狀態檢修在汽輪機檢修中的應用研究

沈 琦

（中國石油大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

汽輪機是火力發電的核心設備，該設備的使用工況較為惡劣，需要承受復雜的環境考驗，與汽輪機壽命直接相關的零件是汽輪機軸和葉片，汽輪機的壽命決定著火力發電站的經濟效益和安全效益，對其進行科學的維修與保養非常重要。

1 狀態檢修的構成

1.1 狀態檢修系統

狀態檢修系統是一項基于設備數據監測的檢修技術。該系統會收集監測設備的在線與離線數據。設備數據監測的檢修技術在汽輪機檢測工作中已得到一定的應用，形成了較為完善的體系，現階段已實現汽輪機運行參數的接收和存儲，在大型設備檢測方面也呈現一定的應用前景。尤其在振動監測與故障診斷方面取得了豐碩的成果。

1.2 狀態信息處理

在汽輪機檢修中，狀態檢修的主要工作內容是狀態信息的處理，完成這項工作需要對時間扇區或頻率扇區進行測試，掌握設備的運行狀態。這需要對接收的信號進行處理，信號是以電磁波的形式傳送到設備中，經過處理后工作人員可以通過顯示器查看信息，對信息進行辨別和處理。

1.3 特殊設備診斷系統

工作人員通過狀態檢測系統能夠全方位掌握汽輪機的運行狀態，將重要的運行信息以不同形式提取出來，為評價設備的運行狀況，以及預測設備的維修和保養提供依據，檢測系統所導出的數據能夠支撐設備保養與維修計劃的制定。系統內部集成了專家診斷功能，通過建立專家經驗數據庫，與設備的運行狀態做比較，最終由設備的邏輯處理器得出結論，該系統具有較強的糾錯功能，擁有較高的準確率，可以自動識別常見錯誤。檢測診斷裝置如圖1 所示。

圖1 設備檢測診斷裝置

2 汽輪機狀態檢修技術流程

2.1 檢測汽輪機狀態

汽輪機運行時，各組成部件不可避免的存在一些故障隱患，這些故障隱患會隨著設備的不斷使用而逐漸增加，使設備發生故障停機的概率不斷增大，威脅機組的運行安全，假如放任不管，設備的安全系數就無法保證，隨著時間的不斷增長，勢必在將來的某一天發生故障。因此，必須對設備的潛在故障給予高度重視，詳細分析設備運行所產生的各項數據，全面掌握設備的運行狀態，對設備運行情況進行監測是為了更好的發現潛在故障，及時排除各項安全隱患，避免因設備故障導致的各種問題。設備故障檢測信號傳遞裝置如圖2 所示，設備故障檢測信號處理裝置如圖3 所示。

圖2 設備故障檢測信號傳遞裝置

圖3 設備故障檢測信號處理裝置

2.2 處理信息狀態

軸系組件和葉片的工作環境較為惡劣，是重點故障發生區域，一旦發生故障就會導致重大安全生產事故，在進行汽輪機狀態檢修時要尤其留意軸系組件與葉片的安全隱患，將其作為重點檢測項目。首先要觀察渦流狀態信息，及時發現錯誤信號、異常信號，對這些收集到的信息進行有針對性的分析，與數據庫進行對比來判斷當前設備的運行情況。一旦發現異常故障信息，要對其進行再次識別，找尋產生異常信息的原因，通常采用頻率分析或時域分析的方法對故障的類型進行判斷，保留收集到的信息作為維修工作人員的參考，幫助維修工作人員更好的判斷故障類型和位置，為準確排除故障，保證汽輪機的運行做準備。狀態檢修可以大大提高故障診斷的效率，降低維修成本，使汽輪機始終保持在一個較好的運行狀態，提升火力發電站的經濟效益。

