汽輪機技術范文
時間：2023-03-24 04:16:58
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篇1
關鍵詞：汽輪機故障診斷監測
0．引言
二十世紀以來，隨著工業生產和科學技術的發展，機械設備的可靠性、可用性、可維修性與安全性的問題日益突出，從而促進了人們對機械設備故障機理及診斷技術的研究。
汽輪發電機組是電力生產的重要設備，由于其設備結構的復雜性和運行環境的特殊性，汽輪發電機組的故障率不低，而且故障危害性也很大。因此，汽輪發電機組的故障診斷一直是故障診斷技術應用的一個重要方面。本文回顧國內外汽輪機故障診斷的發展概況，并在總結目前研究狀況的基礎上，指出了在汽輪機故障診斷研究中存在的問題，提出了今后在這一領域的研究方向。
1．國內外發展概況
早期的故障診斷主要是依靠人工，利用觸、摸、聽、看等手段對設備進行診斷。通過經驗的積累，人們可以對一些設備故障做出判斷，但這種手段由于其局限性和不完備性，現在已不能適應生產對設備可靠性的要求。而信息技術和計算機技術的迅速發展以及各種先進數學算法的出現，為汽輪機故障診斷技術的發展提供了有利的條件。人工智能、計算機網絡技術和傳感技術等已經成為汽輪機故障診斷系統不可缺少的部分。
1．1．國外發展情況
美國是最早從事汽輪機故障診斷研究的國家之一，在汽輪機故障診斷研究的許多方面都處于世界領先水平。目前美國從事汽輪機故障診斷技術開發與研究的機構主要有epri及部分電力公司，西屋、bently、ird、csi等公司[1][2]。
美國bechtel電力公司于1987年開發的火電站設備診斷用專家系統（scope）在進行分析時不只是根據控制參數的當前值，而且還考慮到它們隨時間的變化，當它們偏離標準值時還能對信號進行調節，給出消除故障的建議說明，提出可能臨近損壞時間的推測[3][4]。
美國radial公司于1987年開發的汽輪發電機組振動診斷用專家系統（turbomac），在建立邏輯規則的基礎上，設有表征振動過程各種成分與其可能故障源之間關系的概率數據，其搜集知識的子系統具有人-機對話形式。該系統含有9000條知識規則，有很大的庫容[5]。
西屋公司（whec）是首先將網絡技術應用于汽輪機故障診斷的，他們在已經開發出的汽輪發電機組故障診斷系統（aid）的基礎上，在奧蘭多建立了一個診斷中心（doc），對分布于各地電站的多臺機組進行遠程診斷[5][6]。
bently公司在轉子動力學和旋轉機械故障診斷機理方面研究比較透徹[7]。該公司開發的旋轉機械故障診斷系統（adr3）在中國應用情況良好，很受用戶歡迎。
日本也很重視汽輪機故障診斷技術的研究，由于日本規定1000mw以下的機組都須參與調峰運行，因此，他們更注重于汽輪機壽命檢測和壽命診斷技術的研究。日本從事這方面研究的機構主要有東芝電氣、日立電氣、富士和三菱重工等[8~10]。
東芝電氣公司與東京電力公司于1987年合作開發的大功率汽輪機軸系振動診斷系統，采用計算機在線快速處理振動信號的解析技術與評價判斷技術，設定一個偏離軸系正常值的極限值作為診斷的起始點進行診斷[11]。九十年代，東芝公司相繼開發出了壽命診斷專家系統，針對葉片、轉子、紅套葉輪及高溫螺栓的診斷探傷實時專家系統、機組性能評價系統等[12~17]。
日立公司在1982年開發了汽輪機壽命診斷裝置hidic-08e[18][19]，以后逐步發展，形成了一套完整的壽命診斷方法[20][21]。
三菱公司則在八十年代初期開發了mhm振動診斷系統，該系統能自動地或通過人機對話進行異候檢測并能診斷其原因，其特點是可根據動矢量來確定故障[22]。
歐洲也有不少公司和部門從事汽輪機故障診斷技術的研究與開發。法國電力部門（edf）從1978年起就在透平發電機上安裝離線振動監測系統，到九十年代初又提出了監測和診斷支援工作站（monitoringanddiagnosisaidstation）的設想[23][24]。九十年代中期，其專家系統psad及其diva子系統在透平發電機組和反應堆冷卻泵的自動診斷上得到了應用[25~28]。另外瑞士的abb公司、德國的西門子公司、丹麥的b&k公司等都開發出了各自的診斷系統[29~31]。
1．2．我國的發展情況
我國在故障診斷技術方面的研究起步較晚，但是發展很快。一般說來，經歷了兩個階段：第一階段是從70年代末到80年代初，在這個階段內主要是吸收國外先進技術，并對一些故障機理和診斷方法展開研究；第二階段是從80年代初期到現在，在這一階段，全方位開展了機械設備的故障診斷研究，引入人工智能等先進技術，大大推動了診斷系統的研制和實施，取得了豐碩的研究成果。1983年春，中國機械工程學會設備維修分會在南京召開了首次"設備故障診斷和狀態監測研討會"，標志著我國診斷技術的研究進入了一個新的發展階段，隨后又成立了一些行業協會和學術團體，其中和汽輪機故障診斷有關的主要有，中國設備管理協會設備診斷技術委員會、中國機械工程學會設備維修分會、中國振動工程學會故障診斷學會及其旋轉機械專業學組等。這期間，國際國內學術交流頻繁，對于基礎理論和故障機理的研究十分活躍，并研制出了我國自己的在線監測與故障診斷裝置，"八五"期間又進行了大容量火電機組監測診斷系統的研究，各種先進技術得到應用，研究步伐加快，縮小了與世界先進水平的差距[32][33]，同時也形成了具有我國特點的故障診斷理論，并出版了一系列這方面的專著，主要有屈梁生、何正嘉主編的《機械故障學》[34]、楊叔子等主編的《機械故障診斷叢書》[35]、虞和濟等主編的《機械故障診斷叢書》[36]、徐敏等主編的《設備故障診斷手冊》等[37~50]。
目前我國從事汽輪機故障診斷技術研究與開發的單位有幾十家，主要有哈爾濱工業大學、西安交通大學、清華大學、華中理工大學、東南大學、上海交通大學、華北電力大學等高等院校和上海發電設備成套設計研究所、哈爾濱電工儀表所、西安熱工研究所、山東電力科學試驗研究所、哈爾濱船舶鍋爐渦輪機研究所及一些汽輪機制造廠和大型電廠等。
國家在"七五"、"八五"計劃期間安排的汽輪機故障診斷攻關項目促進了一大批研究單位參與汽輪機故障診斷系統的研究與開發，許多重要成果都是在這一階段取得的。
2．汽輪機故障診斷技術的發展
2．1．信號采集與信號分析
2·1·1傳感器技術
由于汽輪機工作環境惡劣，所以在汽輪機故障診斷系統中，對傳感器性能要求就更高。目前對傳感器的研究，主要是提高傳感器性能和可靠性、開發新型傳感器，另外也有相當一部分力量在研究如何診斷傳感器故障以減少誤診率和漏診率，并且利用信息融合進行診斷。
現行的對傳感器自身故障檢測技術主要有硬件冗余、解析冗余和混合冗余，由于硬件冗余有其明顯的缺點，因而在實際中應用較少。意大利diferrara大學的simani.s等人針對傳感器故障，采用了解析冗余的動態觀測器來解決透平傳感器的故障檢測問題[51]。加拿大windsor大學的chen,y.d等人對傳感器融合技術進行研究，并在實際中得到了應用[52]。brunel大學的harris,t把神經網絡技術應用于多重傳感器的融合作為其研制的汽輪機性能診斷系統的技術關鍵[53]，pennsylvaniastateuniv.的kuo,r.j則應用人工神經網絡，采用多傳感器融合診斷葉片故障[54]。prock,j以及西安交通大學的谷立臣、上海交通大學的林日升等對傳感器故障檢測[55][56]和偽參數識別技術開展了研究工作[57]。華中理工大學的王雪、申韜、西安交通大學的常炳國等在傳感器信號的可靠性[58]和采用融合技術提高傳感器可靠性[59][60]方面也進行了研究。
2·1·2信號分析與處理
最有代表性的是振動信號的分析處理。目前，汽輪機故障診斷系統中的振動信號處理大多采用快速傅立葉變換（fft），fft的思想在于將一般時域信號表示為具有不同頻率的諧波函數的線性疊加，它認為信號是平穩的，所以分析出的頻率具有統計不變性。fft對很多平穩信號的情況具有適用性，因而得到了廣泛的應用[61]。但是，實際中的很多信號是非線性、非平穩的，所以為了提高分辨精度，新的信號分析與處理方法成為許多機構的研究課題。美國俄亥俄州立大學的kim,yong.w等對傳統的無參量譜分析、時-頻分析、離散小波變換等作了較為深入的研究[62]。英國南安普敦大學的lee,s.k認為，任意隨意性的音響和振動信號都是由不規則沖擊引起的，為此他提出了用三階和四階winger譜來對這些信號進行分析[63]，同時還對信號中的噪聲過濾提出了處理方法[64]。小波分析法的應用一直是國內外熱門的研究課題[65][66]，東南大學王善永把小波分析法用于汽輪機動靜碰摩故障診斷[67]，華中理工大學張桂才、東南大學王寧等把小波分析用于軸心軌跡的識別[68][69]。西安交通大學引入kolmogorov復雜性測度定量評估大機組運行狀態[70]，還對fft進行改進并吸收全息譜的優點，進行軸心軌跡的瞬態提純[71]，哈爾濱工業大學劉占生在軸心軌跡特征提取中采用一種新的平面圖形加權編碼法，提高了圖形辨識的準確率[72]，華中理工大學李向東用降維法將軸心軌跡轉化為一條角度波形，使之應用于軸心軌跡的聚類識別[73]。
2．2．故障機理與診斷策略
2·2·1故障機理
故障機理是故障的內在本質和產生原因。故障機理的研究，是故障診斷中的一個非常基礎而又必不可少的工作。目前對汽輪機故障機理的研究主要從故障規律、故障征兆和故障模型等方面進行。
由于大部分軸系故障都在振動信號上反映出來，因此，對軸系故障的研究總是以振動信號的分析為主。日立公司的n.kurihara給出了振動故障診斷用的特征矩陣[74]，清華大學褚福磊對常見故障在瀑布圖上的振動特征和故障識別作了研究[75]。華中理工大學伍行健也提出了用于振動故障診斷的物理模型和數學模型[76]。西安交通大學陳岳東對振動頻譜進行了模糊分類[77]，上海交通大學左人和從動力學的角度研究了典型故障的響應特征[78]。清華大學張正松用hopf分叉分析法研究了油膜失穩渦動極限環特性[79]，哈爾濱工業大學畢士華對于如何識別油膜軸承的動態參數進行了研究[80]，江蘇省電力試驗研究所的彭達則對實際發生的油膜振蕩問題進行了剖析[81]。哈爾濱工業大學武新華分析了轉軸彎曲的故障特征[82]。清華大學何衍宗、東南大學楊建剛研究了轉子不平衡對其他征兆的影響[83][84]。對于動靜碰摩問題，epri的scheibel,john.r、西安交通大學何正嘉、西安熱工研究所施維新等分別從故障特性和診斷技術方面進行了研究[85~90]，西安交通大學劉雄應用二維全息譜技術確定故障征兆[91]，東北電力學院石志標則從動力學角度分析了摩擦問題[92]，哈爾濱工業大學提出了變剛度分段線性和非線性模型[93]，并通過實驗對摩擦的噪聲特性進行了研究[94]。在綜合振動與噪聲特性的基礎上，東北電力學院還開發了可對旋轉機械和摩擦進行在線監測的儀器，該儀器用四個通道進行聲信號檢測，另外四個通道用于振動監測，可以大致確定摩擦的部位[95]。另外，李錄平、張新江等對振動故障特征的提取進行了有益的研究[96~99]。
