汽轮发电机故障检查分析及预防

汽轮发电机故障检查分析及预防

王玮翁沁心

（福建福清核电有限公司福建福清350318）

摘要：众所周知，电厂最核心的发电设备是汽轮发电机组，发电机组的正常运行需要多方面的机器共同运转来维护。它作为电力系统的动力源泉，其工作稳定性关系着整个电力系统的能源供应。本文主从系统论的角度分析了汽轮发电机组故障检查问题的渐进性、阶段性、不一致性、数据和信息的不充分、不可靠性等等特征。根据这些检查系统特征的需要采取了相应的预防措施。

关键词：汽轮发电机组；故障检查；预防措施

0引言

关于汽轮发电机的故障有很多问题都是很常见的，给制造商和电厂都带来了巨大损失。由于设计及工艺方面原因，特别是制造工艺和质量检验等存在问题较多，导致发电机各类事故频繁，延续时间长，性质严重，给制造商和电厂都带来巨大损失。此外，发电机的安装、检修质量、运行维护水平包括人们的责任心也存在诸多问题，这也常常成为事故发生的诱因。这些问题可能让发电机构承受巨大的经济损失，同时这些问题会减少发电机组的寿命，更有甚者，可能会对相关人员的生命造成威胁。因此汽轮机故障检查的分析研究对于提高汽轮机运行的安全性、经济性及可靠性具有十分重要的意义。

1汽轮发电机组故障检查问题的常见特征

1.1故障暴露的渐进性

故障可分为突发性和渐发性故障,突发性故障是突然发生的,发生前的征兆表现往往不明显。渐发性故障有一个发生和发展的过程,初始发生时征兆往往并不明显,难以准确判断。随着机组运行状态的变化和时间的延长,某些征兆逐步暴露出来,判断故障的把握性逐渐增大,如转子碰摩可由轻微碰摩发展到中期碰摩再到严重碰摩。

1.2故障发生的阶段性

汽轮发电机组的寿命周期可分为初期中期和后期3个阶段。在不同的阶段故障发生的原因、性质和特征是不同的。运行初期的故障主要是由于设计、制造、安装等原因引起的,中期主要是由于偶然因素引起的,后期主要是由于材料疲劳损伤等引起。从机组的运行检修周期来说,一方面在正常运行时较少发生故障,大多数故障发生在启停机过程中;另一方面某些故障只能在特定的状态下发生,如油膜振荡只能发生在转子一阶临界转速的2倍以上。

1.3故障表现的不一致性

由于机组设计、安装、检修和运行工况的差别,一方面,同一故障在同一机组不同运行工况、同型机组之间和不同型号机组之间表现特征不完全相同。例如,对于国产200MW机组,有的机组发生油膜振荡故障,有的没有发生,发生时的频率特征也不相同;另一方面,不同型号机组的故障特点并不相同,如国产200MW汽轮发电机组主要故障之一是轴系失稳,而在300MW汽轮发电机组上则很少发生。

1.4数据和信息的不可靠性

由于传感器的质量和测量技术等问题,有时候某些数据和信息并不能反映真实情况,例如某台300MW机组测量轴振动的传感器支撑杆存在48Hz左右的共振频率,由于将此时较大的振幅误认为是过临界转速时的不平衡响应,进行了几次现场动平衡也不能将较大的振动降下来。随着机组功率的增大,测点和测量数据量也迅速增加,信息不准确而造成误诊的可能性相应增大。

1.5征兆和故障的复杂映射性

征兆和故障的复杂映射性指征兆与故障之间不存在简单的一一对应关系。不同的故障可以有相同的征兆。如不平衡、不对中和转子碰摩等故障都表现出一倍频振幅较大,反过来同一征兆可以为不同的故障所有。

2汽轮发电机组故障预防措施

据故障暴露的渐进性,将不同严重程度的故障作为独立的故障看待。如将转子碰摩故障分为轻度碰摩故障、中度碰摩故障和严重碰摩故障,采用不同的征兆和检查规则。规则可信度的设置能使系统在故障的不同严重程度上进行诊断,这样,当故障表现不明显时可以进行初步诊断,得出可信度较小的诊断结论,通过调整某些参数控制故障的发展,达到故障的早期发现和预防,而当故障表现明显时,即可作出可信度较高的诊断结论。

2）根据故障发生的阶段性,对于启停机过程和正常运行分别处理。根据汽轮发电机组的运行规范,将启动过程划分为冲动转子、低速暖机、升速、中速暖机、升到额定转速、并网、加负荷等若干阶段,以便有效地排除在机组特定状态下不可能发生的故障,并主要使用自动诊断方式。在正常运行中,一般允许较长的诊断时间,可以使用对话诊断方式。

由于故障表现的不一致性,系统设计前需要详细了解机组的结构、安装、运行和检修以及历史上曾发生过的故障情况等。在知识库设计时,采用比较灵活的知识组织形式,能够考虑到故障的各种情况,并能够根据实际需要进行修改和扩充。在征兆获取和诊断推理时,根据特定机组特定故障的需要设置可以调整的参数。

由于数据存在一定的不可靠性,在知识表示和诊断推理时采取了某些预防措施。如在规则表示时尽可能以易于观测的较可靠的征兆为主,降低由不可靠征兆组成的规则的可信度。尽可能采用征兆的组合形式,减少由单一前提条件构成的规则,在计算征兆的可信度时,对数据进行预处理,消除由于传感器失效和转子测量表面存在缺陷产生的异常数据的影响等。

5）征兆和故障的复杂映射性给故障诊断带来了很大困难,不能简单地利用传统的模糊诊断方法,需要准确把握征兆与故障之间的关系,包括哪些征兆是故障存在的必要条件,哪些征兆是故障存在的充分条件。并将征兆分为主要征兆和次要征兆,主要征兆是某故障特有的征兆,在一定程度上反映了该故障的特殊性,是判断该故障是否存在的主要依据,如质量不平衡表现为转速不变时振幅和相位基本不变。

3结束语

汽轮发电机的故障问题可能会导致发电机各类事故频繁，延续时间长，性质严重，给制造商和电厂都带来巨大损失。汽轮发电机常见故障的检查分析具有很重要的意义，它可以使我们防患于未然，做好提前预防，一旦出现事故苗头也可及时予以妥善处理，避免事故进一步扩大，造成人员、设备、经济的巨大损失，为我国发电系统的电力平稳、持续和安全运营提供技术保障。

参考文献

[1]陈松平.汽轮发电机组转子裂纹故障分析及诊断方法研究[D].华北电力大学,2012.

[2]何成兵,蒋迪，张亚飞等.大型汽轮发电机组碰磨故障分析与处理[J].汽轮机技术,2013.