪機整體性能的監測也可為整機的健康情況提供參考依據。在整體性能的檢測下，汽輪機的某些故障隱患可及早被察覺，比如汽輪機中油液通路處有垢堵塞等情況。汽輪機中整機性能監測的內容包括功率、轉子轉速、熱耗、蒸汽、排汽壓力等參數。

4 結束語

相比于定期檢修和計劃檢修，狀態檢修在檢修成本利用、檢修效率上有著明顯的優勢，并逐漸成為電氣設備的主要檢修模式。隨著傳感器信號采集技術、信號分析處理技術和通信網絡技術的不斷發展，狀態檢修系統在不斷升級、完善，其對設備運行狀態信息的收集和分析處理性能也將不斷提高。在汽輪機中應用狀態檢修技術，可有效改善汽輪機的運行狀態，并及早查找出設備的運行故障，延長設備的運行壽命，這對火電廠的長久、穩定發展具有深遠的意義。

參考文獻

[1]朱鈺，陳瑞國，郝建成.淺談電力設備狀態檢修[J].東北電力技術，2010（03）.

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[3]周咸武.火電廠設備狀態檢修中的管理和技術問題.黑龍江科學，2014（08）.

[4]高君.電氣設備狀態檢修模式的探討及發展[J].科技創新與應用，2014（21）.

〔編輯：劉曉芳〕

Condition-based Maintenance Overhaul in the Effective Use of the Turbine

Jia Fengrong

Abstract： In thermal power plants， the steam turbine for the main part， to ensure its safe operation， the application of condition-based maintenance techniques for prevention and investigation of their failure. In this paper， the principle and composition of state overhaul technology architecture were analyzed， and the technology of steam turbine condition monitoring application is discussed， in order to improve the reliability of the steam turbine operation.

Key words： thermal power plant； turbine； condition-based maintenance； detection technology