調節系統的可靠與否，對汽輪機組的安全運行具有非常重要的意義。哈爾濱工業大學的于達仁、徐基豫等在調節系統故障診斷方面作了很多研究工作，他們給出了調節系統卡澀和非卡澀原因造成故障的數學模型，并對診斷方法和診斷儀器的實現進行了探討[100~104]。華中理工大學何映霞、向春梅等研究了對deh系統故障的診斷[105][106]，東南大學的岳振軍則把頻域分析的bloomfield模型引入時域，應用于調節系統在線監測[107]。
2·2·2診斷策略和診斷方法
在汽輪機故障診斷中用到的診斷策略主要有對比診斷、邏輯診斷、統計診斷、模式識別、模糊診斷、人工神經網絡和專家系統等。而目前研究比較多的是后面幾種，其中人工神經網絡和專家系統的應用研究是這一領域的研究熱點。
基于小波分析方法和神經網絡建立的智能分析技術，是下一代故障檢測與判定（fdi）的重要內核[108]。國內外在這方面進行了很多的研究[109~121]，目前應用最多的是前向神經網絡[122]、bp神經網絡[123~131]以及把神經網絡與模糊診斷相結合的模糊神經網絡[132~134]等。美國easthardford的depold,hans.r將統計分析及人工神經網絡技術應用于過濾器來改進數據質量[135]，田納西大學(tennesseeuniv.)將神經網絡用于振動分析，識別潛在故障，并利用神經網絡使被歪曲和雜入噪音的數據得到提純[136]。美國stresstechnology.inc.的roemer,m.j把神經網絡和模糊邏輯技術應用于旋轉動力有限元模型，所形成的實時系統可以預測關鍵部件的壽命[137]。華中理工大學的何耀華用一種自組織神經網絡模型與多個單一故障診斷的bp網絡一起完成故障診斷的協同推理[138]，申韜則把一系列bp子網絡進行集成，以解決故障分類問題[139]。臧朝平、何永勇也分別提出了多網絡、多故障的診斷策略[140~142]，西安交通大學的張小棟則研究了主從混合的神經網絡模型[143]。東南大學把神經網絡應用于軸心軌跡識別進行故障診斷[144]。同時，神經網絡還被應用于動靜碰磨診斷[145]、通流部分熱參數診斷[146]、機組性能診斷[147]、凝汽器的診斷[148]和熱力系統的建模[149]等。
專家系統按其側重點不同，大致可分為基于推理的專家系統（如基于神經網絡的推理[150]、基于事例和模型的推理[151]等）和基于知識的專家系統[152~158]等。在專家系統中，專家知識的學習、獲取，以及知識庫的建立是關系到診斷準確性的重要環節。于文虎、倪維斗、張雪江、鐘秉林、韓西京、劉占生、何濤等人分別就知識范圍的界定[159]、知識的處理[160~163]、知識的獲取[164~167]、機器對知識的自學習[168][169]以及知識庫的維護[170]等進行了研究。
診斷策略的研究還有：模糊診斷用于振動故障診斷[171~172]、用于層次模型[173][174]、用于模式識別[175]、用于轉子碰磨診斷[176]、用于通流部分熱參數診斷[177]的研究；模糊關聯度用于多參數診斷[178]；灰色理論用于故障診斷[179]；概率分布干涉模型用于診斷[180]；相關維數用于低頻噪聲診斷[181]等的研究。
診斷方法上的研究一直是故障診斷的一個重點。振動法是應用最普遍也比較成熟的一種方法[182~186]，ingleby,m把自動分類法和模式分析用于振動診斷[187]，何正嘉應用winger時頻分布和主分量自回歸譜分析軸瓦的振動信號[188]，施維新針對一般診斷都是從征兆判斷原因的逆向推理提出了振動診斷的正向診斷法[189]。在汽輪機故障診斷中，應用熱力學分析診斷汽輪機性能故障也是一個重要手段[190~193]，另外還有油分析、聲發射法、無損檢測技術等。聲發射法主要用于動靜碰磨故障檢測[194]、泄漏檢測等。日立公司在350mw汽輪機高中壓轉子上設置試片，在兩端軸承的軸瓦處進行聲發射和記錄，診斷轉子的碰摩[195][196]。在汽輪機壽命診斷中，無損檢測技術應用相當重要，目前用到的非破壞性評價法主要包括硬度測定法、電氣抵抗法、超聲波法、組織對比法、結晶粒變形法、顯微鏡觀察測定法、x射線分析法等[21][197]。
2．3．國內在故障診斷系統設計和系統實現方面的研究
完整的汽輪機故障診斷系統，應包括數據采集、信號處理與分析、診斷和決策幾個部分，它是故障診斷技術的集中體現，我國早在80年代就開始了這方面的研究，到目前已經研制開發出了幾十種系統。
華北電力學院以模擬轉子試驗臺作為信號源對汽輪發電機組振動監測與故障診斷系統進行了研究[198]。上海汽輪機廠研究所經過多年的實驗和研究，推出了四套旋轉機械狀態監測和故障診斷系統，他們在系統硬件配置上做了較多的工作[199]。上海交通大學研制了一種熱力參數監測和故障診斷系統tpd，該系統可以提高運行可靠性、優化運行方案、提高運行效率、延長運行壽命[200]。東南大學對集成智能故障診斷系統[201~204]和遠程分布式故障診斷網絡系統[205]進行了研究。華中理工大學研究了診斷系統的功能及其實現[206]、數據的采集[207]以及遠程診斷[208][209]等問題，并開發出了多套汽輪機故障診斷系統，其中汽輪發電機組在線振動監測與故障診斷專家系統（hz-1）采用了主從機結構，可以對多臺發電機組實時監測及集中診斷；200mw單元機組狀態監測、能損分析及汽輪發電機組故障診斷專家系統采用solartron分散采集系統監測機組，集das系統、狀態監測、能損分析和故障診斷于一體[210~212]等。由清華大學、華中理工大學、哈爾濱工業大學、哈爾濱電工儀表所等院所聯合研制200mw、300mw汽輪發電機組工況監測與故障診斷專家系統（國家"八五"攻關項目）可全面監測診斷機械振動故障、汽隙振動故障、熱因素引起的故障、機電耦合軸系扭振故障、以及調節控制系統故障[213]。哈爾濱工業大學對診斷系統從數據采集到原型機理論作了很多研究[214~219]，并推出了代表性的診斷系統mmmd[220]。清華大學對診斷系統的軟件構成[221]、硬件結構與協調方法[222]、原型機系統[223~225]等，進行了一系列的研究[226]，并與山東電力科學試驗研究所合作開發出了大型電站性能與振動遠程監測分析與診斷系統，該系統由各電廠中的振動分析站、數據通訊網絡系統、遠程診斷中心（濟南市山東電力科學研究院）和遠程診斷分中心（清華大學）等四個子系統構成[227][228]。國內主要汽輪機故障診斷系統及研制單位見表1[229]。
表1國內部分研制應用的故障診斷系統及研制單位
3．汽輪機故障診斷中存在的問題
3·1檢測手段
汽輪機故障診斷技術中的許多數學方法，甚至專家系統中的一些推理算法都達到了很高的水平，而征兆的獲取成為了一個瓶頸，其中最大的問題是檢測手段不能滿足診斷的需要，如運行中轉子表面溫度檢測、葉片動應力檢測、調節系統卡澀檢測、內缸螺栓斷裂檢測等，都缺乏有效的手段。
3·2材料性能
在壽命診斷中，對材料性能的了解非常重要，因為大多數壽命評價都是以材料的性能數據為基礎的。但目前對于材料的性能，特別是對于汽輪機材料在復雜工作條件下的性能變化還缺乏了解。
3·3復雜故障的機理
對故障機理的了解是準確診斷故障的前提。目前，對汽輪機的復雜故障，有些很難從理論上給出解釋，對其機理的了解并不清楚，比如在非穩定熱態下軸系的彎扭復合振動問題等，這將是阻礙汽輪機故障診斷技術發展的主要障礙之一。
3·4人工智能應用
專家系統作為人工智能在汽輪機故障診斷中的主要應用已經獲得了成功，但仍有一些關鍵的人工智能應用問題需要解決，主要有知識的表達與獲取、自學習、智能辨識、信息融合等。
3·5診斷技術應用推廣面臨的問題
我國汽輪機診斷技術在現有基礎上，進一步推廣應用面臨的主要問題是研究開發機制和觀念問題、診斷技術與生產管理的結合問題。機制和觀念問題主要表現在：研究機構分散，不能形成規模化效應；重復性研究過多，造成人力、物力的浪費；技術研究轉化為應用產品的少；系統研究連貫性差，因而系統升級困難；應用系統的維護與服務得不到保證等。診斷技術與生產管理結合不好，表現在各種技術的相互集成性不好，與生產管理相孤立，不能創造預期的效益，使電廠失去信心。
4．汽輪機故障診斷的發展前景與趨勢
很多學者和研究人員都認識到上述問題對汽輪機故障診斷技術發展的影響，正在進行相應的研究工作。本文認為汽輪機故障診斷技術的研究將會在以下幾個方面得到重視，并取得進展。
4·1全方位的檢測技術
針對汽輪機及其系統各類故障的各種新檢測技術將是一個主要的研究方向，會出現許多重要成果。
4·2故障機理的深入研究
任何時候，故障機理的深入研究都將推動故障診斷技術的發展。故障機理的研究將集中在對漸發故障定量表征的研究上，研究判斷整個系統故障狀態的指標體系及其判斷閾值將是另一個重要方向。
4·3知識表達、獲取和系統自學習
知識的表達、獲取和學習一直是診斷系統研究的熱點，但并未取得重大突破，它仍將是繼續研究的熱點。
4．4綜合診斷
汽輪機故障診斷，將從以振動診斷為主向考慮熱影響診斷、性能診斷、邏輯順序診斷、油液診斷、溫度診斷等的綜合診斷發展，更符合汽輪機的特點和實際。
4·5診斷與仿真技術的結合
診斷與仿真技術的結合將主要表現在，通過故障仿真辨識汽輪機故障、通過系統仿真為診斷專家系統提供知識規則和學習樣本、通過邏輯仿真對系統中部件故障進行診斷。
4·6信息融合
汽輪機信息融合診斷將重點在征兆級和決策級展開研究，目的是要通過不同的信息源準確描述汽輪機的真實狀態和整體狀態。
篇2
關鍵詞： 汽輪機；振動故障；診斷技術
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
