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摘要:时代的发展,经济水平不断提升,带动了我国各领域的进步。目前,汽轮机作为火电厂的重点组成元素,其若在运行阶段出现异常响动,则会增加对火电厂生产系统带来的影响,无法保证发电系统能够正常工作。所以,必须运用行之有效的故障排查技术,实现对火电厂内汽轮机异常振动问题的处理,才能防止安全风险的出现。基于此,本文结合实际思考,首先简要分析了火电厂汽轮机异常振动的检测手段,其次阐述了火电厂汽轮机异常振动故障排查技术措施。以期对相关部门的工作有所帮助。
关键词:火电厂;汽轮机;异常振动;故障排查技术
引言
火电厂是我国供应电力能源的主要生产单位。要保证电力能源稳定生产,需要保障各项设备均处于正常运行状态。汽轮机作为关乎电力能源生产速率的重要设备,正逐步朝着更加智能化、自动化的方向发展,促使汽轮机结构呈现出更加复杂的状态。在生产过程中,汽轮机很可能会出现振动故障问题,直接影响其运行稳定性,因此对汽轮机振动故障进行诊断排查,成为火电厂关注的重点。
1汽轮机常见振动故障分析
1.1热振动
热振动是指发生在高温、高压的热部件上的振动,主要有以下两种类型。(1)轴向热振动。常见于高温间隙过小的部位,由于热膨胀的不均匀而引起振动,其表现形式是振动极大,但振动频率非常低。(2)径向热振动。常见于涡轮转子的叶片处,由于叶片热膨胀的不均匀而引起振动,其表现形式是振动的频率和转子自身转速有关。
1.2转子表面产生裂痕故障原因
汽轮机转子出现裂痕同样会引发振动故障。在汽轮机运行过程中,负荷快速提升时转子处于高温状态,负荷快速下降时转子则处于低温状态,负荷增减切换较为频繁,导致转子需要频繁转变温度状态。快速的冷热变化导致转子出现应力疲劳,在热应力影响下产生裂痕问题。在加工或安装转子的过程中,技术操作不规范,会导致转子结构表面应力不均匀,集中于某一点的应力将会在达到一定累积值后引发裂痕问题。另外,由于转子长时间处于高温蒸汽加工环境下,各种蒸汽中存在的杂质在高压运转下将会与转子产生持续碰撞,从而对转子结构造成一定的磨损。汽轮机加工中的酸性杂质也可能会腐蚀转子,导致其出现各种不同类型的裂痕问题。
2火电厂汽轮机异常振动故障排查技术
2.1于数据驱动的异常振动处理流程
基于数据驱动的火电厂汽轮机异常振动处理流程如图1所示。其具体工作场景包括:使用大量的振动、温度、压力等监测参数对汽轮机进行实时监测,并对获取到的数据进行集中存储和管理;利用数据挖掘和机器学习等技术手段,对存储的数据进行分析和建模,进行标签别,并根据预处理后的数据图形和时间序列分析进行异常检测;如果检测到异常,则进人专家系统,进行故障诊断,根据专家规则进行推理和判定;对异常的设备进行定位,确定故障原因,进行失效模式分析和失效机理分析,输出设备健康状态,完善故障诊断记录,并对其记录进行定期分析和汇总,形成安全稳定的数据分析平台;最终,输出应对措施,保障火电厂汽轮机设备的健康和稳定运行。该方案可提高生产效率,降低运维成本,提升设备稳定性和工作安全标准,实现快速、高效的异常振动故障诊断和处理。
图1基于数据驱动的汽轮机异常振动处理流程
2.2转子表面产生裂痕诊断技术
诊断是否由转子裂痕引发的振动故障,首先要检查汽轮机的整体刚度。若转子结构出现裂痕,则会导致局部刚度下降,进而在转子结构上呈现出不均匀的刚度分布。其次,进入临界转速后,转子结构将会出现2倍频率的振动现象,因此可根据时域特征判断是否因转子裂痕产生振动故障,包括转子出现热弯曲现象、临界转速明显降低、振动幅度上升、出现与预期不相符的平衡结果等。最后,可根据转子的升速特征加以诊断,包括低速运行时出现较大的时振现象、超过临界转速时产生振动且持续增大。若符合上述特征,则表示汽轮机的振动故障由转子裂痕造成。
图2转子裂痕特征汇总
2.3动静碰摩的特征表现与诊断方法
了解动静碰摩的典型特征可以帮助检修人员初步判断故障类型。转子与静子发生碰摩时主要有以下特征表现:其一是异常振动具有明显的周期性。这是由转子运行时周期性地与静子碰撞决定的;其二是碰摩点局部发热现象明显。转子碰撞摩擦静子时,由于转速较快,加上没有润滑油的保护,干摩擦会导致碰撞部位产生大量的热,因此静子的碰撞点处的温度要明显高于其他位置。根据上述特征初步确定动静碰摩故障后,还需要借助于仪器做进一步的诊断。通常是使用涡流传感器采集汽轮机运行是转子的振幅、频率等参数型号,然后与正常工况下的参数进行对比,如果发现参数有明显异常可以确定故障类型。
2.4优化监测系统
传统的振动监测工作需要人工进行辅助,或是人工与设备的配合,完成对汽轮机的检测。但此种方式无法保证能够对其进行全天候的检测。所以,在当前的火电厂内,为保证现场内的检测工作能够顺利实施,可以运用在线监测以及系统诊断的方法,将以太网作为工作的前提。增加传感器的应用,让其与工控计算机进行连接。如此则可实现对汽轮机运行状况的合理控制,通过前段振动信号的使用,确认汽轮机是否存在异常的振动问题。首先,可以运用数据采集模块的组建,让核心元件都能够在汽轮机的内部进行分布,增加振动传感器的应用,让其可以进行无间歇、全天候的数据采集,以确认是否存在振动信号。同时,可以通过数据预处理系统的构建,缓解中控中心的压力。例如,通过调理振动信号的方式,在现场内完成滤波、降噪以及放大等工作,区分振动信号的类型及来源,运用分类处理的方式,依靠数据库完成分区处理工作,以保证后续的振动故障能够被诊断及追溯。
其次,可以通过中心服务器模块的组建,增加1台工控pc的使用,将前端的振动信号进行整合,让工作人员运用系统预设的方式,完成标准信号内容的比对。如此,则可确认标准振幅的范围,运用异常故障的诊断方式,让系统在发现故障时及时报警。同时,也可通过通信模块的应用,依靠以太网,完成数据信息的采集工作,利用中心服务器完成双向的通信。
结束语
综上所述,火电厂在运行过程中可能会发生汽轮机异常振动的问题,其作为一种常见的故障,不仅会危害火电厂中发电机组的运行安全,也会对其稳定性造成严重的影响,使得周围的居民无法正常地使用电。若汽轮机的运行问题未受到维修人员的关注,也会增加对社会的影响。所以,为避免汽轮机发生故障,应合理地创建在线监测系统,加强对故障原因的分析,让工作人员依靠接触式检测、非接触式检测法来确认故障点,从而逐一地排查故障问题的发生区域,使火电厂更加稳定、安全的运行。
参考文献
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