汽轮机通流部分故障诊断方法的分析

任朝佳

（贵州黔桂发电有限责任公司 贵州盘县 553531）

汽轮机通流部分故障诊断方法的分析

任朝佳

（贵州黔桂发电有限责任公司 贵州盘县 553531）

汽轮机是火电厂正常运行的关键设备，对火力发电具有十分重要的作用。通流部分是汽轮机中极容易发生故障的部位，但其直接关联着汽轮机的正常运行，是整个火电厂安全运行的重要基础。此背景下，本文首先分析了汽轮机通流部分的工作原理，其次对汽轮机通流部分故障及原因进行了一定的阐述，最后研究了汽轮机通流部分故障诊断方法，以供参考。

汽轮机；通流部分；故障诊断；方法

1 引言

当前，我国风力发电与水力发电均取得了较大的发展，但火力发电依旧是我国电力发电的主要方式，电力发电在总发电中占据的比重高达80%，在短时间内不会出现降低的情况。汽轮机是火电厂的原动机，对火力发电具有十分重要的作用，汽轮机的通流部分直接关联着火电站发电安全，所以，对汽轮机通流部分故障诊断方法进行深入的研究具有重要的现实意义。

2 汽轮机通流部分的工作原理

2.1 高压部分

汽轮机通流部分的高压部分主要由1单列式调节级压力与11个等级的压力级共同构成。其中，调节级的叶片属于三叉三销的联体式叶片，此种冲动式结构的强度较高。对于11个压力级的叶片，主要由方钢材质制作而成，并且分布在静叶持环上，根部与焊带紧密焊连，并安装造直槽内层的隔板部位，然后采用L型填隙条将其牢固锁紧。填隙条通常安装在直槽内的附加槽中，动叶叶片由方钢材质制作而成，并且将可控制的涡叶片制作成“倒T”形，叶片与叶槽之间锁紧。由于汽轮机通流部分的高压部分压力极高，T形能够更加有效的避免蒸汽泄露问题的出现。

2.2 中压部分

一般情况下，汽轮机通流部分的中压部分有2×9级，共18级，主要由相同级数的气缸内静叶片与转子轮上的动叶片共同组成。中压部分通常以弹簧进行汽封，可保证转子与叶片围带之间的径向间隙不会过于大。如果两者之间发生了摩擦与碰撞，弹簧一般会产生退让与挠曲的现象，此种情况下，汽封的封齿磨损程度往往会出现相应的下降现象。此外，静叶片主要由方钢铣制而成，叶根与围带紧密焊接整圈的隔板，在水平中分面进行相应的切割操作，能够形成上下两部分。

2.3 低压部分

汽轮机通流部分的低压部分主要由级数相同的气缸内静叶片与转子轮上动叶片共同组成，级数通常为7个等级。由于汽轮机的通流部分属于双流式，所以，其压力级为2×（2×7）级，共28级。一般情况下，汽轮机通流部分的低压部分主要是通过弹簧封缩减转子与叶片围带间的径向间隙，以及弹簧自身的退让与挠曲降低两者之间的摩擦与碰撞过程中产生的封齿磨损程度。对于低压部分的静叶片，其中1～5级的叶片通常选择方钢材质经过铣制制成，叶跟与围带紧密焊接，形成整圈的隔板，在水平中平面将其锯开，能够形成上下两个部分，其中，气缸内的隔板主要采用I型填塞条锁紧，填塞条再以冲铆方式在附加槽内胀紧。

3 汽轮机通流部分故障情况及原因

3.1 压力级发生故障或轴封发生磨损

当压力级发生故障之后，通常会在通流通道长期使用之后形成大量的尘垢，或者是在缸内叶片出现断裂、脱落的现象。当发生故障时，一般会出现通道面积突然性改变的情况，面积改变之后，往往会增加调节级的压力，进而引发部件故障。对于轴封磨损问题，大多是由于汽轮机在启动、停止与负载力改变时，由于操作不恰当等原因导致的轴封激烈碰撞摩擦，在一定程度上增加了轴封的磨损度，进而增加了径向间隙，最终引发气缸漏气故障。