汽輪機是一種高速旋轉機械，其主要的構造部件包括轉子、轉子軸承、汽缸以及聯軸器等。由于在加工或者安裝過程中存在缺陷，將導致汽輪機在運行的過程中出現振動。根據振動的類型可以將振動分為橫向振動、軸向振動以及扭轉振動三種。而根據導致振動的激勵方式，又可以將振動分為基頻振動和二倍頻振動。其中，導致汽輪機運行不穩定或者是破壞的主要原因是由橫向振動或者是基頻振動而導致的。
1 汽輪機故障分析方法
對于汽輪機而言，其故障普遍表現為機組振動過大。在現場故障診斷中，常用到的故障分析方法便是振動分析法。
波形分析法
時間波形是最初的振動信息源。由傳感器進行輸出的振動信息在普遍情況下均為時間波形。對一些有著明顯特征的波形，可以直接用于設備故障的判斷。波形分析簡易直觀，這也是波形分析法的優勢之所在。
軌跡分析法
對于軸承座的運動軌跡而言，轉子軸心直接性地對轉子瞬時的運動狀態反應出來，并且涵蓋了很多關于機械運作情況的信息[2]。由此可見，對于設備故障的診斷，軌跡分析法的作用是非常明顯的。基于正常狀態，軸心軌跡具有穩定性，每一次轉動循環一般情況下均保持在相同的位置上，且軌跡普遍上是相互重合的。在軸心軌跡的形狀與大小呈現不斷變化的勢態時，便表現轉子運行狀態不具穩定性。面對此種情況，需進行及時有效的調整工序，不然極易致使機組失去穩定性，進而造成停車事故的發生。
頻譜分析法
對于設備故障的分析，頻譜分析法在應用方面極具廣泛性。普遍應用到的頻譜有兩種：其一是功率譜；其二是幅值譜。其中，功率譜代表在振動功率隨振動頻率的分布狀況，其物理含義較為清晰。幅值譜代表相對應的各個頻率的諧波振動分量所具備的振幅，在應用過程中，幅值譜具有直觀的特點。并且，幅值譜的譜線高度便是此頻率分量的振幅大小。總之，對于頻譜分析法而言，其目的便是把形成信號的每一種頻率成分均進行分解，以此為振源的識別提供方便。
汽輪機振動故障診斷技術探究
汽輪機存在多方面的振動故障，筆者主要對啟動過程中暖機或脹差過大等原因引起的振動、造成故障診斷準確率低的原因以及振動故障診斷步驟三大方面進行探究。
啟動過程中暖機時間不夠或脹差過大而引起的振動分析
啟動過程中暖機或脹差過大而引起的振動極具明顯性。汽輪機在啟動及停止過程中，轉子和氣缸的熱交換條件是有所區別的。所以，兩者之間在軸向形成的膨脹也有所區別，即為出現相對膨脹現象。所謂的相對膨脹又可稱之為長差。通過脹差的大小，能夠反映出汽輪機軸向動靜間隙的改變狀況。為了讓由軸向間隙改變進而引起的動靜摩擦得到有效規避，不但需要對脹差進行嚴密監視，還需要充分認識到脹差對汽輪機運行所造成的嚴重影響。我們知道，機組從升速至定速過程中，時間短，蒸汽溫度及流量基本上沒有發生改變，因此對脹差造成的影響只能在定速之后才能夠很好地反映出來。定速之后，脹差所增加的幅度比較大的，并且持續時間長。另外，基于低負荷暖機階段，蒸汽對轉子及氣缸的加熱程度較為激烈。大致上分析，造成機組暖機或者脹差的原因主要有：凝汽器真空的改變、暖機時間的長短、軸封供汽溫度的高低以及供汽時長等。因此，在機組啟動過程中，需要從三方面做好：1）在低速階段進行聽音；2）在高速階段對機組的振動引起足夠重視，尤為重要的是在過臨界的狀況下，如果振動超標，是不能夠硬闖的；3）當機組并網之后，因為汽缸溫度較低，額轉子膨脹又比氣缸要打，所以要以差脹的狀況為基礎，進而對進汽溫度進行有效控制，并使低負荷暖機得到有效保證。
造成故障診斷準確率低的原因分析
在汽輪機中，振動診斷技術當前已經得到廣泛的應用。造成故障診斷準確率低的原因表現在三個方面：1）對振動特征的掌握程度不夠；2）在認識上對故障機理存在偏差；3）只重視直觀的故障，對內部故障不深入了解。并且，在實際應用中，如果遇到振動故障，作業人員只是憑借自身的經驗進行處理。然而振動診斷的實際價值之所在便是對振動狀況進行有效規避。如果故障診斷的準確率大于50%，便說明消除振動的指導作用極具明顯性。如果準確率只在20%至30%之間，那么說明消除振動的效果不具良好性，甚至可能是一種誤導。對于汽輪機的振動故障診斷，常用的兩種方法便是正向推理法與反向推理法。在對機組振動故障正確的認識之下，適宜采用正向推理法。但從實踐情況上分析，對于振動故障診斷并不經常使用正向推理法。因此，便經常性采用反向推理法。該方法是根據振動的特征進行分析，并對故障的特點進行反推，以此獲取多種結論，讓振動故障在引導之下得到處理。此種方法會使故障診斷的準確率大大降低。
振動故障診斷步驟分析
對傳統故障診斷的方法進行改善是使診斷故障診斷準確率得到提升的有效策略。若想要使診斷故障準確率大大提升，還需要進行充分做好以下步驟：1）首先對振動的種類進行確認。主要是對振動頻譜及外在特征進行觀察，進而將各類振動進行有序的分類。將所存在的故障的原因充分確認之后，再實施判斷措施；2）先對軸承座剛度進行檢查，看是不是正常，然后對激振力故障原因進行分析；3）對轉子進行檢查，檢查是不是存在不平衡力、不平衡電磁力以及平直度偏差等故障，進而對基于穩定的普通強迫振動是否存在進行確認，最終使故障類型能夠得到有效診斷。 3 汽輪機振動故障診斷實例分析
實例概況：以某熱電廠4#汽輪發電機組為實例，它是由上海汽輪機廠所生產的50 MW汽輪發電機，其型號為C50-90/1.2-1，并且是單缸沖動一級調整抽汽凝汽式機組，在配裝方面，配置了由上海電機廠生產的發電機，其型號為QFs-60-2。
振動情況：此機組在運作過程當中有3#瓦軸向振動偏大的現象存在，高達20 mm/s，經過反復檢查后依舊沒有找出其中的原因[3]。
診斷：3#瓦軸向振動的主頻率為50 Hz，據分析可知為普通強迫振動。造成普通強迫振動存在兩方面的原因：其一，軸承座動剛度偏低；其二，激振力偏大。
處理因素：通過對3#瓦軸承座檢查發現軸承座存在多方面的問題，主要有球面墊鐵接觸性能不良、軸承緊力不夠、地腳螺栓較為松動以及軸承座墊片不具合理性等。其中，在對壓軸承緊力進行檢修時發現，軸承體球面和球面座兩者間有0.02毫米的間隙，軸承蓋和軸承體兩者間有0.15毫米的間隙。此機的檢修標準在軸承體球面和球面座兩者間為0.02毫米到0.04毫米時呈過盈狀態；軸承蓋和軸承體兩者間在0.02毫米到0.05毫米時呈過盈狀態。由此可見，整個軸瓦的緊力明顯不夠，且垂直方向沒有辦法對振動進行控制。
故障診斷結論：通過數據分析可知，在垂直振動的差異達到兩倍的情況下，軸向振動可達到9 mm/s；在垂直振動的差異振動比較小的情況，軸向振動便偏小。振動故障出現后，不能僅靠現場動平衡進行解決，應該對問題的根源進行嚴謹分析，然后對問題進行有效解決。
結束語
通過本文的探究，充分認識到造成故障診斷準確率低的現象存在三方面的原因，分別為：對振動特征的掌握程度不夠、在認識上對故障機理存在偏差、只重視直觀的故障，對內部故障不深入了解。因此充分掌握汽輪機振動故障診斷技術便顯得尤為重要。最后筆者通過實例進行深入分析，希望以此為今后關于汽輪機振動故障診斷技術的研究提供一些具有建設性的參考依據。
參考文獻
[1]謝亮.汽輪機振動故障診斷技術探討[J].科技傳播，2011（07）.
篇3
[關鍵詞] 汽輪機 軸瓦 冷油器 油泵
汽輪機軸瓦損壞及燒損，大部分情況是油工作失常造成。發電機密封瓦發生損壞與密封油系統工作不正常有關，所以汽輪機組的運行中及時發現和處理油系統的故障，對機組安全穩定運行至關重要，否則造成汽輪機組燒瓦事故，給設備檢修帶來困難，同時不能正常并網運行，影響電網的質量，給發電廠造成重大的經濟損失。
一、軸瓦燒損的事故象征
1、軸承軸瓦烏金溫度，油溫度升高超限。
2、機組振動增大，軸瓦冒煙。
3、汽輪機軸向位移增大，若超過規定值，在軸向位移保護或超過推動瓦溫度高值保護動作，使汽輪機組跳閘。
4、發電機空側或氫側密封油溫升高。
二、軸瓦損壞的原因
1、運行中冷油器銅管發生泄漏，使油位下降，造成油泵不能正常工作。
2汽輪機水擊或蒸汽帶水進入汽輪機或因蒸汽品質不良使葉片結垢，從而造成汽輪機軸向推力增大，使推瓦過負荷。
3、汽輪機運行中進行油系統切換時發生誤操作。
4、冷油器冷卻水調整門自動失靈，門柄脫落，卡澀造成油溫度升高。
5、冷油器水室積聚空氣，使冷油器落水，或冷油器銅管結垢，阻礙傳熱使油溫升高。
6、油質不良，雜質超標，使油濾網堵塞，油壓下降。
7、機組發生異常振動，使油模破壞，造成軸瓦烏金磨損。
8、油泵工作失常或廠用電中斷，直流油泵未及時投入。
9、油箱油位過低，使射油器進入空氣，造成油泵工作不正常。
10、備用油泵和逆止門不嚴，造成油壓下降。
11、油系統管道焊口及法蘭結合面發生漏油，使油位迅速下降。
12、油系統上過壓閥誤動作。
13、運行中軸封壓力調整不當，造成汽輪機油中經常帶水，使油質乳化變質。
14汽輪機高中低壓缸軸封向外漏氣量大，使軸承溫度升高，造成軸承溫度升高。
15、冷油器停運檢修后投入時油側空氣未放凈，或充油過快，使油壓急降，或先投冷油器側，水側投入過慢或水側門開的小使油溫升高。
16、機組啟動定速后，停止高壓油泵使未監視油壓變化，當出現射油器工作失常，或主油泵出口逆止門卡澀，使主油泵失壓，而低壓油泵又未聯動，或油泵延時聯動。
17、安裝或檢修時，雜物留在油系統中，造成進油系統堵塞。
18、冷油器冷卻水濾網，管板堵塞，冷卻水壓力過低，使冷油器出口油溫升高。
19、密封油系統油壓調整門，差壓調整門失靈、卡澀，造成密封油壓下降，或空氫側壓不正常，使油漏至發電機中，造成主油箱油位低。
20、密封油系統漏油，使油箱油位低，造成密封油泵不打油。
21、汽輪機轉子接地不良，產生軸電流擊穿油膜。
22、頂軸油泵使用不當，汽輪機大軸未頂起轉盤車。
三、防止軸瓦燒損的技術措施
根據上述對軸瓦損壞原因及危害的分析，所以應采取下面的防范措施：
1、運行人員認真執行規程規定，定期試驗高壓備用油泵，頂軸油泵及低壓交直油泵，低油壓保護試驗應良好。
2、冷油器進出口門應持有明顯禁止操作警告牌，運行中切換冷油器和密封油系統的供油及濾網切換，應由運行負責人主持，在班長監護下按操作票進行，在操作的過程中認真監視各油壓的變化情況，有發現異常應立即停止操作，恢復原來運行方式。
3、在進行供油系統的操作時，要放凈待投入冷油器及濾網的積存空氣后，再切換冷油器，過濾網及油管的高處應設有放空氣門。
4、機組啟動前向油系統供油時，應先啟動低壓油泵，并通過壓縮線排供油系統的積存的空氣，然后再啟動高壓油泵。
5、機組定速后，停止高壓油泵時，應慢慢關閉高壓油泵出口，認真監視油泵出口油壓及油壓的變化情況，發現油壓變化異常應立即開啟高壓油泵口門，查明原因后再停止高壓油泵。
