劉 江

(中國水利電力物資有限公司，北京 100040)

0 引 言

我國電力行業(yè)以火電為主，每千瓦時平均供電煤耗比發(fā)達(dá)國家約高50 g標(biāo)準(zhǔn)煤［1－2］。降低能耗，保證火電廠的穩(wěn)定安全運行，是未來電力工業(yè)工作的重點之一。2003年歐洲和北美發(fā)生的大規(guī)模停電事故說明，停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電力系統(tǒng)本身的損失，因此發(fā)電設(shè)備的安全運行尤為重要。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)備的運行歷史，對設(shè)備將要可能發(fā)生的的故障進行預(yù)報和分析，確定故障的類別、原因和部位，指出故障發(fā)展的趨勢及后果。其次，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展的措施并加以實施，最終使設(shè)備恢復(fù)到正常運行狀態(tài)的過程。

1 凝汽器故障診斷的研究

凝汽器設(shè)備是汽輪發(fā)電機組的主要輔助設(shè)備［3］，即可提高蒸汽在機組內(nèi)的有效焓降，又可將汽輪機的排汽凝結(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)常會在故障狀態(tài)下運行，這會對機組的安全帶來隱患。

1.1 凝汽器故障的類型

常見故障類型可分為5類［4］。

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

(2)凝汽器滿水。凝汽器滿水會導(dǎo)致凝結(jié)水過冷度增加，降低機組運行的經(jīng)濟性。當(dāng)凝汽器滿水時，凝汽器處在高水位下運行，凝結(jié)水會將凝汽器下部的一部分冷卻管淹沒，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，進入凝汽器內(nèi)時，管側(cè)的機械臟污可能會造成凝汽器的銅管堵塞，會導(dǎo)致凝汽器不能正常運行。

(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行的設(shè)備。凝汽器運行中，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

在實際生產(chǎn)過程中，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 磨煤機故障診斷的研究

2.1 磨煤機故障的類型

常見故障類型可分為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，如果磨煤機風(fēng)速過小、燃燒器噴口處結(jié)焦都將使一次風(fēng)速減小，會引發(fā)一次風(fēng)管堵塞故障，造成火力發(fā)電廠不能正常運行。

(2)磨煤機堵煤。運行中的磨煤機產(chǎn)生堵塞時，磨煤機出口溫度下降以及一次風(fēng)量下降，磨煤機出口風(fēng)壓下降，進、出口壓差增加，造成一層煤粉燃燒器燃燒不穩(wěn)定，嚴(yán)重時會出現(xiàn)層熄火保護動作造成磨煤機跳閘。

(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。造成磨煤機的磨制能力下降的主要原因有碾磨部件磨損過度，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，磨煤機筒體溫度異常升高且伴有燒焦糊味。

2.2 磨煤機故障診斷方法的研究

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

表2 電站磨煤機故障診斷的方法

3 汽輪發(fā)電機組故障診斷的研究

3.1 汽輪發(fā)電機組振動故障的類型

在現(xiàn)場設(shè)備管理工作中，汽輪發(fā)電機組故障則經(jīng)常是指機組振動過大，零部件過早過量磨損等情況。根據(jù)機組的狀態(tài)行為綜合其故障特征，對故障進行定性，總結(jié)出汽輪發(fā)電機組振動故障的常見類型如下:

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

(2)動靜摩擦。汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)動部件與靜止部件的碰摩是運行中常見故障。

(3)亞異步振動。亞異步振動即轉(zhuǎn)子振動頻率低于轉(zhuǎn)速頻率的振動，這種振動可以分為強迫振動和自激振動兩類。

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

3.2 汽輪發(fā)電機組故障診斷方法的研究

汽輪機組是大型旋轉(zhuǎn)機械，振動是其重要的特征信號。因此，振動診斷法是汽輪機組的常用診斷方法。表3列出了常用振動故障診斷方法，進而對其產(chǎn)生原因進行判斷。

表3 電站汽輪機組振動故障診斷的方法

4 總結(jié)

文中對電站主要設(shè)備如凝汽器、磨煤機、汽輪發(fā)電機組等的故障類型和故障診斷進行了分析和匯總，分析過程中闡述了各機器設(shè)備的故障類型、產(chǎn)生原因以及故障診斷方法的研究。如果電站的機器設(shè)備出現(xiàn)故障，則設(shè)備預(yù)期的功能就會降低或者失去，導(dǎo)致經(jīng)濟性下降，甚至造成災(zāi)難性的事故。一旦機器出現(xiàn)故障停機，除了對電廠本身造成巨大的經(jīng)濟損失以外，對整個電網(wǎng)也會產(chǎn)生很大的沖擊，引起重大的經(jīng)濟損失和社會后果，所以積極的開展電站各設(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)的完善是一個長期的過程，還有許多問題需要進一步的總結(jié)和論證。

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

［2］國家電力監(jiān)管委員會.電力監(jiān)管年度報告(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］任樂嗚，李文清.機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(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］揚海斌.某電廠360MW汽輪機組不平衡振動分析［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2008，127(7):47－49.