汽轮发电机组碰摩故障智能诊断技术研究

汽轮发电机组碰摩故障智能诊断技术研究

谭忠林贺庆翁沁心

（福建福清核电有限公司福建福清350318）

摘要：随着火电机组不断向大容量、高参数方向发展，汽轮发电机组动静间隙越来越小，碰摩故障发生的可能性越来越大。碰摩是汽轮汽轮机发电机组的故障中最常见的一种，对发电机组的安全、高效运行有很大的负面影响。本研究介绍了大型汽轮发电机组动静碰摩故障产生的原因及机理，并对动静碰摩的诊断以及相关措施进行探讨。

关键词：汽轮发电机组；碰摩；故障诊断

1碰摩故障研究的意义

因为电机组是燃煤电站的核心部分，汽轮通过其电机组转子的旋转负责将蒸汽的热能转换成电能。然而碰摩故障是电机组转子系统常见的故障之一。机组碰摩发生之后者将会导致机组振动过大无法正常启动和运行,严重时将会造成转子的永久弯曲,甚至造成整个机组的损坏。可想而知一旦汽轮发电机组发生故障将会导致巨大的经济损失甚至社会危害,而航空发动机如果出现故障很容易导致机毁人亡的事故。因此研究大型汽轮发电机组动静碰摩故障产生的原因、机理等有利于工作人员根据实际情况制订出有效的处理措施，对提高发电机组运行的经济型、安全性等是十分必要的。

2动静碰摩的种类及原因

2.1汽轮电机组故障类型

按照机组发生碰摩故障的碰摩方向分类,可将碰摩故障分为径向碰摩、轴向碰

摩和组合碰摩。径向：轴颈与轴瓦、轴封与转轴、隔板汽封与转轴、围带汽封或柳钉与高压內缸、油挡密封与转轴、挡汽片、发电机密封瓦、风挡等；轴向:碰摩一般情况下发生在转子上的叶轮与隔板、套装叶轮轮毅与转轴凸台,或者隔板与转轴凸台之间。为部分碰摩。按碰摩部件分类。汽轮机上容易发生碰摩的部件包括：轴颈轴瓦、轴端汽封、隔板汽封、围带汽封、挡汽片、轮盘隔板、内外油挡；发电机部分容易发生碰摩的部件包括：密封瓦、集电环碳刷、风挡等。另外,按照碰摩故障的磨损程度,碰摩故障又分为早期碰摩、中期碰摩和晚期碰摩。

2.2轮电机组故障原因

2.2.1转轴的振动过大导致动静碰摩

发生振动过大的原因可能是质量不平衡、转子永久弯曲、轴系失稳等，当振动幅度超过动静间隙时就发生转子与静子的某部位碰摩，导致振幅过大的原因有很多，如转子本身质量不均衡、转子弯曲以及轴系失稳等。

2.2.2动静间隙不足引起动静碰摩

可能当前对大型汽轮发电机组的高标准要求，动静间隙往往设计的很小，因此对安装、使用、检修的要求更高，当上下缸温差过大，使得轴封间隙减小或消失；汽缸与法兰温差过大，使得转子两端轴封上下间隙减小；轴瓦乌金磨损或烧瓦，使得轴封下部间隙消失；安装或检修时轴封间隙调得过小；汽缸膨胀偏斜，使得汽缸上的轴封发生单侧碰摩；汽缸壳体变形，使得轴封间隙减小或消失，这类故障尤其容易发生在汽缸刚性差、运行中容易发生缸体变形的机组上。在实际的机组运行中,转子与静止之间的间隙还受到凝汽器灌水、真空机缸温等因素的影响。

2.2.3非转动部件轴系不对中引起动静碰摩

当出现转子和轴承的对中状态与实际偏差很大时,将会使机组轴颈处在极端位置,使整个转子发生倾斜。这时,转子会与油挡、轴承、隔板、或汽缸、汽封等静止部件之间因间隙过小而发生动静碰摩。而非转动部件的翘曲或不对中故障也将会导致碰摩出现。

2.2.4缸体和轴承座跑偏、弯曲或者变形。

每当大型汽轮机组高压转子冷态启动时缸体膨胀，上下缸温差等参数不容易控制容易造成碰摩，久而久之导致大轴发生弯曲变形，使得碰摩现象长期发生。全国大约有近30台机组发生过这种的故障。开机过程中，上下缸温差过大，造成缸体弯曲变形，是碰摩弯轴的最重要的运行原因之一。

3动静碰摩故障的诊断

诊断汽轮发电机组动静碰摩故障的诊断是依靠着现场对各项数据的密切监视,只有通过监测机组的各项振动指标来反映机组的平衡状态,才能对机组动静碰摩故障的诊断提供依据。，即在机组运行过程中，技术人员根据其运行状态、振动情况、噪音以及其他运行参数，再以检测系统得到的振幅、频谱分析、相位分析等数据和图形进行综合分析和判断，这种诊断和分析方法简便易行而且正确率较高，但对技术人员的依赖程度较高，诊断结果的准确与否取决于技术人员的水平，除此之外诊断精度也受到限制。当然智能故障诊断应建立在完善的故障知识库的基础上，同时应具有很强的监测和诊断能力，能够融合多种类型的故障信息，实现故障模式的识别和原因、影响措施的输出。

4结论与展望

现在汽轮发电机组已经是电站设备来的电厂设备的核心部件了，进行了归纳

和总结,通过对机组动静碰摩故障的深入研究,分析了动静碰摩故障的机理、种类、原因、故障特征、诊断方法和故障消除措施。为实际机组中出现动静碰摩故障的诊断分析、处理和解决措施提供了理论指导和实际操作的参考价值。

对于汽汽轮发电机组故障诊断技术研巧展望的话是需要本文需要继续收集现场机组发生的动静碰摩故障案例,进一步来挖掘其中不同机组发生碰摩故障时的故障特征,完善机组动静碰摩故障特征库,以便更加全面、可靠地对机组碰摩故障进行识别，故障的诊断实际上是在故障征兆和故障模式间建立一种多对单或多对多的联系，要想实现自动智能故障诊断，必须依赖更加智能的方法，实现这种复杂的模式识别难题。

5结语

在实际工作中，认定发生碰摩故障，常常需要开缸处理，工作量较大，这就要求诊断的高准确性。为此，本文应用转子动力学、信号处理等多门学科知识对实验室模拟信号和现场实测数据进行分析比较，得到了有益的结论，对动静碰摩故障诊断具有一定的实际意义。大型汽轮发电机组动静碰摩不但会影响机组的运行负荷，还很可能造成严重的安全事故，因此有必要对动静碰摩产生的原因、机理做详细的分析，对当前机组运行状态进行有效检测以及数据分析，以便采取及时而有效的措施避免动静碰摩的产生或最大限度消除碰摩造成的影响。

参考文献

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