6、油系統的所有閥門應裝設明桿閥門，以便識別其開關狀態，并且應有開關方向指示標示及手輪制動裝置及各閥門應水平裝設，以防門芯脫落造成斷油，
7、主油箱油位應保持汽輪機規程規定的數值，濾網前后油位差超過規定值時應及時清掃濾網。
8、油壓應保持在規程規定的范圍內運行
9、加強對軸瓦各測點的監視，汽輪機軸承應裝有防止軸電流的措施，軸承油的進出口和軸瓦烏金上應裝設溫度測點并且牢固。
10、停機前，除事故情況之外，應先做高低壓油泵的啟動試驗且試驗良好后，啟動低壓油泵后油壓正常后在打閘停機。
11、在機組啟停的過程中，要及時調整油溫，保持在規程規定的范圍內。
12、油系統的安裝檢修時要認真執行工藝要求，防止軸瓦運行中竄動。
13、油系統大修時，加強管理，清掃油系統時要清點工具，將破布及棉紗等雜物清掃干凈
14、油管路要固定牢固，防止油管路振動，產生相對摩擦，以之漏泄或斷裂。
四、油系統的故障的事故處理
1、機組運行中發現油壓下降，油量減少及主油泵內聲音異常，立即啟動輔助油泵，緊急停機。
2、油壓和油位同時下降，表明主油泵后管路漏油嚴重。應及時檢查，如果外部管路漏油及時堵漏，同時補油，外部無漏油油，檢查運行冷油器冷卻水中是否有油花，如判斷冷油器有油花，將泄漏的冷油器停止運行，認真監視油位及油壓的變化，如果漏油不能及時消除或油位已降至 許的最低油位時，啟動低壓油泵，打閘停機。
3、油壓降低，油位不變化，立即啟動低壓油泵，同時檢查油壓下降的原因，備用油泵逆止門不嚴等要及時處理。
4、機組任意軸承回油溫度超過75度立即打閘停機。
5、推力瓦溫度超過85度立即打閘停機。
6、回油溫度升高，軸承內冒煙立即打閘停機。
7、油泵啟動后油壓低于規程規定的允許值立即打閘停機。
五、哈爾濱熱電廠汽輪機油系統失常的案例分析
1996年4月#3機運行發現油位下降，經檢查是#3機#1冷油器水側有油花，運行人員進行冷油器的切換，在切換的過程油位下降快，車間技術員到現場時發現主油箱油位到低位，立即開啟主油箱補油門，主油箱油位補到正常值。冷油器切換恢復原來方式，避免一次停機燒瓦事故。這次事件的發生暴露的問題：#3機司機監盤不認真，不掌握停止冷油器時對哪些參數有影響，只注意監視油壓變化，不注意主油箱油位的變化，操作人員不認真執行操作票，更沒有認真對照設備的名稱，誤將沒漏的冷油器停止，是造成主油箱油位下降的主要原因。汽機運行通過這次事件要吸取教訓，加強對運行人員培訓，認真執行操作票制度，認真執行四對照制度，認真執行操作監護制度，在設備運行中油系統的操作必須嚴密監視油位及油壓的變化，且緩慢地進行操作，發現油位及油壓有異常變化立即停止操作，查明油原因。
2009年7月29日，#8機因#8爐滅火造成軸瓦斷油燒瓦事故。主要原因是機組跳閘后交、直流油泵未聯動投入，值班員未檢查油泵聯動情況，認為以前機組跳閘，油泵都能聯動投入。這次#8機組運行中沒有檢查發現低油壓聯動保護沒投入，不認真執行安全工作規程及技術規程，定期工作未認真做，管理存在漏洞。通過這次事故要吸取教訓：加強對運行人員對運行人員技術培訓及認真執行各種規章制度。
參 考 文 獻
[1]國家電力公司華東公司 發電廠集控運行 中國電力出版社 2006
篇4
關鍵詞：火力發電；汽輪機；現場安裝；技術改造
中圖分類號：TM611 文獻標識碼：A
1 火力發電汽輪機的安裝標準
要想對火力發電汽輪機現場安裝進行合理的技術改造，我們首先要了解火力發電汽輪機正確的安裝標準。一般汽輪機的安裝有如下幾點標準：
1.1 對于汽輪機設備的組成，設備的工作性能和工作原理進行必要的掌握。
1.2 對于汽輪機級性能指標、工作原理和熱力設計方法進行必要的掌握。
1.3 對于汽輪機本體以及所配套的裝置的特點和指標進行必要的掌握。
1.4 對于汽輪機主要零部件的結構組成和使用強度特點，汽輪機的使用壽命進行必要的掌握。
1.5 對于汽輪機的調節原理，機組的自動調節特點，以及靜態特性進行必要的掌握。
2 火力發電汽輪機的基本技術性能標準
2.1 燃氣輪機 型號 PG9161 E
額定功率 135MW，額定排氣溫度 544℃
發電機：額定容量 153MVA
2.2 余熱蒸汽鍋爐 型式一雙壓 強制循環 立式
高壓蒸汽出口壓力/溫度-8.75Mpa " 521!
高壓蒸汽出口流量-182t/h
低壓蒸汽出口壓力/溫度-0.689Mpa/248#C
低壓蒸汽出口流量-45.5t/h
2.3 蒸汽輪機 額定功率凝汽工況/抽汽工況 65/40MW
高壓缸迸汽壓力/溫度-8.38Mpa/518#C
高壓缸進汽流量-182t/h
低壓缸進汽壓力/溫度-0.689Mpa/248#C
低壓缸進汽流量-45.5t/h
額定采暖抽汽壓力/溫度-0.311Mpa/146#C
額定采暖抽汽流量-181.5t/h
排汽壓力-5.11kpa
2.4 發電機 額定容量-82MVA
3 火力發電汽輪機的安裝范疇和注意事項
3.1 汽輪機的安裝范疇
3.1.1 土石方開挖、特殊基礎施工、主廠房框架、汽機基礎施工、煤斗施工、預應力構件施工及吊裝、煙囪施工、冷卻塔施工、大型水工建筑及輸卸煤系統施工等。
3.1.2 鍋爐組合場布置和組件劃分及組合吊裝、保溫、焊接工藝、水壓試驗、化學清洗和主要輔助設備安裝等方案。
3.1.3 汽機安裝、發電機定子運輸起吊、發電機穿轉子、主要輔助設備安裝、油系統安裝、高壓管道安裝。
3.1.4 大型變壓器運輸、就位、吊罩檢查、大型電氣設備干燥、新型母線施工、新型電纜頭制作、新型電氣設備安裝、電子計算機及新型自動化裝置安裝、調整試驗等方案。
3.2 火力發電汽輪機安裝時的注意事項
一般現有的汽輪機的發電機組其構成情況一般都是由多種轉子和多種氣缸相結合、動靜不同部件相結合的方式構成的。經由這種構成情況組合成為一種大型的旋轉軸系。在進行安裝的過程中，為了確保撓度曲線的形成，我們需要根據實際的運行要求，隨時調整軸系轉子的支撐度，從而最終實現動態部件與靜態部件相對位置的合理性。這一點在安裝的過程中我們需要特別留意。在對汽輪機機組進行安裝之前我們首先進行細致的檢查，主要是檢查所需設備、材料、工器和一些用于測量的計量器等等。這樣做的目的是確保產品的合格率，嚴格杜絕不符合要求的產品進入安裝過程，從而保證安裝的質量。安裝進行的過程中為了保證數據的有效獲得就要保證汽輪機軸系的位置正確無誤。另外，在安裝進行的過程中認真細致的比對各項安裝要求和技術標準，以便隨時調整和調試汽輪機各個部件的相對位置也是十分重要的。這樣做既可以使汽輪機機組各個動態和靜態的位置準確無誤的進行一致性連接，又可以控制和降低靜態部件的調整率，也同時降低了工作量。最后，還需對安裝進行過程中的不同工種的接續工作加以重視，嚴格杜絕不符合標準的工具和零件在連續工作時，流入下一道工序。不符合標準的應堅決不予轉接。
4 火力發電汽輪機現場安裝時的技術改造
4.1 關于基礎澆灌
在汽輪機的基礎澆灌階段我們常常遇到下面這樣的問題：首先是尺寸的問題。例如在下缸電機端與調節閥端的對位時發現橫向錨同板出現尺寸錯誤，主要是尺寸偏小，這直接導致了汽輪機機組運行時錨同板的凸出部分不能滿足機組實際運行時氣缸的膨脹要求，進而出現了問題。在這個問題的處理上我們通常采用打磨的方法，即把氣缸調開，對尺寸錯誤的錨同板的凸出部分進行手工打磨的方法，以求達到增大錨同板與氣缸膨脹間隙的作用。這樣做雖然可以解決問題，但是工序過于復雜，不僅增大了工作量而且耽誤了大量寶貴時間。為了更好的解決這個問題，我們要從細節做起，從技術層面對問題加以改造。分析問題作為技術人員我們其實不難發現，在汽輪機的機組配置中前軸承座的臺板和支架以及下缸電機臺板的固定螺栓規格是不同的。所以，在進行制作前就要求技術人員嚴格按圖紙尺寸操作。首先要看清圖紙，避免尺寸的混淆和錯誤，可以在制作前進行預制。下部螺母應有防脫措施，在進行地腳螺栓的預埋時，要對標高、中心和垂直度的參數加以控制。另外，直埋件的中心參數必須嚴格控制。在進行數據測量的時候應考慮到溫度的影響，測量時間盡量選擇每天的同一時段進行。還需要特別注意的是低壓缸和錨板預埋時要對數據，尤其是垂直度和偏斜度參數要嚴格控制。
4.2 關于臺板的就位和檢查
在汽輪機臺板就位的檢查中，我們也可以通過簡便的技術手段實現。即在安裝的過程中不研磨臺板接觸面，只對臺板與氣缸之間的間隙進行檢測，間隙不大于0.05mm即可初步認定合格。具體的方法是，將氣缸進行180℃的反轉后，將平板壓在氣缸下，初步查看臺板的接觸情況，如無太大偏差即可。如果臺板出現小的間隙，我們可以通過上緊地腳螺栓，打緊墊鐵的方式對臺板的縫隙進行適當調整。
4.3 關于軸系的找正
在軸承的找正中合理的進行組合軸承的找正，通過技術手段實現汽輪機安裝期的縮短。如落地式軸承可先進行軸系找正后再與氣缸組合。整個軸承系統的找正工作在軸承初步找正后即可開始。在軸承找正的過程中需要注意找正的一些基準數據，如各個軸承的標高，低壓轉子前后軸頸揚度值等。這樣做的目的是為了保證對輪中心和張口的合格。這里需要注意的是一般情況下高中壓缸的重量會對低壓轉子的軸頸揚度產生影響。所以，在高中壓缸未就位時就應使低壓轉子調閥端軸頸揚度數值比電機端要大1格到兩格。另外，由于各個轉子在出廠前廠家一般都會對其輪圓周做上明顯的標記，所以在找中心和連結對輪時要使標記對齊。軸系在找正過程中要注意各個階段數據的不同變化，軸系找正的復查工作可以安排在氣缸適扣蓋時進行。
4.4 關于氣缸組合就位
高壓，中壓壓缸為整體結構，分為上下兩部分。低壓外缸又分為前、中、后三段，在安裝的過程中需要在現場進行整體組合，組合的合理性十分重要。一般情況下我們可以用先中間后兩邊的方法進行組合。下缸組合完成后再開始組合上缸。臨時用來支撐固定的端點應在氣缸全部組合好后再進行切割處理。在氣缸組合完成后，針對氣缸的接縫處，如無需焊接的則以密封涂料進行密封。低壓內缸還需要考慮就位后抽氣口與排氣裝置的內部焊接問題，如覺得難度較大，則可以事先在2號內缸的抽氣口焊接一節短管，以減輕排氣的難度。
結論
通過分析和實踐可以證明為了保證火力汽輪機組在投入使用后能夠安全、平穩的進行工作就必須對汽輪機安裝的技術性改造加以明確。對于汽輪機組安裝的相關標準和技術參數需要確實掌握。通過分析，使用合理的技術手段解決問題，從而提高工程的完成率和速度，并且為汽輪機組的后期調試及其它的問題提供實踐和理論方面的依據。
參考文獻
[1]戎英偉，孫樹平.火力發電廠汽輪機現場安裝技術性改造[J].中國科技博覽，2011(18）.