2.3 汽輪機故障診斷

對汽輪機的監測數據進行處理后才能開啟診斷程序，來判斷汽輪機是否存在設備故障，分析故障的類型和位置。基于實時監控模塊，設備維修人員需要根據監控模塊所提供的數據開展工作，才能更好的了解汽輪機運行狀態，針對不同的故障類型和位置制定合適的維修方案，通常狀態診斷系統可以自動完成設備故障的判斷和分類，基于經驗數據庫的對比診斷，可以得到精確的診斷結果，并根據狀態監測系統所反饋的實時數據給出故障信息，具有集成化、自動化、智能化、高效化的優點。故障診斷完成后，狀態檢修系統會輸出診斷結果，提示工作人員故障的原因與位置，并給予一定的維修方案推薦。狀態檢修可以準確的獲取設備的故障信息，通過實時監測設備的運行狀態，收集運行數據并進行數據分析，實現設備運行狀態的實時監控，實現比人工故障排查更加準確高效的工作效率，降低維修工作人員的勞動強度，提升汽輪機的運行效率和運行質量，保障汽輪機的運行安全。

3 狀態檢修在汽輪機檢修中的應用

3.1 油液污染情況監測

對火力發電站的汽輪機，油污監測必不可少，汽輪機運轉時需要很好的潤滑，潤滑油還起到降溫的作用，對機油的數量和成分進行分析判斷機油的使用情況，以此來監測汽輪機的油液是否正常，一旦機油出現老化或雜質含量過高勢必影響汽輪機的正常運轉，造成故障隱患。油污監測可以反映多方面的機油信息，幫助工作人員準確判斷汽輪機的運行狀態。

3.2 汽輪機振動監測

設備振動會導致多方面的故障，極易造成設備的損壞，也是反映設備故障的重要參照，設備振動的變化情況與設備運行狀態相關。監測汽輪機運行的振動情況，能夠有效判斷設備的故障類型，在狀態檢修系統中尤其重視振動監測，通過大量的監聽、監測設備運行中的振動情況，并建立數學模型進行振動的分析，輸出完整的數據信息。當前汽輪機振動監測技術已經比較完善，能夠實現自動監測與分析，并通過數據庫分析振動變化的原因，為維修工作人員選擇合適的措施提供依據。

3.3 汽輪機性能監測技術

汽輪機性能監測有助于分析汽輪機的運行參數變化，為進一步掌握汽輪機的運行狀態提供更加豐富的參考，對進一步分析設備運行條件，分析設備的故障位置和故障原因具有極高的意義，例如汽輪機運行過程中某一部件發生故障，肯定會影響汽輪機的性能，此時就會在性能監測模塊中得到反應，為工作人員及時發現設備故障提供保障。

3.4 葉片應力情況檢測

葉片是汽輪機的核心部件，葉片的損壞是汽輪機發生停電故障的主要原因，也是造成火力發電廠重大生產事故的主要原因。隨著檢測技術的不斷發展，汽輪機葉輪葉片應力檢測技術已經誕生，通過專用的軟件分析葉片的壽命，該軟件能夠自動監測葉片的使用情況，顯示葉片應力等相關參數，將其與熱力學相結合，可以有效的分析葉片的運行狀態，幫助工作人員了解葉輪葉片運行時的應力分布，準確判斷葉片的使用壽命，獲取單位負載等信息。

3.5 機組狀態檢測

機組狀態檢測是狀態檢修的一大優勢，可以幫助使用者最大化發揮汽輪機的性能，并實時掌握機組的運行狀態。為技術人員提供詳細的汽輪機運行變化數據，對汽輪機的運行優化提供數據支持，以便于改善汽輪機的運行情況，更好的發揮汽輪機的性能與優勢。機組狀態檢測能夠反映汽輪機組的健康狀態，為盡早發現汽輪機的運行故障提供依據，通過與經驗數據庫的對比，及時了解不正常運行數據所表達的含義，預測可能發生的設備損壞，并及時采取針對性措施，降低事故發生率，為汽輪機機組的穩定運行提供保障，進而提升火力發電站的經濟效益。

4 結束語

汽輪機的檢修是一項綜合的系統工程，汽輪機狀態檢修是現階段比較先進的檢測模式，具有科學高效等優勢，逐漸在火力發電站設備檢修中得到推廣，狀態檢修可以大大提高汽輪機的檢修效率，幫助工作人員快速準確的判斷故障類型和位置，以便于工作人員選擇最佳維修方案，大大降低工作人員的勞動強度，提高汽輪機的維修與養護效率。