3.2 调节级与调节汽门发生故障

汽轮机通流部分调节剂与调节汽门部位极容易发生故障，主要原因在于这两个部位运行过程中需要承受较高的温度与压力，整体汽轮机在大多数情况下焓降基本都会落到这两个部位，导致这两个部位长时间内需要承受交变热应力的压迫，在渐变过程中，极容易发生磨损或是腐蚀现象，从而导致汽阀门的阀门杆部位发生断裂问题，或者是门芯部位出现脱落问题，严重时甚至还会发生叶片断裂问题。

4 汽轮机通流部分故障的诊断方法

4.1 人工神经网络的故障诊断原理

人工神经网络是一种起源于动物神经系统的算法研究，具有自学与自适应能力，在事先提供的相应输入与输出信号的基础上，能够依据两者间存在的关联进行系统建模，并且还能在此前提下重新输入数据，以获得相对应的输出结果。人工神经网络一般涉及输入层、隐层与输出层三个部分。其中，输入层能够将其接收到的输入信号传递至隐层中，并且还能够在隐层的传递函数中进行信号的处理工作，进而使得输出结构不同于输入层。在汽轮机故障诊断系统中，将汽轮机的各项运行参数作为输入信号，并且采用一定的算法，就能够诊断出汽轮机通流部分的故障类型。

4.2 汽轮机故障诊断的流程

当目前为止，汽轮机故障诊断的形式多种多样，可以故障特征对故障的性质进行判定与识别。图1为基于人工神经网络的故障诊断系统的诊断流程图，即为通过SQL与matlab平台收集、处理的汽轮机各种运行情况（包括正常、故障等情况）数据，通常涉及汽轮器运行过程中的负荷变化、主汽流量与温度等方面的特征参数值，并且还能够在数据预处理过程中对特征量进行一定的加工，使其转换为网络数据，然后输入故障诊断程序，从而判断出汽轮机通路部位故障类型与故障发生的原因。

图1 基于人工神经网络的故障诊断系统的诊断流程图

一般情况下，汽轮机发生的故障问题多种多样，故障原理也存在较大的差异，再加上基于神经网络的故障诊断模型存在一定的局限性，此时可通过不同故障实例对基于神经网络的故障诊断模型进行相应的补充。除此之外，由于神经网络的构建需要训练样本，在进行样本数据的选用时，应当将相互之间矛盾的数据与异常数据全面删除，并且还要确保故障样本数量与正常样本数量具有一定的比例，以使得模拟的神经网络尽量接近实际情况，从而提升故障判断准确性。

4.3 现场检查

通常情况下，当汽轮机的通流部位发生故障时，往往会导致汽轮机组的负荷能力出现降低的情况，在进行此类故障的诊断时，首先需要对现场进行全面的、详细的检查，如果没有发现较为明显的诱导因素，还需要对6级高调门的开启状态以及其实际运行情况进行仔细的检查，如果听到异常声响，应当对门前后进行一定的压力检查，如果发现压力降低值较少，此时就可判定不是由于门芯掉落而导致的故障。

4.4 热参数比较

在现行机组运行规程中，并没有对所有的热力参数规定监测范围，部分监测参数仅规定了报警值或是跳闸值，并没有规定该参数在某一工况下的正常工作范围，在一定程度上增加了故障故障征兆模糊化的难度。在对汽轮器的各项数据进行监测时，如果其通流部分出现了故障，其蒸汽压力与调节压力均会出现显著的上升现象。此时可将汽轮机在高调门全开的情况下所出的高工况作为标杆，然后对比负荷相同时当前高调门的全开参数。

5 结语

综上所述，在汽轮机运行过程中，通流部分具有十分重要的作用，但无论是传统的热力参数诊断与振动诊断，还是当前的智能化诊断技术，均无法对汽轮机运行过程中可能会发生的故障进行完全的、准确的判断，针对此，研发人员应当对汽轮机运行时的热力参数的变化特征进行不断深入的分析，补充故障样本，提高故障诊断技术准确性，确保电厂发电系统的安全、可靠运行。

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[3]席莉，李录平，高鹏，等.汽轮机通流能力诊断指标基准值的确定方法[J].汽轮机技术，2014（56）：128～132.

TK268

A

1004-7344（2016）21-0228-02

2016-7-10

任朝佳（1985-），男，布依族，贵州盘县人，助理工程师，大专，主要从事工作和研究方向是火电厂汽轮机检修方面。