篇5
關鍵詞 汽輪機；振動故障；診斷技術
中圖分類號：TK268 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）15-0033-02
長久以來，能源化工行業對汽輪機投入了較為廣泛的使用，并且取得了顯著的成果[1]。例如：在熱能發電裝置當中，汽輪機利用鍋爐燃煤產生高壓過熱蒸汽，進而驅動發電機進行發電，此舉措能夠取得良好的經濟效益。但是由于汽輪機的組成結構極具復雜性，導致在運作過程中出現故障的頻率較高。鑒于此，本課題對“汽輪機振動故障診斷技術”進行研究具有尤為深遠的重要意義。
1 汽輪機故障分析方法
對于汽輪機而言，其故障普遍表現為機組振動過大。在現場故障診斷中，常用到的故障分析方法便是振動分析法。
1.1 波形分析法
時間波形是最初的振動信息源。由傳感器進行輸出的振動信息在普遍情況下均為時間波形。對一些有著明顯特征的波形，可以直接用于設備故障的判斷。波形分析簡易直觀，這也是波形分析法的優勢之所在。
1.2 軌跡分析法
對于軸承座的運動軌跡而言，轉子軸心直接性地對轉子瞬時的運動狀態反應出來，并且涵蓋了很多關于機械運作情況的信息[2]。由此可見，對于設備故障的診斷，軌跡分析法的作用是非常明顯的。基于正常狀態，軸心軌跡具有穩定性，每一次轉動循環一般情況下均保持在相同的位置上，且軌跡普遍上是相互重合的。在軸心軌跡的形狀與大小呈現不斷變化的勢態時，便表現轉子運行狀態不具穩定性。面對此種情況，需進行及時有效的調整工序，不然極易致使機組失去穩定性，進而造成停車事故的發生。
1.3 頻譜分析法
對于設備故障的分析，頻譜分析法在應用方面極具廣泛性。普遍應用到的頻譜有兩種：其一是功率譜；其二是幅值譜。其中，功率譜代表在振動功率隨振動頻率的分布狀況，其物理含義較為清晰。幅值譜代表相對應的各個頻率的諧波振動分量所具備的振幅，在應用過程中，幅值譜具有直觀的特點。并且，幅值譜的譜線高度便是此頻率分量的振幅大小。總之，對于頻譜分析法而言，其目的便是把形成信號的每一種頻率成分均進行分解，以此為振源的識別提供方便。
2 汽輪機振動故障診斷技術探究
汽輪機存在多方面的振動故障，筆者主要對啟動過程中暖機或脹差過大等原因引起的振動、造成故障診斷準確率低的原因以及振動故障診斷步驟三大方面進行探究。
2.1 啟動過程中暖機時間不夠或脹差過大而引起的振動分析
啟動過程中暖機或脹差過大而引起的振動極具明顯性。汽輪機在啟動及停止過程中，轉子和氣缸的熱交換條件是有所區別的。所以，兩者之間在軸向形成的膨脹也有所區別，即為出現相對膨脹現象。所謂的相對膨脹又可稱之為長差。通過脹差的大小，能夠反映出汽輪機軸向動靜間隙的改變狀況。為了讓由軸向間隙改變進而引起的動靜摩擦得到有效規避，不但需要對脹差進行嚴密監視，還需要充分認識到脹差對汽輪機運行所造成的嚴重影響。我們知道，機組從升速至定速過程中，時間短，蒸汽溫度及流量基本上沒有發生改變，因此對脹差造成的影響只能在定速之后才能夠很好地反映出來。定速之后，脹差所增加的幅度比較大的，并且持續時間長。另外，基于低負荷暖機階段，蒸汽對轉子及氣缸的加熱程度較為激烈。大致上分析，造成機組暖機或者脹差的原因主要有：凝汽器真空的改變、暖機時間的長短、軸封供汽溫度的高低以及供汽時長等。因此，在機組啟動過程中，需要從三方面做好：1）在低速階段進行聽音；2）在高速階段對機組的振動引起足夠重視，尤為重要的是在過臨界的狀況下，如果振動超標，是不能夠硬闖的；3）當機組并網之后，因為汽缸溫度較低，額轉子膨脹又比氣缸要打，所以要以差脹的狀況為基礎，進而對進汽溫度進行有效控制，并使低負荷暖機得到有效保證。
另外，對于在機組啟動過程中，如果造成脹差大的現象，那么主要的處理方法有：1）對主蒸汽溫度進行檢查，看看是否過高，在必要的情況下與鍋爐操作人員聯系，對主蒸汽溫度適當地降低；2）讓機組能夠在穩壓轉速與穩壓負荷的情況下進行暖機；3）對凝汽器真空進行適當地提升，并對蒸汽流量適當減小；4）提升汽缸與法蘭加熱進氣量，讓汽缸能夠快速脹出。
2.2 造成故障診斷準確率低的原因分析
在汽輪機中，振動診斷技術當前已經得到廣泛的應用。造成故障診斷準確率低的原因表現在三個方面：1）對振動特征的掌握程度不夠；2）在認識上對故障機理存在偏差；3）只重視直觀的故障，對內部故障不深入了解。并且，在實際應用中，如果遇到振動故障，作業人員只是憑借自身的經驗進行處理。然而振動診斷的實際價值之所在便是對振動狀況進行有效規避。如果故障診斷的準確率大于50%，便說明消除振動的指導作用極具明顯性。如果準確率只在20%至30%之間，那么說明消除振動的效果不具良好性，甚至可能是一種誤導。對于汽輪機的振動故障診斷，常用的兩種方法便是正向推理法與反向推理法。在對機組振動故障正確的認識之下，適宜采用正向推理法。但從實踐情況上分析，對于振動故障診斷并不經常使用正向推理法。因此，便經常性采用反向推理法。該方法是根據振動的特征進行分析，并對故障的特點進行反推，以此獲取多種結論，讓振動故障在引導之下得到處理。此種方法會使故障診斷的準確率大大降低。
2.3 振動故障診斷步驟分析
對傳統故障診斷的方法進行改善是使診斷故障診斷準確率得到提升的有效策略。若想要使診斷故障準確率大大提升，還需要進行充分做好以下步驟：1）首先對振動的種類進行確認。主要是對振動頻譜及外在特征進行觀察，進而將各類振動進行有序的分類。將所存在的故障的原因充分確認之后，再實施判斷措施；2）先對軸承座剛度進行檢查，看是不是正常，然后對激振力故障原因進行分析；3）對轉子進行檢查，檢查是不是存在不平衡力、不平衡電磁力以及平直度偏差等故障，進而對基于穩定的普通強迫振動是否存在進行確認，最終使故障類型能夠得到有效診斷。
3 汽輪機振動故障診斷實例分析
1）實例概況：以某熱電廠4#汽輪發電機組為實例，它是由上海汽輪機廠所生產的50 MW汽輪發電機，其型號為C50-90/1.2-1，并且是單缸沖動一級調整抽汽凝汽式機組，在配裝方面，配置了由上海電機廠生產的發電機，其型號為QFs-60-2。
2）振動情況：此機組在運作過程當中有3#瓦軸向振動偏大的現象存在，高達20 mm/s，經過反復檢查后依舊沒有找出其中的原因[3]。2003年經過現場動平衡方法往聯軸節位置配置重塊，進而把振動壓至7 mm/s，但是所存在的故障依舊沒有解決。如下圖便能很好地看出瓦軸承座外特性振動的數據，其中左圖為汽輪機側，右圖為發電機側。
圖1 瓦軸承座外特性振動數據
3）診斷：3#瓦軸向振動的主頻率為50 Hz，據分析可知為普通強迫振動。造成普通強迫振動存在兩方面的原因：其一，軸承座動剛度偏低；其二，激振力偏大。
4）處理因素：通過對3#瓦軸承座檢查發現軸承座存在多方面的問題，主要有球面墊鐵接觸性能不良、軸承緊力不夠、地腳螺栓較為松動以及軸承座墊片不具合理性等。其中，在對壓軸承緊力進行檢修時發現，軸承體球面和球面座兩者間有0.02毫米的間隙，軸承蓋和軸承體兩者間有0.15毫米的間隙。此機的檢修標準在軸承體球面和球面座兩者間為0.02毫米到0.04毫米時呈過盈狀態；軸承蓋和軸承體兩者間在0.02毫米到0.05毫米時呈過盈狀態。由此可見，整個軸瓦的緊力明顯不夠，且垂直方向沒有辦法對振動進行控制。
5）故障診斷結論：通過數據分析可知，在垂直振動的差異達到兩倍的情況下，軸向振動可達到9 mm/s；在垂直振動的差異振動比較小的情況，軸向振動便偏小。振動故障出現后，不能僅靠現場動平衡進行解決，應該對問題的根源進行嚴謹分析，然后對問題進行有效解決。
4 結束語
通過本文的探究，充分認識到造成故障診斷準確率低的現象存在三方面的原因，分別為：對振動特征的掌握程度不夠、在認識上對故障機理存在偏差、只重視直觀的故障，對內部故障不深入了解。因此充分掌握汽輪機振動故障診斷技術便顯得尤為重要。最后筆者通過實例進行深入分析，希望以此為今后關于汽輪機振動故障診斷技術的研究提供一些具有建設性的參考依據。
參考文獻
[1]謝亮.汽輪機振動故障診斷技術探討[J].科技傳播，2011（07）.
