浅析汽轮机通流部分故障及其诊断方法

尹泽鹏

摘 要：汽轮机是电厂运行中不可或缺的重要设备，电厂内部机械设备的安全、稳定运行和其息息相关。汽轮机能否平稳高效的运行，直接关系到电厂日常运营的安全以及经济效益的提高，而通流部分是汽轮机能正常高效地工作的核心，因此，必须做好汽轮机通流部分故障诊断与处理工作，以防止汽轮机通流部分故障频繁发生。

关键词：汽轮机 通流部分 故障 诊断方法

在汽轮机运行过程中，其自身结构的复杂性及运行环境的苛刻性，使得汽轮机通流部分较容易出现故障。电厂应该根据汽轮机通流部分的工作原理，以及通流部分故障类型、特点、严重程度等，运用合理的诊断方法深入地分析汽轮机通流部分故障的产生原因，通过科学的处理，使得汽轮机时刻处于高效运转中。

一、汽轮机通流部分及常见故障

汽轮机属于原动力设备，可以直接用于驱动压缩机、泵以及发电机等，其显著特征是具有较大单机功率和较高的使用效率。汽轮机的通流部分主要是由动静叶片、隔板及隔板套、隔板汽封、围带及叶轮转子等构成，在运行过程中承受着极高热力参数的蒸汽的冲击，通过蒸汽膨胀将热能转化为机械能。通流部分可分为高压通流部分、中压通流部分和低压通流部分三部分，由于蒸汽的热力性质不同，各部分具备其独特的性质。高壓通流部分由于要承担蒸汽较高的温度和压力，而此时蒸汽比容较小，其动静叶片也相对最短，对所用材质的强度等要求也最高；中压及低压通流部分的动静叶片也具备与蒸汽热力性质相适应的型线及材质。

在汽轮机日常运行中，由于各方面因素作用，通流部分极易出现突发性以及渐进性故障。突发性故障严重威胁汽轮机的安全运行，需要重点关注，例如调节阀杆断裂或调阀堵塞、叶片突然断裂、动静叶片相互碰擦等，其发生的原因与运行时长、部件材质、设计不合理等因素紧密相关。渐进性故障主要指叶片磨损、结垢等能够引起运行效率变化的故障。导致叶片磨损的主要原因是叶片在长期的使用过程中受到蒸汽的不间断地冲击；导致叶片结垢的主要原因除汽轮机内部有摩擦而产生金属碎屑外，还有由于蒸汽品质不高，其中存在不同的离子，在蒸汽做功至乏汽的过程中，动静叶片受低品质水汽长时间的作用而沉积在叶片表面，并进而形成复杂的物理化学反应，最终使叶片损坏。

以上这些故障因素均会影响汽轮机乃至整个电厂的安全稳定运行，必须及时做好通流部分故障的分析诊断工作，尽早消除故障并明确其产生原因。

二、汽轮机通流部分故障的检查及诊断方法

1、汽轮机通流部分故障检查

相关人员需认真理解汽轮机运行时各个工况点的热力参数，在平时仔细记录运行中的各项热力数据，以便能够通过对比，准确地分析通流部分产生故障的原因并在合适的时候进行故障排除。例如，若运行中的机组压力出现突然的波动，相关人员需仔细观察其热力数值是否在规定的使用范围内，综合检查汽轮机通流部分的各调节阀、抽汽阀门开启状态是否合理。总之，要全方位科学地观测汽轮机组的运行参数，准确掌握汽轮机通流各部分的蒸汽进汽、抽汽、排汽及调节系统等各方面的相关热力参数，科学地分析汽轮机通流部分出现故障的原因，在开缸检修时及时对其进行合理地处理，来提高汽轮机通流部分运行性能。

2、汽轮机通流部分故障诊断方法

2.1 故障树诊断方法

故障树诊断方法是基于树知识库的对象建立的，以汽轮机故障原因为对象建立的故障逻辑图，在具体的诊断过程中，通过自上而下检测及计算分析相关信息，找出低层出现故障的部件，最终完成整个通流部分故障的诊断。故障树分析诊断法容易理解，能够很好地理清思路，但是导致故障产生的原因众多，所建立的故障树模型将会变得比较庞大，从而会降低搜索效率。

2.2 主元分析诊断方法

主元分析法是围绕多元统计过程控制的关键性故障诊断技术。首先要建立正常工作情况下的负荷-热力参数关系曲线，建立隶属度函数；其次调出发生故障时的检测数据，进行隶属度函数模糊化；第三计算故障主元特征，在此基础上明确基于数理分析的汽轮机通流部分故障主元特征和不同类型故障间的关系，而后按照故障规则库的诊断规则逐个排查，求得真度最大的故障即为可信的通流部分故障。最终，电厂要从故障特点和发生的位置以及严重程度等方面进行妥善处理，确保通流部分状态完好，能够始终处于高效运行的状态。

2.3 模糊推理及神经网络故障诊断方法

模糊推理-神经网络模型具有处理非线性和不确定性系统控制的能力，可以处理一下环境信息十分复杂知识背景不清楚和推理规则不明确的问题。在应用模糊推理故障诊断方法的过程中，相关人员要科学利用模糊逻辑、模糊集，利用汽轮机的相关理论知识，对汽轮机通流部分故障展开不确定度诊断及推理。根据通流部分故障检查和热力参数及经济性参数对比、分析情况，构建通流部分模型及诊断规则库。在此基础上，应用神经网故障诊断方法，这样可以有效弥补传统故障诊断算法的缺陷。相关人员要根据神经网故障诊断方法的优势，科学采集通流部分故障信号并提出对应的故障特征，从多方面整合信息数据的基础上，给出通流部分故障诊断结果。

三、结语

汽轮机在我国电力生产中占有着极其重要的位置，一旦发生故障会对电网正常运行产生巨大影响。因此在汽轮机的日常运行及检测维护过程当中，要采取合适的故障诊断方法，明确故障发生的具体位置及具体原因，并不断制定和完善检修技术，确保故障能够得到及时科学的处理，从而确保汽轮发电机组安全运行，实现发电厂降本节能的目标，提高综合运营效益以及核心竞争力。

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