劉 江

(中國(guó)水利電力物資有限公司，北京 100040)

0 引 言

我國(guó)電力行業(yè)以火電為主，每千瓦時(shí)平均供電煤耗比發(fā)達(dá)國(guó)家約高50 g標(biāo)準(zhǔn)煤［1－2］。降低能耗，保證火電廠的穩(wěn)定安全運(yùn)行，是未來(lái)電力工業(yè)工作的重點(diǎn)之一。2003年歐洲和北美發(fā)生的大規(guī)模停電事故說(shuō)明，停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電力系統(tǒng)本身的損失，因此發(fā)電設(shè)備的安全運(yùn)行尤為重要。故障診斷的任務(wù)是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)所獲得的信息，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性、環(huán)境條件及該設(shè)備的運(yùn)行歷史，對(duì)設(shè)備將要可能發(fā)生的的故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和分析，確定故障的類別、原因和部位，指出故障發(fā)展的趨勢(shì)及后果。其次，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展的措施并加以實(shí)施，最終使設(shè)備恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。

1 凝汽器故障診斷的研究

凝汽器設(shè)備是汽輪發(fā)電機(jī)組的主要輔助設(shè)備［3］，即可提高蒸汽在機(jī)組內(nèi)的有效焓降，又可將汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成水。因此凝汽器在火力發(fā)電廠中占有很重要的地位，但是凝汽器經(jīng)常會(huì)在故障狀態(tài)下運(yùn)行，這會(huì)對(duì)機(jī)組的安全帶來(lái)隱患。

1.1 凝汽器故障的類型

常見(jiàn)故障類型可分為5類［4］。

(1)凝汽器冷卻管臟污。凝汽器冷卻管臟污會(huì)使凝汽器傳熱發(fā)生惡化的趨勢(shì)，如傳熱端差增加、汽輪機(jī)排汽壓力升高等，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

(2)凝汽器滿水。凝汽器滿水會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水過(guò)冷度增加，降低機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)凝汽器滿水時(shí)，凝汽器處在高水位下運(yùn)行，凝結(jié)水會(huì)將凝汽器下部的一部分冷卻管淹沒(méi)，造成冷卻面積的減小。

(3)凝汽器冷卻管的堵塞。當(dāng)尺寸較大的顆粒不能被濾水網(wǎng)清除，進(jìn)入凝汽器內(nèi)時(shí)，管側(cè)的機(jī)械臟污可能會(huì)造成凝汽器的銅管堵塞，會(huì)導(dǎo)致凝汽器不能正常運(yùn)行。

(4)真空系統(tǒng)不嚴(yán)密。凝汽器真空系統(tǒng)是指凝汽設(shè)備與系統(tǒng)中所有處于低于大氣壓力運(yùn)行的設(shè)備。凝汽器運(yùn)行中，如果真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，可能導(dǎo)致空氣漏入系統(tǒng)。如果真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，凝汽器內(nèi)將存在蒸汽和空氣的混合氣體，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

(5)凝結(jié)水泵故障。凝結(jié)水泵的任務(wù)是將凝汽器熱井中的凝結(jié)水抽出，使凝結(jié)水流經(jīng)軸封加熱器和低壓加熱器，進(jìn)入除氧器。凝結(jié)水泵的工作是在高度真空的條件下輸送接近凝汽器壓力下的飽和溫度水，因此泵軸兩端的填料要有很好的嚴(yán)密性，防止空氣漏入凝汽器內(nèi)。

1.2 凝汽器故障診斷方法的研究

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，故障的判斷源于設(shè)備所出現(xiàn)的現(xiàn)象。表1具體列舉出電站凝汽器故障診斷方法。

表1 凝汽器故障的診斷方法

2 磨煤機(jī)故障診斷的研究

2.1 磨煤機(jī)故障的類型

常見(jiàn)故障類型可分為4類［5］。

(1)一次風(fēng)管堵塞。造成一次風(fēng)管堵塞的基本原因是煤粉管內(nèi)一次風(fēng)速太低。在制粉系統(tǒng)中，如果磨煤機(jī)風(fēng)速過(guò)小、燃燒器噴口處結(jié)焦都將使一次風(fēng)速減小，會(huì)引發(fā)一次風(fēng)管堵塞故障，造成火力發(fā)電廠不能正常運(yùn)行。