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關鍵詞：汽輪機檢修；狀態檢修；研究
最近幾年，科技高速發展，此時廣大群眾的生活水平在逐漸的提升。在這種背景之下，作為為群眾提供電力的發電廠，要想獲取穩定的發展，就要符合科技發展規定，而且還要不斷的革新工藝。對于發電廠來講，它的運行必須有汽輪機參與，也就是說汽輪機的質量以及功效會對電廠的效益產生很大的影響。因此，為了提升效益，避免不利現象出現，就要認真開展檢修工作。目前常用的檢修形式是狀態檢修。該方法較之于以往的檢查不一樣的地方在于，它能夠維護設備，能夠對設備的運行狀態有一定的了解，假如設備出現了問題，我們就能夠在第一時間處理，這樣就能夠增加設備的使用時間。
1 發電廠汽輪機檢修的重要性
汽輪機作為發電廠的主要設備，它的運行情況會對整個電廠的運行有一定的影響。只有汽輪機的運行穩定了，才能夠保證供電穩定，才能夠確保電力安全。然而我們通過肉眼是無法得知汽輪機的運行是不是穩定的，必須借助于檢修活動。檢修工作的意義非常重大，具體來講，我們可以從電廠以及國家兩個層面來分析。從電廠的層面來分析，對設備開展檢修工作能夠明顯的增加它的使用時間，而且還可以確保設備的運作穩定，還能夠減少電廠的運作開支。從國家的層面上來看，定時的檢修設備能夠提升廣大群眾的生活水平，確保電力供應充足，帶動國家經濟進步。另外，檢修汽輪機的重要性還可以從電力市場的發展和經濟等因素來進行檢修價值的分析。
1.1 帶動電力行業進步
隨著經濟不斷發展，人們的生活水平提升之后，就在無形之中帶動了電力行業的發展。只有做好了汽輪機檢修工作才可以確保它的運作正常，才能夠保證電廠穩定發電。
1.2 保護生態環境
經濟發展到一定程度之后，人們的環保意識也隨之提升，目前很多行業都開始關注環保工作。比如，在電力領域人們就非常關注環保。在該領域，對于環境的制定標準有著非常嚴格的標準要求，個別企業在對電力進行控制中需要做到零排放的要求。因此，在檢修的時候，必須使用恰當的措施來運用理論知識，將其合理的運用到檢修工作之中，降低檢修工作帶來污染的幾率。
1.3 節省成本增加利潤
通過開展檢修工作，可以帶動電力行業的進步，帶動環保工作更好的開展，除此之外，它還有一定的經濟價值。具體來講，在檢修的時候，使用合理的檢修措施能夠增加設備的使用時間、降低費用、提升利潤。站在國家的層面上來看，有效的供電能夠為各個行業的發展提供電力保證，最終帶動國家經濟的進步。
2 汽輪機狀態檢修
在汽輪機的運行過程中，推進了電廠的發展道路，讓電廠能更好地適應當今的競爭，特別是現在的經濟環境下，各個電廠需要積極對汽輪機進行檢修效率的改進，采用創新先進技術更好的達到工作效率的提高，同時還可以降低成本，更好的促進電廠的發展。而如今電廠的檢修部門在對汽輪機進行檢修的方式中最常用的方式就是狀態檢修，通過此方法我們能夠很全面的得知設備運行時產生的各種問題，進而可以在第一時間之內處理問題，將損失降到最小。目前我們國家的發電廠普遍使用這種檢修方法。
2.1 狀態檢修原理
對于汽輪機來說，問題的出現通常有特定的規律，當問題出現的時候，就會以特定的形式來表現。此時工作者就可以通過它的表現來判定問題所在。舉例來看，設備在運作的時候聲音和平時不一樣時，就表示著它的零件固定的不是很牢固了，這時候我們就可以通過他的方位來判定問題所在，繼而開展檢修工作，幫助其恢復性能。通過上文我們可知設備的各種不正常的表現都能夠提示出它的問題所在，因此工作者只需要在平時多加觀察，就能夠找出問題所在，進而維修，避免不利現象出現，解決潛在的隱患。
2.2 對汽輪機的振動進行檢測
一般來說，當設備出現問題時，它的振幅以及頻率等與平時就會有很大的不同。我們通過分析這種不同之處，就能夠快速找到設備的問題所在，進而對其開展維修工作。因為設備出現故障時候的振幅等有差別，所以，許多和故障相關的數據和信息都包含在汽輪機的振動中。將這些數據收集到一起，然后通過網絡傳輸給相關人員，就能夠合理的解決問題。在具體的開展修理活動的時候，可引進數學思想，對設備開展檢修工作。修理汽輪機采用的振動檢測技術已相對成熟，而且被大量的用到設備維護工作中。
2.3 檢測油液污染情況
在檢測設備的時候，不能忽略油液污染檢測。設備在運行的時候，要不定時的檢查油液是否泄漏，是否導致了污染，結合污染情況具體判定設備的問題所在。油液的污染狀況可以作為汽輪機運行過程中的參考依據，這主要是由于所有運行的汽輪機將對油液產生不同程度的污染，這一般是設備運行時發生磨損引起的，且也可以根據油液的污染監測出設備磨損狀況，之后再通過設備磨損狀況確定出故障。
2.4 檢測葉片應力
電廠在運行的時候，最易于出現問題的機械就是汽輪機了。只要它一出現問題，電廠的整體運作就會受到很大的影響，有時候還會導致整個電廠停工。發電廠在檢修設備時，參考的因素也包括汽輪機運行中葉片的應力。而葉片是設備最薄弱的環節，因此，設備運行的時候它最易于出F問題了。所以，我們在維修設備的時候，最好是將葉片相關的信息歸攏到一起，維修葉片發生的故障，采用熱彈性力學相關知識對汽輪機葉片發生故障的原因進行分析，爭取以最短的時間獲知問題所在。
2.5 汽輪機機組對故障的反應
除了要做好上述的工作之外，還應該對設備的總體構造有很清楚的認識，確保在不改變設備總體構造的前提之下發現問題。借助結構的檢修工作，能夠明顯的提升設備的性能，避免設備出現磨損現象，最終起到提升設備效益，增加實用性的目的。通過合理的養護設備結構，能夠確保其運行穩定，成本降低，進而使得企業的利潤增加。
3 結束語
隨著我國的科技研究發展，在發電廠中采用狀態檢修法，從而對汽輪機的運行狀態提供了保障，而且也能帶動電廠發展，確保它更好的為廣大群眾服務。而且，作為電廠應該在確保國家和本單位利益不受影響的前提之下，積極開展檢修活動，從而為我國電力事業經濟發展提供良好的平臺。
參考文獻
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關鍵詞：汽輪機組；輔機；運行優化；節能改造
中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）09-0004-02
隨著時代的發展，火電安全生產越來越有保障，加之一次能源消耗面臨著緊缺危機，厲行節能工作，降低火電企業能源消耗，提高經濟效益成為了火電廠發展的主要趨勢。目前火電機組年均負荷率約為70%左右，同時由于火電機組需承擔著調峰調頻的任務，直接導致汽輪機輔機設備長時間運行處在非額定工況內，火電機組實際運行用電率也常常高于設計值。因此，加強對火電汽輪機輔機優化運行和節能技術的研究成為了火電企業節能降耗的主要發展方向。
1 輔機運行優化和節能改造的基本途徑
輔機設備綜合性能提升是對整個輔機設備的各個零部件進行綜合優化，主要表現在：對某一基礎輔機設備優化的基礎上，采用所有輔機設備系統的測量數據，對其運行狀態進行綜合判定，輔機設備性能優化計算以及優化提升技術研究等等，對整個輔機系統進行綜合考慮。采用合理的調節、控制以及運用運行等方法是提升輔機設備整體性能和輔機設備節能降耗的重要環節。
2 輔機流量調節方式的優化和節能改造分析
在火電生產的過程當中，各種輔機設備的耗電量占總發電量的比例非常大，加強對輔機設備的節能改造是實現火電生產節能降耗、降低廠用電的重要手段。傳統的輔機流量調節方式存在執行機構非線性嚴重、滯后大等問題，應用變頻調節技術則可以提高輔機設備的安全性和可靠性，減少節流損失。
2.1 變頻調速原理分析
隨著火電廠節能降耗的呼聲越來越高，出于對節能的迫切需要以及產品質量品質不斷提升的要求。采用變頻調節的方式具有操作簡易、維護量小，控制精度大等優點，逐漸取代了傳統的輔機流量調節方式。采用變頻調節其主要的原理是根據電機轉速與電源輸出頻式中，n為轉速；f為電源頻率；S為電動機的轉差率；P為電動機極對數。
應用于一臺電動機，其中的電動機極對數和轉差率是確定不變的，上式可以看出轉速和電源輸出頻率成正比例關系，通過對電源頻率的調節來改變電動機的轉速，進而實現變頻調速。
2.2 變頻節能效果分析
根據流體力學理論進行分析，流量與泵或者風機等輔機設備的轉速呈現出正比例關系，即：
式中，P為功率；P0為額定工況下的功率。
根據上述公式，以一臺水泵為例，H0為出口壓力，額定工況下，相對于的壓力、流量以及轉速分別為H1、Q1和N1。流量-轉速-壓力曲線如圖1所示。
由上述公式可以明顯看出，當轉速減少的情況下，電機能耗將會出現下降，下降速率為轉速的三次方，并為了證實變頻調速最終效率經過實際測試分析得出表1。綜合起來，如表1所示，可以看出變頻調速的節能效果十分顯著。
3 回熱加熱器優化節能運行分析
回熱加熱器是火電機組運行過程中必不可少的輔機之一，在機組正常運行的過程當中，回熱加熱器會全部投入，一旦加熱器出現故障或者損壞的情況，就有可能需要切除一個或者多個加熱器，在這個過程當中的過程中非常容易使進水流入到其它支路。當閥門關閉不嚴，高壓加熱器旁路門極有可能導致出現不同程度的泄漏，根據西安熱工研究院進行熱力實驗實測計算得出，發生泄漏的概率為71.43%，發生泄漏會導致高加的抽氣量減少，這些加熱器出在非正常的環境中運行，會嚴重影響到機組的熱經濟性。如在切除125 MW火電機組低壓加熱器的過程中，將會增大機組的能耗，在原有的基礎上增加大約0.05 g～3.00 gkW·h的標準煤耗。除此之外，泄露量越大，將會極大影響到機組的正常運行，降低了運行的安全性和經濟性。因此，要想對回熱加熱器進行節能改造，首先應該將回熱加熱器的端差控制在合理的范圍之內。
根據筆者的工作經驗，造成回熱加熱器端差過大的原因是非常復雜的，如傳熱面出現了結垢，傳熱面的阻力增加、抽汽側密封不夠完全、疏水水位偏高等，都極有可能對其造成一定的影響。在實際生產運行中，及時調整回熱加熱器疏水量維持合理的疏水水位、合理調整抽汽電動門的開度、做好回熱加熱器查漏工作等多方面解決回熱加熱器端差大問題。對回熱加熱器的節能改造重點就是通過不斷排除對其端差造成影響的因素，保持回熱加熱器端差控制在合理的范圍內，以此實現汽輪機輔機的節能運行。
4 真空系統節能優化分析
對于任何火電廠而言，真空系統是影響機組經濟運行的重要輔機設備。因此，加強對真空系統的優化改造對汽輪機組的經濟運行影響尤其關鍵。通常在汽輪機進汽參數和流量不變的情況下，凝汽器真空每提高1%，汽輪機的處理約可提高1%，煤耗降低0.8%～1%。可見，提高凝汽器的真空度，是節能降耗的一項重要措施。真空系統嚴密性、凝汽器清潔度、冷卻水流量、射水抽汽設備的正常運行是影響真空系統節能優化的主要因素。
