李寬
摘 要:隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,逐漸地提出了節(jié)能減排的政策號召,主旨是節(jié)約能源,減少對環(huán)境造成的污染,降低企業(yè)運(yùn)行成本,改進(jìn)能源的利用。在這種形勢下,燃機(jī)作為新型的動力設(shè)備,在電力行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。熱電廠同時(shí)肩負(fù)著發(fā)電和供熱兩項(xiàng)重任,所以鍋爐的容量較大,由此燃機(jī)的功能得到了較好的發(fā)揮。在日常運(yùn)行的過程中,燃機(jī)會因?yàn)槭艿礁鞣N因素的影響而出現(xiàn)故障,影響到熱電廠的正常運(yùn)行,所以需要加強(qiáng)對燃機(jī)的故障診斷和維護(hù)。文章首先對燃機(jī)的診斷方法進(jìn)行了分析,然后對于燃機(jī)的高溫部件損傷機(jī)理以及運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行了闡述,對于提高燃機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要的意義。
關(guān)鍵詞:燃機(jī)啟動;事故原因;問題措施
前言
在新能源不斷開發(fā)利用的背景下,燃機(jī)已經(jīng)成為原動機(jī)中的重要成員,其在結(jié)構(gòu)方面更加緊湊,運(yùn)行過程更加穩(wěn)定可靠,在快速啟動的基礎(chǔ)上能夠有效的帶動負(fù)載,且熱效率較高,所以在一些能源部門以及電力部門得到了廣泛的應(yīng)用。燃機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)符合了當(dāng)下國家的政策號召,不僅運(yùn)行效率高,并且污染小,在節(jié)能減排方面是比較好代表。但是一旦燃機(jī)發(fā)生故障,將會產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故,并且造成一定的經(jīng)濟(jì)損失,所以做好燃機(jī)的故障分析以及運(yùn)行維護(hù)非常關(guān)鍵,是企業(yè)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。
1 燃?xì)廨啓C(jī)智能診斷方法
1.1 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)診斷方法
這種診斷方法相對來講比較保守,在早期的故障專家診斷系統(tǒng)中比較常見,主要是利用以往發(fā)生的故障以及征兆總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn),然后將這些經(jīng)驗(yàn)通過更加直觀的方式表述出來。基于規(guī)則的故障診斷方法更容易讓人接受,相關(guān)的知識表達(dá)都比較簡單,所以在診斷速度方面比較快,數(shù)據(jù)的存儲空間較小,在編程和系統(tǒng)開發(fā)方面更加簡便。但是這種診斷方法也存在一定的缺陷,因?yàn)橄到y(tǒng)中存儲的故障診斷都是以前的經(jīng)驗(yàn),也就是說只有發(fā)生過的故障才能夠診斷出來,而對于新的故障模式在系統(tǒng)中還沒有與之相匹配的原型,所以無法檢測,這在故障檢測方面容易造成誤診或者診斷失敗,影響到燃機(jī)運(yùn)行的安全性。
1.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法
從映射的角度分析,故障診斷的實(shí)質(zhì)是建立從征兆到故障源的映射過程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是高度非線性、高度容錯(cuò)和聯(lián)想記憶等。但是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于故障診斷也存在許多不足,診斷方法屬“黑箱”方法,不能揭示出系統(tǒng)內(nèi)部的一些潛在關(guān)系,無法對診斷過程給予明確解釋。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間較長,并且對未在訓(xùn)練樣本中出現(xiàn)的故障無診斷能力,甚至得出錯(cuò)誤診斷結(jié)論,這些都增加了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中的困難。
1.3 混合智能故障診斷方法
根據(jù)不同的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)參數(shù),結(jié)合智能故障診斷方法的特點(diǎn)采用多種方法的診斷系統(tǒng)稱為混合診斷方法。具體智能診斷方法的選用原則根據(jù)發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)故障的征兆以及故障狀態(tài)下的歷史數(shù)據(jù)來決定。通過選擇恰當(dāng)?shù)哪:`屬函數(shù),將測量參數(shù)表示成對某個(gè)模糊子集的隸屬度并傳遞給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷,得到的是對各種故障原因嚴(yán)重程度的表示,這樣的結(jié)果可以使得現(xiàn)場工作人員采取更加有效的措施。
2 高溫部件的損傷機(jī)理
2.1 熱疲勞
