汽轮机状态在线监测与故障诊断的应用

周汉杰

摘要：随着我国经济的发展，对能源的需求也越来越多，汽轮机是重要的电力生产设备，对于能源的供应很是重要。但是汽轮机受到它自身的构造，以及周遭运行环境复杂等影响，会出现故障，因此加强工业汽轮机在线监测，对汽轮机的状态进行故障诊断是有关人员必须重视的问题。本文从汽轮机状态在线监测与故障诊断，对工业汽轮机性能进行分析研究，并针对存在的问题，提出一些解决策略。

关键词：汽轮机；在线监测；故障诊断

经济与科技的发展进步，对能源的要求也越来越高，保证新能源系统的稳定是有关部门关注的重要问题，而汽轮机是新能源的重要生产设备之一，它的正常运行是保证能源的有效供给，促进经济快速稳定增长的重要内容。然而汽轮机出现故障的几率也比较高，因此加强对汽轮机在线监测与故障诊断是当前设备技术人员需要解决的重要问题。

1 工业汽轮机故障检测诊断发展基本情况

伴随着当代工业水平的持续提升，机械设备在工业方面应用的等级也越来越高，并且自动化程度提高，综合性和复杂性越来越高。不同的设备，有着不同的功能，它们有效配合，紧密联系构成一个有机的整体，共同协作完成生产任务。所以一旦某台设备发生故障，就会导致系统整体无法运行，从而对生产活动的正常进行带来严重影响，造成经济损失。因此要避免出现这一状况，需要了解和掌握不同设备出现故障的原因。

自从在有关工业设备体系中引入在线故障检测技术，能够很好地监测设备的关键部位的运行状态，不仅减轻了人工的劳动强度，节省了时间，也提高了生产效率，促进企业的生产经济效益。一开始在线故障诊断技术主要用于电力、石油化工、冶金以及铁路系统等，后来随着计算机技术的不断发展，进而广泛的应用到了多种经济领域，其中，在大型汽轮机发电机中的使用最为广泛。随着对技术的不断研究，进行经验和教训的总结，在线监测和诊断技术在汽轮机发电机组应用技术越来越先进，信息化程度也越来越高，整体系统化水平也越来越高。而且经过一些知名高校与研究机构共同的开发，在线监测和故障诊断技术已经形成独立知识产权的技术体系。在线监测和诊断技术历经几十年的发展，也已经融合了许多先进的科学技术，如应用材料技术、电能技术以及磁力技术等，有关诊断的理论技术发展也越来越完善。这一技术涉及十几门学科和技术，既有控制理论，也有计算机科学，还有神经诊断等，属于边缘科学的范畴。当前随着技术的不断发展与进步，将人工智能与自动化技术结合，进而应用到检测与诊断技术当中，对于更好地解决汽轮机的故障问题有着重要的意义。对汽轮机故障研究，一般分为两个方向，诊断和解决，先对一些常见的故障进行分析，并使用具有辅助功能的相关设备对故障问题进行处理，可以有效的增强汽轮系统的稳定性，实现其正常运行，促进生产的可持续运转。

2 工业汽轮机状态在线监测和故障诊断的研究

2.1 分析处理监测信息

提升对汽轮机信息的正确分析能力，让在线监测模块能够更好地发挥信息处理功能。在线监测模块不依赖于计算机系统，却能实现对信息的处理。它主要通过对汽轮机振动信号的分析处理，对故障进行有效诊断。利用有关监测技术进行检测时，检测到的信号，符合线性叠加理论，得出汽轮机状态稳定的結论。但在实际应用中，很多的检测信号并不符合理论条件，不是呈线性的，这项理论的自身缺陷，会影响着监测技术的应用。经过不断反复地实验和总结研究，有关专家在此技术的基础上加入了有关诊断体系和检测体系，对汽轮机的运行和异常现象进行诊断，提升故障的检测手段的准确性。应用信息处理模块的功能对信息符号进行分析处理，并把检测的信号对比标准数据，如果出现偏差，会直接发送异常情况，方便检查，然后找出故障的原因，进而得出解决的方法。

2.2 完善故障诊断体系

技术人员利用相关设备进行在线监测信号，采集信息，分析和处理信息，然后对信息进行反馈，运行人机响应机制，对故障进行检测分析和处理。大型汽轮机的安置设需要占用的空间大，环境也较为复杂，要立即掌握监测信息的反馈，并不容易。因此要完善故障的诊断体系，采用先进的技术和手段，加强管理，促进监测和诊断的效率。目前采用的是一种总线通信形式，可以利用信号反馈做出预警，并按照预先设定部位的顺序及时反馈给总控室，然后和检修人员确认，找出相应的故障，并解决故障问题，确保设备运行正常，保证生产的效率和效益。

2.3 此处有一典型案例

主要业务为出口国外的某一汽轮机厂的EHNK50/63汽轮

发电机组在工作的时候发生前轴振动不断爬升并引起报警的状况，正常状况运行的时候振动值保持在37UM如右图所示，而在爬升情况下被远程监测系统进行记录并分析，此时汽轮机前左振动已上升至51.5UN，并处于继续爬升阶段，最高可达65UM。

2.4 通过系列的分析判断

专业监控人员认定其是由油膜失稳而引发的振荡式振动，调节轴承的进油压力与油温便能够有效处理此问题。因此，现场操作人员先使用了对油压进行调整的方法，振动立马降低至正常运行的30多微米状态，迅速有效的处理了现场问题，减少了国外用户的生产运行损失，保证了效率和效益。

3 结语

随着经济的快速发展，能源供应紧张，迫切需要新能源，汽轮机作为电力生产的重要设备，它的正常运行关系着能源的供应，也关系着经济的可持续发展。汽轮机受到自身和外界环境的影响，故障出现的机率也较高。因此加强对汽轮机状态的在线监测和故障诊断，提高监测和诊断的效率，对于保证汽轮机的正常运行，提高生产效率，缓解能源的紧张都有很大的作用。

参考文献：

[1]翟新杰.基于LabVIEW的汽轮机振动状态监测与故障诊断系统研究[D].华北电力大学，2015.