嚴密性治理的涉及的可能泄漏設備范圍較廣，其中真空檢漏可采取停機灌水檢漏的方法，往往需要多次反復查漏，確保密封效果良好。同時，定期進行真空嚴密性試驗也是必不可少的工作。保證凝汽器清潔度的主要工作是正常投入凝汽器膠球清洗裝置，并定期投入膠球維持合理的膠球使用量。對于膠球清洗裝置所選用膠球的直徑、硬度和重度等參數應根據凝汽器實際運行情況，并相關試驗結果分析確定。在125 MW火電機組中，射水抽汽器性能影響外部因素有工作水壓力和溫度，提高射水泵射水壓力和降低射水溫度是提高射水抽汽器抽吸性能的關鍵所在。根據季節合理調節射水箱補水量從而控制射水抽汽器工作水溫度以維持合理真空是日常運行工作中的主要手段。
5 循環水泵節能優化分析
在火電機組當中，由于運行泵和備用泵組合的方式不同，加上運行泵運行方式的變化等原因，都會對水泵耗功的大小造成影響。再者，當循環水流量上升，凝汽器內部的壓力會出現下降現象。導致機組出力小幅增加，同時循環水泵的耗功也同步增加。當水流量達到一定的數值時，機組出力增加值與循環水泵耗功增加值會處在一個水平上相抵消。所以，可以認為循環水流量增大后，水泵功耗增加值與機組出力增加值之差接近為0的時候，凝汽器運行的壓力是機組運行最佳的背壓。簡單來說，若在這樣的條件下，循環水泵的運行達到了最理想的狀態。但是在實際運行過程當中是非常難以實現的，因為汽輪機組相配套的循環水泵數量都有一定的限制，在實際運行過程當中，難以實現循環水量的連續調節。在這樣的情況之下，只能通過對現有的循環水泵進行不同組合，采用組合的方式運行。采用此方法需要對不同組合循環水泵方式下的凝汽器工況性能、循環水泵流量以及功耗、汽輪機出力增加值進行試驗，根據機組的負荷以及循環水溫來計算得到機組運行最佳背壓，從而來優化循環水泵的運行。
由于季節性的變化影響循環水進水溫度的變化，從而影響循環水經濟流量的改變。實現可調節運行（可調導葉、調速電機、變頻調節）、合理組合循環水泵運行是日常機組運行的主要調節辦法。如冬季在循環水進水溫度滿足的情況下，停用工業水泵，使用循環水泵出水供循環水及工業水使用等方法從實際生產運行的各個細節里節約能耗。
6 結 語
伴隨著我國的火電機組持續增加，大部分煤炭資源將用于發電，不斷優化火電汽輪機及其輔機運行，加強節能改造力度已經成為了火電企業發展主要趨勢。文章主要對汽輪機輔機運行優化和節能技術的相關問題進行了簡單的分析探究，對當前火電廠火電機組運行節能降耗，提高機組的運行效率具有一定的意義，值得進一步推廣。
參考文獻：
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篇8
【關鍵詞】超超臨界；百萬千瓦；汽輪機；特點
近年來我國持續出現嚴重霧霾天氣，新環保法的出臺，對推廣清潔能源的生產和利用，提出了更高要求，高效潔凈燃煤發電技術將成為當今世界電力工業的主要發展方向之一。隨著1993年“600℃”鐵素體高溫材料在日本某電廠投運，標志著世界汽輪機技術的發展進入了一個新的“超超臨界參數”發展階段。本文對東方汽輪機廠設計、生產的1000MW機組，采用具有優異運行業績的成熟高、中、低壓模塊的單軸、四缸四排汽百萬等級超超臨界汽輪發電機組作一介紹。
1.超超臨界汽輪機選材特點
隨著材料研究和冶煉工藝的不斷提高，使汽輪機發電機組采用更高的蒸汽參數成為可能，更進一步地提高了機組的效率，降低了溫室氣體的排放量。東汽、日立公司在試驗研究、設計制造、安裝調試等各個環節投入了大量人力物力，東汽-日立型超超臨界汽輪機采用600℃/600℃高進汽參數，因而對關鍵高溫部套的材料及結構設計提出了極高的要求。這類部套主要包括高、中、低壓轉子、汽缸等。
1.1 高、中壓轉子選材
因高溫、高工作應力及高熱應力（尤其在啟動時），高、中壓轉子材料必須具有很高的高溫蠕變極限與疲勞極限。目前世界上這類轉子材料已成熟了三代――CrMoV、12Cr及改良型12Cr，正在發展并調試用第四代――新12Cr與第五代（奧氏體鋼、超含金）。前四代材料在汽輪機轉子上的使用溫度（指進汽溫度）大致為：CrMoV-535℃（改良型CrMoV可用至566℃）；12 Cr-593℃；改良型12Cr-620℃；新12 Cr-630℃。機組高、中壓轉子根據進汽溫度（600℃）及應力水平等實際工程因素，選用了改良型12Cr鍛鋼――即12 CrMoVNbNW。日立公司早在70年代即將開始對這種材料在600℃溫度下進行旋轉試驗。90年代已進入成熟期，最早用于日本原町電廠2號機上，其進汽參數為24.6MPa/600℃/600℃，功率為1000MW，于1998年7月投入商業運行。多年運行歷史證明該材料的成熟性。同樣的材料也用于日立公司爾后的700MW、1000MW超超臨界機組的高、中壓轉子上。
1.2 低壓轉子選材
超超臨界機組低壓缸進汽溫度因再熱溫度的提高而隨之提高，達到約390℃，需改用高純度（盡可能降低P、Sn、Sb等雜質含量）、低合金Mn、Si含量的NiCrMoV鍛鋼，日本牌號為3.5NiCrMoV，中國牌號為30Cr2Ni4MoVu。它可以在保持很低的脆性轉變溫度（FATT）同時防止等溫回火催化。
1.3 高中壓缸選材
高溫型超超臨界汽輪機中壓缸與高壓缸一樣都需要采用雙層缸結構。由于內、外缸的溫度與工作應力不同，故選材也有明顯的差別。高中壓外缸進汽部分與內缸之間的間隙較小，易受內缸熱輻射而導致溫度局部升高，故在此間隙內引入少量蒸汽對熱輻射進行隔離是必要的。高壓內缸的進汽溫度高達600℃，體積大，對剛性要求高，故應選抗蠕變強度及熱疲勞強度高的12Cr鑄鋼。高中壓外缸內壁溫度大部分均低于540℃，僅進汽區段受內缸熱輻射，局部內壁溫度可能高于570℃，在結構上采取冷卻隔離措施，使整個高、中壓外缸內壁溫度降到540℃以下，高、中壓外缸材料可選用工藝性能好且價格低廉的CrMoV鑄鋼。
2.調節級噴嘴結構特點
東汽1000MW機組采用噴嘴配汽方式，由于部分進汽的原因會對調節級動葉產生“Kick”效應，調節級動葉受到的汽流載荷如圖1所示，該“Kick”效應早已被國外公司采用水撞試驗所驗證，而且東汽也在對調節級進行的數值CFD分析中計算出了實際的氣流載荷分布情況，與試驗數據非常吻合。通過采取優化措施，對噴嘴的非進汽弧段進行結構優化，可以有效的減小“Kick”峰值載荷約20%，提高了調節級的安全裕度。該優化措施已被國外公司應用，并且取得了良好的效果，已在660MW機組上實施，因此，1000MW機組都采用該優化措施，以提高調節級動葉的安全裕度。
3.末級葉片設計特點
為滿足大容量機組需要，日立在40長葉片基礎上開發研制了43全轉速末級鋼葉片；已在日本某電廠成功投運，且運行業績優良，機組創造了日本電廠最高熱效率記錄。43葉片汽道有效長度1092.2mm，四排汽環形面積為40.44，單位面積容量（22.3MW/）處于日立給定的排汽環形面積與機組容量的相互關系的平均值附近。
3.1 動靜葉型線設計
43末級葉片靜、動葉型以具有優良氣動性能的40葉片級的靜、動葉型線為母型模化改進設計而來。靜葉片葉型是在層流葉型基礎上優化設計的新一代高效靜葉，采用可控渦彎扭成型技術；根部采用上凸子午流道，改善根部流動；出汽邊厚度采用0.38mm減小尾跡損失和動葉激振力；動葉根部葉型采用先進的有利于減少二次流損失的“K”型通道葉型，中上部葉型采用先進的適合跨音速流動的背弧斜切部分為直線的縮放通道葉型，與相應的馬赫數相適應。在動葉頂部，由于相對速度的增加，新優化設計了一段超音速縮放通道，其局部最高馬赫數達2.3，平均出口馬赫數達1.86。
3.2 43葉片的結構設計
43末級動葉片葉根采用大剛度高可靠性的叉形葉根，連接件結構采用減振效果優良的凸臺式阻尼拉筋，連接件結構采用減振效果優良的凸臺式阻尼拉筋和單層自帶冠結構。靜態時保證連接件間留有最佳安裝間隙，在一定轉速下開始接觸，在額定轉速時連接件接觸面產生一定的最佳正應力，在此正應力作用下，阻尼件將大大地消耗葉片振動能量，衰減振動，降低葉片的動應力。
4.配汽優化特點
東汽超超臨界1000MW機組配汽方式為復合配汽，在低負荷工況下運行時，四個調節閥同開節流損失大，與噴嘴配汽比經濟性差。針對大多數電廠已投運機組常年運行在50～90%負荷的情況，通過調門配汽優化以提高低負荷工況的經濟性。
1）利用機組閥門配置的優勢，實現全周進汽和部分進汽的無擾切換，獲得部分負荷條件下運行的最佳經濟性。
2）根據每個電廠的負荷情況，配合電廠進行配汽曲線的優化和運行參數的優化工作，獲得部分負荷運行的最佳經濟性。
原日立設計的配汽方式為復合配汽（部分進汽/全周進汽）。即由四個高壓油動機驅動四個高壓調節閥（每個調節閥對應一個噴嘴組），實現汽輪機的流量（負荷）調節。該種配汽方式下各閥嚴格按照預定的程序執行啟閉，升程關系固定。在啟動和較低負荷時，汽輪機采用節流調節，此時四個調節閥同時開啟，帶一定負荷后，關小、關閉部分閥門，轉為噴嘴調節。這種配汽方式其最佳負荷點在90%～100%額定負荷范圍之內，但仍然兼顧了部分負荷的運行經濟性。為減少節流損失，部分負荷采用滑參數配汽，即保持閥門開度不變，靠改變進汽壓力來改變進汽量。
與負荷指令關系曲線
東汽某百萬機組配汽方式優化后，50%額定負荷機組煤耗較原設計降低3.7g/（kW.h）；60%額定負荷機組煤耗較原設計降低2.5g/（kW.h）；70%額定負荷機組煤耗較原設計降低1.8g/（kW.h）；80%額定負荷機組煤耗較原設計降低1.2g/（kW.h）；90%以上額定負荷兩種配汽方式的機組煤耗相當。
5.結論
提高火力發電機組容量是世界眾多設備制造廠家長期科研努力的方向，是發展火力發電設備技術唯一的途徑，也對節約能源、改善環保和提高發電效率、降低發電成本起到根本性的作用。本文通過對東方引進型超超臨界百萬汽輪機組技術特點的分析，了解世界目前火力發電機組發展的最新成果和最先進的設計理念，這對我國發電設備制造業的發展和提高設計水平有著很好的借簽作用。
篇9
關鍵詞：汽輪機；控制；技術
汽輪機數字電液控制系統是以汽輪機為控制對象，運用計算機技術、自動控制及液壓控制理論，完成汽輪機調節控制和保護。汽輪機數字電液控制系統建模與仿真是研究汽輪機控制品質、部件故障對系統的影響、故障診斷和技術培訓等的有效技術手段。控制系統使得汽輪機的控制與操作更加合理、簡單、靈活，并且提高了汽輪機機組控制的可靠性和精度。
1 數字電液調節系統有著液壓調節系統無可比擬的許多優點
1.1 DEH是汽輪機的數字化電液調節系統是汽輪機組的心臟和大腦。DEH汽輪機綜合控制系統是結合先進的計算機軟、硬件技術，吸取了國內外眾多同類系統的優點，系統結構充分考慮了系統的先進性、易用性、開放性、可靠性、可擴展性、兼容性和即插即用等特性，結構完整、功能完善。汽輪機數字電液控制系統是由計算機控制部分和液壓機構組成，是目前汽輪機控制系統發展方向，它的作用就是控制汽輪機的啟動，升速，帶負荷，負荷調節，保證汽輪機組的安全運行。
