电厂汽轮机故障诊断技术分析

马静楠(大唐山东电力检修运营公司,山东 青岛 266000）

电厂汽轮机故障诊断技术分析

马静楠
(大唐山东电力检修运营公司,山东 青岛 266000）

摘 要：电厂汽轮机是电厂发电机组的重要的关键设备，随时电力工业的不断发展，电厂汽轮机的结构和系统也不断的复杂化。电厂汽轮机一旦发生故障，就会给整个发电机组带来相当大的危害，直接影响到电厂机组的安全运行。因此，汽轮机的故障诊断技术一直都是技术人员研究的重点。

关键词：汽轮机;故障;诊断

0 引言

根据汽轮机现场运行过程，汽轮机故障大多表现为零部件过早磨损和汽轮机设备振动较大等，因此在汽轮机的故障诊断技术中主要就汽轮机的油液分析和振动分析两方面的诊断技术考虑。对典型的和常见故障进行诊断在工程实践中具有重要意义，可在一定程度上提高设备故障诊断的准确率。

1　汽轮机故障分析方法

汽轮机的故障诊断是指为了了解汽轮机的运行状态，在此基础上能够预测设备的发展变化，并能够及时的发现设备存在的隐患，对设备的故障部位、原因及发展趋势做出准确的判断，提出设备的维修建议和故障的解决对策。汽轮机的一般是由设备零部件过量的磨损和设备较大的振动等原因造成的，因此汽轮机的故障诊断技术是主要对设备的油液分析和振动分析。

（1）汽轮机油液分析法。油液分析法是对汽轮机设备的润滑系统进行监测、诊断的重要手段，是其他诊断技术难以替代的，可及时发现设备的早期磨损和潜在隐患。另外油液分析法也可对设备的振动确认有着很大的参考作用，可见油液分析法是汽轮机故障诊断中不可缺少的技术手段之一。油液分析技术可分为油料光谱分析技术、常规油样分析技术、红外光谱分析技术、铁谱分析技术等等。在汽轮机设备的诊断中议案采用铁谱分析技术，此项技术主要是对汽轮机的油样进行采集、制谱、磨粒分析、磨损趋势分析、磨损机理分析及故障诊断等。此项技术应用以来可有效提高汽轮机设备的故障诊断准确性，提高设备的安全性能；（2）汽轮机振动分析方法。1）波形分析法。由汽轮机设备上的传感器输出的振动信号一般为时间波形，技术人员对波形进行分析可对设备故障做出初步的诊断。可见波形分析法具有直观、简洁的优势，受到工程技术人员的青睐，通过对波形的分析可有助于区分汽轮机设备的不同故障；2）轴心位置分析法。轴心的位置通过汽轮机轴承的内径、轴承间隙、转轴外径、传感器输出信号多个数据综合得出。汽轮机的轴心是转子在运行过程中平衡与否的重要参数，轴心位置分析法可判断汽轮机转子运转的状态，为技术人员对设备的故障判断提供重要参考；3）轴心轨迹分析法；在汽轮机转子正常的运转过程中，转子的每次转动都在同一位置上，因此轴心轨迹也是固定的，如果在汽轮机的转子运转过程中轴心轨迹的大小、形状发生紊乱，则可判断出转子的运转状态发生偏差。此时技术人员就要对汽轮机转子进行调整控制，以免造成机组停运。可见轴心轨迹分析法也是汽轮机故障诊断的重要方法之一；4）频谱分析法。汽轮机的故障诊断中频谱分析法是较为常用的诊断方法，频谱分析法中常用的为幅值谱和功率谱。幅值谱在应用时可直观的显示谐波振动分量的振幅，谱线高度可表示频率分量的振幅，功率谱表示振动频率的分布情况，可直接显示出其振动情况。频谱分析的机理是分解出构成信号的频率成分，便于技术人员对设备振动来源的辨识，有效提高汽轮机设备的故障诊断的准确性。

2　常见汽轮机故障诊断技术

电厂汽轮机设备振动故障的类型有很多种，但综合分析起来，常见的故障发生率占到百分之九十以上。根据笔者和其他工程技术人员的的现场工作经验，对汽轮机常见和典型的故障进行判断分析，可解决实际生产中的故障，保障生产需要。

（1）转子质量不平衡。若汽轮机转子质量不平衡，则转子在不平衡力的作用下将发生振动，主要表现在转子的振动与转速同频，振动幅值随转速按振动理论中的共振曲线规律变化；在固定的转速情况下幅值和相位不随时间的变化而变化；转子的轴心运行轨迹表现为椭圆形或圆形。汽轮机转子质量不平衡的原因一般由汽轮机转子在转动运行过程中发生零部件的飞脱、松动以及转子的热弯曲或者转子原始质量不平衡，通过对转子质量不平衡的分析，为技术人员对故障的诊断提供了参考；（2）设备的动静碰摩。在汽轮机设备的运行过程中，设备的动静碰摩也是常见的故障，但动静碰摩的故障认定难度较大，在故障的认定过程中需要汽轮机的开缸处理，可见故障诊断要求的高度精确性和准确性。目前主要是根据设备的频谱、振幅和汽轮机的轴心轨迹进行判断，通过观察轴颈的静态位置也可以做成初步的判断，若设备发生碰摩，可使轴颈中心发生较大的变化。另外，记录汽轮机组在升速和降速的级联图、极坐标图和波特图，并进行比较，对此项故障的诊断有一定的帮助；（3）汽轮机转子不对中。汽轮机的转子不对中也是常见的故障之一，通过对故障的特征的分析可判断出是否为转子不对中。若汽轮机设备在运行中出现振动的时域波形上旋转基本频率的高次成分；在频谱图上出现工频的高次分量；转子的轴心轨迹呈椭圆形或出现香蕉形等，根据现场作业经验可初步判断为汽轮机转子不对中；（4）汽轮机转子中心孔进油。在汽轮机运行过程中若出现工频振动增大的现象，具体表现为设备的工频振幅随着时间缓慢增大，此种情况一般出现在带负荷或空负荷的过程；在机组调试或者大修时，工频振动在后几次出现并越来越明显等等情况。判断为设备振动是由中心孔进油引起的，维护人员可取下轴端堵头，清理中心孔即可消除故障。

3　结语

通过对电厂汽轮机故障分析方法的介绍，我们得知汽轮机的常见分析方法为汽轮机油液分析法和汽轮机振动分析方法，重点介绍了汽轮机的振动分析方法，包括波形分析法、轴心位置分析法、轴心轨迹分析法和频谱分析法等等。在此基础上提出了常见的汽轮机的故障诊断技术，文中介绍了汽轮机的转子质量不平衡、设备的动静碰摩、汽轮机转子不对中、汽轮机转子中心孔进油等故障的判断技术，对常见的故障进行判断，可保障机组的正常运行，也为相似的工程实践提供了参考和借鉴。

参考文献：

[1]施维新.汽轮发电机组振动及事故[M].北京：中国电力出版社,1999.

[2]崔宁博.设备诊断技术--振动分析及其应用[M].天津：南开大学出版社,1998.

[3]梁萌.汽轮机故障诊断技术研究[D].大庆：大庆石油学院,2005.

作者简介：马静楠(1987-)，助理工程师。