趙超

摘要：汽輪機(jī)是發(fā)電廠不可或缺的設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電效率息息相關(guān)，因此該設(shè)備檢修工作顯得格外重要。隨著汽輪機(jī)設(shè)備不斷更新?lián)Q代，內(nèi)部結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)定期檢修逐漸難以符合現(xiàn)實(shí)需求，開(kāi)始朝著狀態(tài)檢修方向過(guò)渡。對(duì)此，本文以汽輪機(jī)檢修為例，闡述狀態(tài)檢修的技術(shù)原理，并對(duì)此種檢修的內(nèi)容與方法進(jìn)行探究，以期為同行提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)檢修;狀態(tài)檢修;應(yīng)用措施

引言：汽輪機(jī)作為電廠運(yùn)行的主要設(shè)備，如何穩(wěn)定安全的運(yùn)行成為研究重點(diǎn)所在。在現(xiàn)代化工業(yè)背景下，管理者應(yīng)重視設(shè)備狀態(tài)預(yù)防性檢修工作，確保汽輪機(jī)能夠始終處于健康狀態(tài)投入使用，由此提高工作效率。對(duì)此，應(yīng)定期對(duì)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)、聲發(fā)射、葉片與轉(zhuǎn)子應(yīng)力等進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)全面優(yōu)化檢修方式，避免維修短缺或者過(guò)剩等情況，節(jié)約設(shè)備管理與檢修投入。

1狀態(tài)檢修的技術(shù)原理

在電廠運(yùn)行中，汽輪機(jī)屬于關(guān)鍵設(shè)備之一，一旦發(fā)生故障很容易影響整體運(yùn)行。通常情況下，設(shè)備故障并非瞬間發(fā)生，通過(guò)狀態(tài)信號(hào)可將故障發(fā)生過(guò)程展現(xiàn)出來(lái)，因此每種設(shè)備故障之前都會(huì)有所預(yù)兆，通過(guò)檢測(cè)異常信號(hào)便可提早預(yù)防和發(fā)現(xiàn)潛在故障，由此節(jié)約維修成本。因狀態(tài)信號(hào)的存在，為狀態(tài)檢修技術(shù)提供了使用價(jià)值。狀態(tài)檢修是指通過(guò)檢測(cè)設(shè)備發(fā)出的各類信號(hào)排除相應(yīng)故障，并在故障出現(xiàn)后采取有效措施解決。檢修的關(guān)鍵在于故障位置的確定，做到防微杜漸，在異常情況下實(shí)施針對(duì)性檢修，避免機(jī)械損傷擴(kuò)大。在汽輪機(jī)狀態(tài)檢修中，大多是在設(shè)備不停機(jī)情況下開(kāi)展，有效排除和發(fā)現(xiàn)潛在故障，避免故障擴(kuò)大。與傳統(tǒng)檢修方式相比，狀態(tài)檢修能夠延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高工作效率，節(jié)約大量檢修成本[1]。

2汽輪機(jī)狀態(tài)檢修的內(nèi)容與方法

2.1振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)

對(duì)于現(xiàn)行的汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，在工作狀態(tài)下勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，信號(hào)變化大多伴隨著顯著的故障特點(diǎn)。通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)與參量，如振動(dòng)類型、頻率、方式等等，可提早發(fā)覺(jué)設(shè)備中潛在的故障問(wèn)題。在信號(hào)采集方面，主要通過(guò)傳感器完成對(duì)位移、速度和加速度等參數(shù)的采集，依靠電量檢測(cè)，再用放大器輸送到被檢測(cè)的設(shè)備中，采集機(jī)械振動(dòng)的各類要素，如相位角、振幅等等。當(dāng)前大部分汽輪機(jī)組均已具備不同程度的TSI系統(tǒng)，可對(duì)汽缸膨脹、脹差數(shù)值等參數(shù)進(jìn)行分析，提高自動(dòng)化、智能化水平，還可有效避免人為誤差的產(chǎn)生。在此期間，傳感器選擇十分重要，應(yīng)以振動(dòng)特性、設(shè)備選型為依據(jù)，特別是汽輪機(jī)設(shè)備，內(nèi)部傳感器型號(hào)與故障位置存在緊密關(guān)聯(lián)，一旦選型不當(dāng)很容易使某處經(jīng)常發(fā)生故障，如轉(zhuǎn)子故障等等。對(duì)此，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)子振動(dòng)，并對(duì)支承座、軸承的相對(duì)剛性綜合分析，使振動(dòng)響應(yīng)得以確定，振動(dòng)位移可用公式表示為：

式中，x代表的是振動(dòng)位移;代表的是振量參數(shù);t代表的是振動(dòng)強(qiáng)度。一般在低頻范圍內(nèi)，位移與強(qiáng)度之間為正比關(guān)系，這就要求對(duì)汽輪機(jī)在多個(gè)頻率范圍內(nèi)的振量參數(shù)進(jìn)行明確，才可將振動(dòng)強(qiáng)度真實(shí)的表示出來(lái)。通常振動(dòng)故障都由轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)引發(fā)，可從轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)場(chǎng)著手進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，從而掌握振動(dòng)原因，確保機(jī)械運(yùn)行質(zhì)量。

