【摘 要】汽輪機是重要的火力發(fā)電設(shè)備，它自身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且運行環(huán)境惡劣，故而在實際使用過程中故障率較高，故障危害性也很大。本文將對汽輪機常見的故障進行列舉并對其故障進行診斷。

【關(guān)鍵詞】汽輪機；故障；排除

在汽輪機實際運作中，其常見故障往往是機組振動過大，零部件過早過量磨損等情況，為了快速準(zhǔn)確的查找出引發(fā)故障的原因、部位，必須要運用現(xiàn)代化的信號處理方法、并結(jié)合故障發(fā)生的具體情況，進行綜合全面的研究和分析。

一、汽輪機常見故障分析

（一）轉(zhuǎn)子不平衡?，F(xiàn)場實踐證明，因轉(zhuǎn)子不平衡而產(chǎn)生的激振力（離心力），是導(dǎo)致機組振動的最基本和最普通的原因，轉(zhuǎn)子不平衡是最常見的振動故障之一，不平衡是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力以振動的方式作用于轉(zhuǎn)子軸承時該轉(zhuǎn)子所處的狀態(tài)，引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因主要有：原始質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子熱彎曲、轉(zhuǎn)子熱不平衡、旋轉(zhuǎn)部件脫落等。

（二）轉(zhuǎn)子動靜碰磨。動靜碰磨是機組啟動和運行中的常見故障之一，該故障通常會使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)劇烈振動，嚴(yán)重時甚至使轉(zhuǎn)軸發(fā)生彎曲，導(dǎo)致軸系事故。1、汽輪機轉(zhuǎn)軸振動幅值過大。造成這種振動大的原因主要包括轉(zhuǎn)子初始彎曲、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡等原因。2、由于汽輪機轉(zhuǎn)子不對中等因素，往往會導(dǎo)致汽輪機的軸頸處于非常極端的位置，使整個汽輪機的轉(zhuǎn)子偏斜于正常位置，將會引發(fā)動靜碰磨故障。3、轉(zhuǎn)子動靜間隙過小，低于標(biāo)準(zhǔn)值。這種動靜間隙值不符合要求的原因有時是設(shè)計上的缺陷所造成的，如果檢修安裝過程中動靜間隙值的調(diào)整不符合規(guī)范，也會使動靜間隙值變小，引發(fā)動靜碰磨故障。

（三）轉(zhuǎn)軸彎曲。轉(zhuǎn)子彎曲分為永久性彎曲和暫時性彎曲兩種類型。永久性彎曲是指轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲且不能恢復(fù)而暫時性彎曲是可恢復(fù)的。1、時域波形近似為等幅正弦波；2、軸心軌跡為較穩(wěn)定的圓或者偏心率較小的橢圓。由于軸彎曲常常伴有軸瓦的摩擦，所以有時會有摩擦的特征；3、頻譜以工頻為主，有高次諧波成分。在軸向存在較大的振動。

（四）轉(zhuǎn)子不對中。不對中是汽輪發(fā)電機組振動常見故障。所謂不對中，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，這種偏差有如下幾種類型：1、平行不對中，即兩根軸的中心線產(chǎn)生了平行偏移；2、偏角不對中，即兩根軸的中心線存在一定的夾角；3、組合不對中，是指兩根軸的中心線既產(chǎn)生了平行偏移，又存在一定的夾角。

二、汽輪機故障排除的方法

設(shè)備故障排除主要包括三個環(huán)節(jié)，一是信息的采集，為故障分析診斷提供依據(jù)；二是信號處理，將雜亂無章的信號去偽存真，并根據(jù)分析進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換（變換），以獲得對診斷工作有價值的既敏感又直觀的信息；三是通過信號處理得到的信息對設(shè)備的狀態(tài)（含故障狀態(tài)）進行識別、判斷和預(yù)報。

（一）振動分析法。常用的振動信號分析方法主要有以下幾種：

1、波形分析法。時間波形是最原始的振動信息源。由傳感器輸出的振動信號一般都是時間波形。對于具有明顯特征的波形，可直接用來對設(shè)備故障作出初步判斷。

2、軌跡分析法。轉(zhuǎn)子軸心相對于軸承座的運動軌跡，直觀地反映了轉(zhuǎn)子瞬時運動狀態(tài)，它包含著許多有關(guān)機械運轉(zhuǎn)狀態(tài)的信息，因此，軸心軌跡分析是診斷設(shè)備故障很有用的一種方法，對確診設(shè)備故障能起到很好的作用。