熱疲勞主要是指燃機(jī)中的部件在受到熱應(yīng)力變化時(shí),對零件材料產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。出現(xiàn)熱疲勞主要是和燃機(jī)的運(yùn)行程序有一定的關(guān)系,在燃機(jī)啟動、加速、升負(fù)荷、降負(fù)荷以及停機(jī)的過程中,所產(chǎn)生的溫度變化都會對零件產(chǎn)生不同程度的損壞,對于高溫部件尤其明顯。燃?xì)馔钙饺~片經(jīng)受高溫的重要區(qū)域,在點(diǎn)火以及升負(fù)荷的過程中,因?yàn)樵谌~片的邊緣首先受到進(jìn)氣側(cè)的影響,所以溫度上升較快,葉片就會產(chǎn)生壓縮應(yīng)變,而當(dāng)停機(jī)時(shí),進(jìn)氣側(cè)的冷卻降溫會導(dǎo)致葉片溫度驟然下降,所以在葉片邊緣會產(chǎn)生拉伸應(yīng)變,在這種循環(huán)狀態(tài)下,透平葉片就會出現(xiàn)裂紋,長此以往,裂紋面積不斷擴(kuò)大,嚴(yán)重時(shí)就會導(dǎo)致葉片斷裂。
2.2 蠕變
燃機(jī)高溫部件在高溫環(huán)境中的長期運(yùn)行使其發(fā)生蠕變。部件基體材料長期工作在高溫環(huán)境下,金相組織逐漸變化,晶界弱化,材料持久強(qiáng)度和抗蠕變性能明顯下降,出現(xiàn)塑性變形。
2.3 氧化和腐蝕
為了保護(hù)燃機(jī)高溫部件的安全性,在基體材料的外部會涂上一層保護(hù)層,但是由于高溫部件需要在高溫的狀態(tài)下長期運(yùn)行,所以表面的涂層容易被侵蝕而脫落,從而導(dǎo)致基體材料暴露在高溫環(huán)境下,對于基體材料產(chǎn)生氧化以及腐蝕,影響到燃機(jī)運(yùn)行的安全性。
3 燃機(jī)高溫部件的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)
3.1 內(nèi)窺鏡檢查
利用內(nèi)窺鏡檢查能夠有效的降低維護(hù)成本,提高燃機(jī)的運(yùn)行效率。通過內(nèi)窺鏡能夠檢測出燃機(jī)內(nèi)部高溫部件的運(yùn)行狀態(tài),看其是否存在燒蝕、裂紋以及涂層脫落等現(xiàn)象,然后根據(jù)檢查到的結(jié)果,制定出合理的檢修計(jì)劃,從而有針對性的購置更換備件。這種檢查方式為檢修計(jì)劃的制定提供了有利的依據(jù),減少了不必要的檢修次數(shù),在降低檢修成本的基礎(chǔ)上,有效的提高燃機(jī)的運(yùn)行效率。
3.2 在線運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測
在線監(jiān)測在技術(shù)上更加先進(jìn),通過在線監(jiān)測能夠及時(shí)的掌握燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)燃機(jī)的故障。在線監(jiān)測的運(yùn)行參數(shù)主要包括燃機(jī)負(fù)荷與對應(yīng)的排氣溫度、振動數(shù)據(jù)、燃料流量和壓力、排氣溫度及其分散度的變化等。在獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)后,建立一個(gè)高溫部件在正常運(yùn)行狀態(tài)下的基準(zhǔn)數(shù)據(jù),然后在燃機(jī)運(yùn)行的過程中,將采集到的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,如果與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間存在較大的偏差,就說明部件的狀態(tài)出現(xiàn)異常,可以對故障進(jìn)行快速的排查與診斷。燃機(jī)排氣溫度及其分散度的監(jiān)測尤為重要,原因在于大部分燃燒系統(tǒng)故障均首先體現(xiàn)在排氣溫度分散度的變化上。所以應(yīng)該加強(qiáng)對排氣溫度場的監(jiān)測力度,如果對比數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的變動,則說明燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)惡化的跡象,需要及時(shí)檢修。
3.3 金屬監(jiān)督
燃機(jī)高溫部件的金屬監(jiān)測分為非破壞性監(jiān)測和破壞性監(jiān)測,前者主要有目測(窺鏡)、螢光、磁粉、超聲、X射線(工業(yè)CT)、電渦流等方法,后者則是從受檢高溫部件取樣進(jìn)行金相分析、材料力學(xué)性能試驗(yàn)和熱處理性能試驗(yàn)。燃機(jī)高溫部件的金屬監(jiān)督,需要建立非破壞性監(jiān)測手段;建立高溫部件的技術(shù)檔案,熟悉所選用材料的性能及長期運(yùn)行的組織性能變化情況;掌握和熟悉燃機(jī)維修手冊對高溫部件的控制標(biāo)準(zhǔn)。
4 結(jié)束語
燃機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有直接的影響,所以應(yīng)該加強(qiáng)對燃機(jī)故障的檢測與維修,盡量減少故障的發(fā)生,提高燃機(jī)運(yùn)行的效率。為了確保燃機(jī)運(yùn)行的安全性,需要建立完善的故障維修體系,做好檢修計(jì)劃,提高故障維修人員的專業(yè)技術(shù)水平以及綜合素質(zhì)。根據(jù)企業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況,需要建立一套完善的燃機(jī)故障診斷系統(tǒng),通過智能診斷,對于存在的異常現(xiàn)象能夠提前發(fā)出預(yù)警,減少故障的發(fā)生幾率。智能故障診斷系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的對故障部位進(jìn)行定位,從而減少維修的時(shí)間,提高燃機(jī)的運(yùn)行效率。隨著新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用,燃機(jī)的故障率會不斷地下降,為我國工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。
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