2.2故障診斷

（1）信號(hào)處理。在汽輪機(jī)使用期間，物理量與時(shí)間的關(guān)系存在一定規(guī)律，可采用傳感器設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別，在采集信息的過(guò)程中，篩選出有價(jià)值的特征信息。信息處理在頻率、時(shí)間域中開(kāi)展，可從多個(gè)角度觀察和分析信號(hào)，提高信號(hào)處理準(zhǔn)確性。當(dāng)前應(yīng)用較為頻繁的是頻譜分析，但在測(cè)量期間可能因故障因素使頻率結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，應(yīng)對(duì)信號(hào)頻率結(jié)構(gòu)獲取信號(hào)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

（2）故障智能分析。在診斷系統(tǒng)中，部分故障可利用簡(jiǎn)單評(píng)判方式獲得結(jié)果，但因汽輪機(jī)的發(fā)電機(jī)組構(gòu)成復(fù)雜，涉及因素較多，簡(jiǎn)單評(píng)判難以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，加上故障信號(hào)所采集的信息有限，難以在短期內(nèi)全面處理故障內(nèi)容，在使用時(shí)受到一定阻礙。針對(duì)這一情況，在人工智能支持下專家系統(tǒng)得到創(chuàng)新優(yōu)化，可通過(guò)模糊診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷等方式進(jìn)行知識(shí)處理，再結(jié)合專家推理，便可妥善解決機(jī)械故障問(wèn)題。該方案在人工智能的支持下?lián)碛休^強(qiáng)的推理和學(xué)習(xí)能力，可實(shí)現(xiàn)智能化故障分析，所得結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠[2]。

2.3聲發(fā)射檢測(cè)

汽輪機(jī)內(nèi)部帶有許多管束，在不同環(huán)境下使用時(shí)很容易出現(xiàn)零件老化情況，且油液還帶有較強(qiáng)的腐蝕性，增加了零件受損概率。當(dāng)零件出現(xiàn)微小損壞時(shí)，部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)則已經(jīng)發(fā)生變化，可利用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，獲得機(jī)組內(nèi)部成分的實(shí)際狀態(tài)。同時(shí)，該技術(shù)應(yīng)用還可準(zhǔn)確定位故障位置，當(dāng)金屬出現(xiàn)開(kāi)裂時(shí)，應(yīng)變能也會(huì)隨之增加，高壓流體也會(huì)從裂紋處噴射出來(lái)，使設(shè)備產(chǎn)生較大摩擦或者震蕩，進(jìn)而出現(xiàn)聲發(fā)射波。最后，采用檢測(cè)系統(tǒng)與數(shù)學(xué)分析相結(jié)合的方式，進(jìn)而準(zhǔn)確定位裂縫點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)所用參數(shù)不但涵蓋信號(hào)幅度、排布狀態(tài)，還可將波形、頻譜等參數(shù)準(zhǔn)確展現(xiàn)出來(lái)。

2.4葉片與轉(zhuǎn)子應(yīng)力檢測(cè)

因汽輪機(jī)自身故障發(fā)生率較高，且較為嚴(yán)重，對(duì)電廠生產(chǎn)帶來(lái)較大不良影響。在運(yùn)行過(guò)程中，葉片與轉(zhuǎn)子位置相對(duì)脆弱，故障發(fā)生率也相對(duì)較高。通過(guò)葉片應(yīng)力檢測(cè)的方式，可充分把握葉片之間存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上尋找故障原因。在設(shè)備檢修期間，還要對(duì)葉片數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致整理與分析，并采取可靠的處理措施。在轉(zhuǎn)子應(yīng)力檢測(cè)方面，主要采用彈性應(yīng)力與斷裂學(xué)相關(guān)知識(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，評(píng)估轉(zhuǎn)子斷裂產(chǎn)生的應(yīng)力，計(jì)算出轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布情況，為機(jī)組負(fù)荷提供充足可靠的數(shù)據(jù)支持。除了關(guān)注汽輪機(jī)局部故障之外，還應(yīng)充分了解該設(shè)備的整體構(gòu)造，以設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度、能耗、功率變化等指標(biāo)為主進(jìn)行性能檢測(cè)，由此延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

結(jié)論：綜上所述，在汽輪機(jī)檢修與應(yīng)用中，狀態(tài)檢修的重要性不言而喻，應(yīng)根據(jù)設(shè)備可維修度制定相應(yīng)的檢修方案，使傳統(tǒng)定期檢修朝著狀態(tài)檢修過(guò)渡，提高設(shè)備管理與維護(hù)水平。在實(shí)際檢修中，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)、聲發(fā)射、葉片與轉(zhuǎn)子應(yīng)力等進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)智能診斷使?jié)撛诠收媳惶嵩绨l(fā)現(xiàn)和預(yù)防，提高維修工作效率，確保汽輪機(jī)的穩(wěn)健運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]黃樹(shù)紅.汽輪機(jī)狀態(tài)檢修中的重要技術(shù)問(wèn)題研究[D].華中科技大學(xué)，2019.

[2]嚴(yán)宏強(qiáng)，史進(jìn)淵，楊宇，等.汽輪機(jī)狀態(tài)檢修的實(shí)用可靠性技術(shù)[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2020（02）：100-101.