（二）油液分析法。在機械設(shè)備的磨損故障中，潤滑不良是導(dǎo)致磨損失效的主要原因。隨著設(shè)備現(xiàn)代化程度的提高，對設(shè)備的可靠性、耐久性提出了更高的要求，設(shè)備的磨損失效問題也日益受到重視。

1、油樣常規(guī)分析技術(shù)。潤滑油的工作性能隨著設(shè)備運轉(zhuǎn)時間的延長而逐漸劣化，其理化指標(biāo)超過一定限值后便成了廢油，應(yīng)及時進行更換以保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

2、油料光譜分析。光譜分有原子吸收及原子發(fā)射光譜分析兩種方法。油料分析普遍采用的是發(fā)射光譜分析法，它通過測量物質(zhì)發(fā)出的特定波長的光及相應(yīng)的光強度來檢測磨料的元素成分及含量濃度。

3、鐵譜分析。鐵譜分析借助強磁場高磁場梯度的鐵譜儀將油液中的鐵磁金屬磨料有序分離出來，并使非磁性磨料隨機沉淀于譜片上，通過對油液中磨粒的大小、型貌、數(shù)量等信息的定性、半定量分析，判斷磨損形式和磨損部位。

（三）綜合分析法。汽輪機機組是多種機械聯(lián)合工作的系統(tǒng)，如石化系統(tǒng)某些關(guān)鍵汽輪機組甚至是三機組或四機組設(shè)備承受著機械、電氣、熱力等多種變化作用，且工況常隨著生產(chǎn)需要經(jīng)常變化。

三、汽輪機故障排除的步驟分析

汽輪機發(fā)電機組是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，故障機理和故障原因非常復(fù)雜，其故障具有多層次性、模糊性、不確定性等特點。。

（一）信號采集。由于汽輪發(fā)電機組本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其大部分的振動故障都與汽輪機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，信號的采集主要通過傳感器檢測汽輪發(fā)電機組軸系處的時域信號，通過濾波、放大后，把信號傳遞給計算機進行存儲和分析。

（二）信號預(yù)處理。一般來講，汽輪機不同故障對應(yīng)的時域信號之間沒有顯著的差別，為了能更清楚地反映各種故障間的征兆差別，需要對其故障信號進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，將不同故障之間的差別最大限度的反映出來。

（三）特征提取。進行故障的模式識別，首先要分析各種故障特征的有效性并從中提取最能反映分類本質(zhì)的故障征兆。因此，一個好的分類器必須能夠?qū)θ哂嗪筒幌喔尚畔⑦M行有效的數(shù)據(jù)壓縮和特征提取。通過對汽輪機組故障機理和信號處理方法的研究，運用各種先進的處理手段，提取出最能反映機組故障的信號特征，以便于后續(xù)的故障類型識別。

（四）狀態(tài)識別。在完成故障的特征提取之后，依據(jù)機組的實際運行狀態(tài)和不同故障對應(yīng)的特征信息，組建訓(xùn)練樣本集合，然后進行故障的模式識別。

（五）維修決策。針對機組不同類型的故障，聯(lián)系其結(jié)構(gòu)、制造、安裝和運行歷史等情況，并結(jié)合專家經(jīng)驗，提出相應(yīng)的維修策略，為檢修人員提供指導(dǎo)。

只靠對常見故障的排除是一種事故發(fā)生后的補救措施。對于有些關(guān)系重大的應(yīng)用場合，一旦發(fā)生故障，其損失不可估量。因此，單純的排除故障是不夠的，我們要研究如何預(yù)測，要在故障發(fā)生之前，預(yù)測出各種故障發(fā)生的可能性，從而及時制定各種治理措施，將故障帶來的損失降到最低，這才是故障診斷的本質(zhì)。

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作者簡介：

郭銳（1974.06.28），男，陜西省渭南人，單位：陜西煤化能源有限公司，職務(wù)：空分設(shè)備主任。