1.2 數字電液控制系統可以實現自動系統控制。隨著大容量汽輪機的發展和電網峰谷差的不斷增大，對機組的調峰和調頻要求越來越高。因此，降低成本，改善機組運行的經濟性、可靠性、可調性，已成了各電廠特別是老電廠的當務之急。現代化的汽輪機生產設備， 不斷應用電腦數字化的管理和完善的服務體系，才能跟上現代社會發展的腳步。數字電液控制調節系統具有快速、準確、靈敏度高的特點，實現廠級集中控制和遠方遙調控制，可在線修改各種調節參數，有利于自動化水平的提高。其遲緩率不大于0.08%，而模擬電液調節系統的遲緩率為0.2%，最大試驗力300kN，轉速和負荷控制范圍大。轉速控制范圍50～3 500 r/min，精度±1 r/min；負荷控制范圍0～115%，負荷控制精度0.5%；調速系統遲緩率
1.3 數字電液控制系統可以部分完成各種控制回路、控制邏輯的運算。隨著大型聯合電網和現代大功率汽輪發電機組的發展，為了適應電站自動化的需要，要求裝備比以往采用的液壓機械式調節系統更為迅速，更加精確的控制系統。同時大容量汽輪機的發展，使老機組將面臨調峰和調頻，加上原來純液壓調節系統存在控制精度低、穩定性差等缺陷已不能滿足電站自動化的需要。電液調節系統，能使汽輪機的轉速或功率的實際值準確地等于給定值，靜態特性良好。機組甩負荷時，由于功率回路的切除可以防止反調，使汽輪機的轉速迅速穩定在3000r/min上。最大拉伸空間：550mm；扁試樣夾持厚度：0-18；最大壓縮空間：550mm；實現多通道的控制，完成運行過程的全自動控制、自動測量等功能，減少了機械部件之間的傳動環節，并在控制功能、控制精度和靈活性方面能充分滿足現代汽輪機控制要求，提高了機組的經濟性、可靠性和自動化水平。
2 汽輪機數字電液控制系統技術應用
2.1 DEH數字電液控制系統在300MW汽輪機上的應用。DEH控制系統是由電氣和液壓兩部分組成。該系統采集機組的轉速、功率等反映機組狀態的參數，經過分析、處理，形成機組的狀態量和控制量。以往汽輪機控制大都采用傳統的機液式或液壓式的調節、保護系統，其存在著自動化程度低、控制精度差、故障率高、操作復雜、檢修維護困難等缺點。現代汽輪機控制系統的控制策略是在傳統的基本控制策略的基礎上，考慮了電網控制，熱網控制和機爐協調控制的需要而發展起來的，數字電液控制系統DEH是現代汽輪機控制系統的典型形式。而DEH數字電液控制系統能夠精確地控制汽輪機的轉速或功率。較強的對汽輪機主機及輔機系統擴展監控的能力，主控制器采用高性能CPU，可以滿足汽輪機自啟動（ATC）的運算要求，危急遮斷系統主要用來在危急狀態下迅速關閉主調門，實現停機，以保護汽輪機的安全。另外，還可以降低熱耗，提高機組的經濟性。其閥門管理功能即單閥/順序閥切換功能，使機組在穩定運行時可選擇采用噴嘴調節方式，盡量減少了節流狀態下的閥門損失。
2.2 200MW汽輪機DEH數字電液調節系統應用。近年來隨著計算機技術的發展及用戶對自動化要求的不斷提高，中小汽輪機也陸續開始應用數字電液控制系統。200MW汽輪機電液調節系統具有及時、快速、準確、靈敏度高的特點，其遲緩率不大于0.067%。在蒸汽參數穩定的情況下，可以保證功率偏差小于1MW。當蒸汽參數處在不斷變化之中，獲得相對穩定或變化很小的蒸汽參數才是我們的目的。因此，必須掌握蒸汽參數的變化規律。其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，減少機組全周進汽，縮短啟動時間，無可動機械零件。不斷提高可靠性指標，從而使產品顯著提高。從而使機組運行減少不必要的節流損失，提高機組的熱經濟性。
2.3 3EH與CCS控制信號的聯絡。隨著工業自動化程度的不斷提高，發電廠單機容量的增大，機組自動化水平不斷提高。分散控制系統（DCS）在國內外大型發電廠的應用日趨廣泛。信號的聯絡其實質是計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一捉新型控制。從而實現了機組運行方式向單元制、協調控制的方向發展。使電動機驅動和保護、同期、快切等專用模塊，將過程控制和電氣控制融為一個整體。通過若干臺投入CCS系統運行機組實踐檢驗，證明這種傳輸方式能夠安全、有效地實現CCS、AGC控制，并獲得了很好的調節效果。 綜上所述， DEH系統的投入，使機組能夠穩定、快速地響應機組負荷指令變化，這樣才有可能進一步投入協調控制系統（CCS）和機組自動發電控制（AGC）。從而實現了控制技術與信息技術質與量的飛躍，為用戶確保了安全經濟的連續生產，獲得了廣大用戶的認可和好評。
3 結束語
隨著科學的進步，技術的完善以及使用單位人員對數字電液控制系統技術認識的提高，電液調節系統的優越性將體現得更加充分。因此，加強對數字電液控制系統研究是對我國汽輪機數字電液控制系統的發展提供參考的重要途徑。
參考文獻
[1]阮大偉.大型火電機組汽輪機數字式電液控制系統[J].熱力發電，2011，5.
篇10
關鍵詞：汽缸更換，技術改造，熱耗，效率
Abstract: HP cylinder and HP/LP rotors are replaced by dimissionioning ones for #3 unit of XX Power Plant and relevant technical renovation is performed. The comparisons on thermal consumption before/after overhaul by thermal tests show, the unit efficiency is remarkably raised after commissioning, testing and grid-connection.
Key words: Cylinder replacement, technical renovation, thermal consumption, efficiency
中圖分類號：TK26 文章標識碼：A文章編號：
某廠3號機為N100-90/535型純凝式汽輪發電機組，投產于1974年，機組設有2臺高壓加熱器、4臺低壓加熱器和1臺高脫。高加疏水逐級自流，門桿漏汽進入高脫。
2012年，該廠對該機組進行了全面技術改造，用功能正常的已退役設備進行了部分更換。經過機組試運、試驗及并網運行后，對3號機進行大修前、后熱力試驗熱耗對比，發現能夠顯著提高機組效率。
一、揭缸測繪
2012年初，該廠對低壓缸進行揭缸測繪，為技術改造拉開了序幕。揭開低壓上缸及上隔板套后發現，低壓轉子第15級動葉片有2片斷裂，斷葉片所在葉片組圍帶及相鄰葉片組圍帶損壞。測繪后機組啟動純凝運行機組負荷控制在95MW以內。
二、大修技術改造項目
2012年10月3號機大修，用該廠退役的10萬千瓦2號機組整體高壓缸和低壓轉子及隔板進行了更換，并進行了相關的技術改造。另外，還對高加盤管等進行了維修更換作業。
主要大修項目
三、大修改造后啟動運行要求
大修完成后，開機升速過程中要求參數穩定，真空要求控制在(0.066～0.08MPa)；確保脹差不超標；升速過程中，軸瓦振動超過0.03mm，過臨界轉速時軸瓦振動超過0.1mm或軸振動超過0.26mm立即打閘停機，嚴格控制機組振動情況，防止發生動靜摩擦。3號機在4次開停機高速找平衡過程中，嚴格按照規程運行參數規定試運、試驗，確保機組啟動、并網安全運行，為機組安全、高效運行打下良好基礎。
機組啟動運行正常后，運行參數的對比：各疏放水截門檢測內漏，截門前后溫差基本相近，沒有內漏截門；真空嚴密性修前180MPa/min，修后220 MPa/min。因修前沒有10萬千瓦負荷點，對90MW負荷運行參數相比，鍋爐給水溫度、凝汽器循環水溫升、端差基本一致。
四、大修試驗系統隔離及試驗數據
機組大修結束后，經過試運、試驗正常，就可以進行正式并網運行。并網運行三天后，開始進行大修后熱力試驗。
1、試驗要求
1）當系統和設備穩定運行1小時后開始記錄數據。
2）試驗期間停止一切無關操作包括系統排污、吹灰和系統補水等。
3） 給水系統要求3號機零米給水母管、13.5米給水母管解列。
4）高脫系統要求關閉3號機高脫本身汽、水平衡門，解列高脫下水母管。由本機二、三抽汽供高脫用汽，高脫再沸騰倒5號高脫帶。
5） 軸封供汽系統：軸封用汽按正常運行方式。
6）復水系統一、二號低壓加熱器串聯運行，關閉復水再循環門。
7）疏水系統：要求疏水系統按正常運行。
8）給水泵盤根冷卻水系統：給水泵盤根冷卻水由5號機帶。
9） 給水系統解列后，11號給水泵單運行。
3號機組大修前試驗于2012年8月20日08:00-16:00進行，期間共進行95MW、90MW、80MW三個工況點，試驗期間工況穩定。
3號機組大修后試驗于2012年11月11日08:00-16:00進行，期間共進行80MW、90MW、10萬千瓦三個工況點，試驗期間工況穩定。
試驗標準：參照《汽輪機熱力性能驗收試驗規程》（GB/T 8117.2-2008）；水和水蒸汽性質表IAPWS-IF97。
試驗期間運行調整：主汽溫度、壓力壓線運行。軸封供氣壓力、復水壓力均在規程規定范圍內運行。給水系統聯絡電動門均手動搖嚴，高脫排氣至脫硝系統正常運行（修前、修后高脫系統排氣一樣），供熱倒其他機組運行，試驗機組純凝工況運行，調整運行參數，使之盡可能接近設計值并保持穩定，使偏差和波動符合試驗規程要求。
運行參數波動范圍
2、大修前試驗數據及結果
3、大修后試驗數據及結果
4、 試驗熱耗對比
90MW和80MW下的試驗熱耗如下：
機組改造前、后試驗熱耗值（單位：KJ/kwh）
熱力試驗對比顯示， 80MW、90MW負荷試驗效率分別提高2.31%、2.45%。10萬千瓦負荷修正后試驗效率39.91%，較改造前設計效率38.9%提高1.0%，可降低單機發電煤耗10g/kwh，單機每年平均發電量41000萬kwh，可節約標煤4100t。
五、高加及其它改造項目分析
大修前5、6號高加上、下端差很大，尤其是5號高加下端差在95MW工況下達到39.47℃，本次大修期對高加本體進行檢查，更換部分盤型管，90MW負荷5、6號高加上端差分別下降8.82℃、0.36℃；5、6號高加下端差分別下降0.81℃、5.7℃。檢查減溫水門不嚴，減溫水流量較修前減少20.3t/h。
六、結論
該廠利用退役設備對氣缸進行改造，并進行相關的技術改造，提高機組效率，降低供電煤耗，取得了較好效果，對其它相關電廠具有很大的借鑒意義。
參考文獻
1. 李勤道 劉志真《熱力發電廠熱經濟性計算分析》北京：中國電力出版社
2. 肖增弘《火電機組汽輪機運行技術》北京：中國電力出版社
3. 徐貞喜《汽輪機設備故障診斷與預防》北京：中國電力出版社
4. 大型火電設備手冊——汽輪機 北京：中國電力出版社