(2)磨煤機(jī)堵煤。運(yùn)行中的磨煤機(jī)產(chǎn)生堵塞時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度下降以及一次風(fēng)量下降，磨煤機(jī)出口風(fēng)壓下降，進(jìn)、出口壓差增加，造成一層煤粉燃燒器燃燒不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)層熄火保護(hù)動(dòng)作造成磨煤機(jī)跳閘。

(3)磨制能力下降。具體的表現(xiàn)有碾磨力下降、煤粉變粗、出力降低。造成磨煤機(jī)的磨制能力下降的主要原因有碾磨部件磨損過(guò)度，磨輥與磨碗間隙太大等。

(4)磨內(nèi)部著火。主要表現(xiàn)有磨出口溫度異常升高，所排煤矸石有自燃現(xiàn)象，磨煤機(jī)筒體溫度異常升高且伴有燒焦糊味。

2.2 磨煤機(jī)故障診斷方法的研究

在實(shí)際磨煤機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，故障的判斷也是源于磨煤機(jī)所出現(xiàn)的現(xiàn)象。表2具體列出電站磨煤機(jī)典型故障的診斷方法。

表2 電站磨煤機(jī)故障診斷的方法

3 汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷的研究

3.1 汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障的類型

在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理工作中，汽輪發(fā)電機(jī)組故障則經(jīng)常是指機(jī)組振動(dòng)過(guò)大，零部件過(guò)早過(guò)量磨損等情況。根據(jù)機(jī)組的狀態(tài)行為綜合其故障特征，對(duì)故障進(jìn)行定性，總結(jié)出汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障的常見(jiàn)類型如下:

(1)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是汽輪發(fā)電機(jī)組最常見(jiàn)的振動(dòng)故障，它約占了故障總數(shù)的80%。

(2)動(dòng)靜摩擦。汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件的碰摩是運(yùn)行中常見(jiàn)故障。

(3)亞異步振動(dòng)。亞異步振動(dòng)即轉(zhuǎn)子振動(dòng)頻率低于轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)，這種振動(dòng)可以分為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩類。

(4)轉(zhuǎn)子不對(duì)中。主要是指用聯(lián)軸器連結(jié)起來(lái)的兩根軸的中心線存在的偏差。

3.2 汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷方法的研究

汽輪機(jī)組是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，振動(dòng)是其重要的特征信號(hào)。因此，振動(dòng)診斷法是汽輪機(jī)組的常用診斷方法。表3列出了常用振動(dòng)故障診斷方法，進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行判斷。

表3 電站汽輪機(jī)組振動(dòng)故障診斷的方法

4 總結(jié)

文中對(duì)電站主要設(shè)備如凝汽器、磨煤機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)組等的故障類型和故障診斷進(jìn)行了分析和匯總，分析過(guò)程中闡述了各機(jī)器設(shè)備的故障類型、產(chǎn)生原因以及故障診斷方法的研究。如果電站的機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)故障，則設(shè)備預(yù)期的功能就會(huì)降低或者失去，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性下降，甚至造成災(zāi)難性的事故。一旦機(jī)器出現(xiàn)故障停機(jī)，除了對(duì)電廠本身造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以外，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)也會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，引起重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)后果，所以積極的開(kāi)展電站各設(shè)備的故障分析是十分必要的，能很好的預(yù)防電站事故的發(fā)生，為設(shè)備的安全可靠的運(yùn)行提供了有效的措施。目前，雖然電站各設(shè)備的故障診斷研究取得了一定的成果，但是系統(tǒng)的完善是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，還有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步的總結(jié)和論證。

［1］吳金卓，馬 琳，林文樹(shù).生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性研究綜述［J］.森林工程，2012(5):102－106.

［2］國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì).電力監(jiān)管年度報(bào)告(2011)［R］.2011.

［3］高永昌，丁勇軍，張 鵬.基于規(guī)則推理的地空導(dǎo)彈智能故障診斷研究［J］.裝備制造技術(shù)，2007，(3):12－14.

［4］任樂(lè)嗚，李文清.機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在緊水灘水電廠的應(yīng)用［J］.水電能源科學(xué)，2006，24(2):94－95.

［5］揚(yáng)海斌.某電廠360MW汽輪機(jī)組不平衡振動(dòng)分析［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2008，127(7):47－49.