汽轮机技术范文
时间：2023-03-24 04:16:58
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篇1
关键词：汽轮机故障诊断监测
0．引言
二十世纪以来，随着工业生产和科学技术的发展，机械设备的可靠性、可用性、可维修性与安全性的问题日益突出，从而促进了人们对机械设备故障机理及诊断技术的研究。
汽轮发电机组是电力生产的重要设备，由于其设备结构的复杂性和运行环境的特殊性，汽轮发电机组的故障率不低，而且故障危害性也很大。因此，汽轮发电机组的故障诊断一直是故障诊断技术应用的一个重要方面。本文回顾国内外汽轮机故障诊断的发展概况，并在总结目前研究状况的基础上，指出了在汽轮机故障诊断研究中存在的问题，提出了今后在这一领域的研究方向。
1．国内外发展概况
早期的故障诊断主要是依靠人工，利用触、摸、听、看等手段对设备进行诊断。通过经验的积累，人们可以对一些设备故障做出判断，但这种手段由于其局限性和不完备性，现在已不能适应生产对设备可靠性的要求。而信息技术和计算机技术的迅速发展以及各种先进数学算法的出现，为汽轮机故障诊断技术的发展提供了有利的条件。人工智能、计算机网络技术和传感技术等已经成为汽轮机故障诊断系统不可缺少的部分。
1．1．国外发展情况
美国是最早从事汽轮机故障诊断研究的国家之一，在汽轮机故障诊断研究的许多方面都处于世界领先水平。目前美国从事汽轮机故障诊断技术开发与研究的机构主要有epri及部分电力公司，西屋、bently、ird、csi等公司[1][2]。
美国bechtel电力公司于1987年开发的火电站设备诊断用专家系统（scope）在进行分析时不只是根据控制参数的当前值，而且还考虑到它们随时间的变化，当它们偏离标准值时还能对信号进行调节，给出消除故障的建议说明，提出可能临近损坏时间的推测[3][4]。
美国radial公司于1987年开发的汽轮发电机组振动诊断用专家系统（turbomac），在建立逻辑规则的基础上，设有表征振动过程各种成分与其可能故障源之间关系的概率数据，其搜集知识的子系统具有人-机对话形式。该系统含有9000条知识规则，有很大的库容[5]。
西屋公司（whec）是首先将网络技术应用于汽轮机故障诊断的，他们在已经开发出的汽轮发电机组故障诊断系统（aid）的基础上，在奥兰多建立了一个诊断中心（doc），对分布于各地电站的多台机组进行远程诊断[5][6]。
bently公司在转子动力学和旋转机械故障诊断机理方面研究比较透彻[7]。该公司开发的旋转机械故障诊断系统（adr3）在中国应用情况良好，很受用户欢迎。
日本也很重视汽轮机故障诊断技术的研究，由于日本规定1000mw以下的机组都须参与调峰运行，因此，他们更注重于汽轮机寿命检测和寿命诊断技术的研究。日本从事这方面研究的机构主要有东芝电气、日立电气、富士和三菱重工等[8~10]。
东芝电气公司与东京电力公司于1987年合作开发的大功率汽轮机轴系振动诊断系统，采用计算机在线快速处理振动信号的解析技术与评价判断技术，设定一个偏离轴系正常值的极限值作为诊断的起始点进行诊断[11]。九十年代，东芝公司相继开发出了寿命诊断专家系统，针对叶片、转子、红套叶轮及高温螺栓的诊断探伤实时专家系统、机组性能评价系统等[12~17]。
日立公司在1982年开发了汽轮机寿命诊断装置hidic-08e[18][19]，以后逐步发展，形成了一套完整的寿命诊断方法[20][21]。
三菱公司则在八十年代初期开发了mhm振动诊断系统，该系统能自动地或通过人机对话进行异候检测并能诊断其原因，其特点是可根据动矢量来确定故障[22]。
欧洲也有不少公司和部门从事汽轮机故障诊断技术的研究与开发。法国电力部门（edf）从1978年起就在透平发电机上安装离线振动监测系统，到九十年代初又提出了监测和诊断支援工作站（monitoringanddiagnosisaidstation）的设想[23][24]。九十年代中期，其专家系统psad及其diva子系统在透平发电机组和反应堆冷却泵的自动诊断上得到了应用[25~28]。另外瑞士的abb公司、德国的西门子公司、丹麦的b&k公司等都开发出了各自的诊断系统[29~31]。
1．2．我国的发展情况
我国在故障诊断技术方面的研究起步较晚，但是发展很快。一般说来，经历了两个阶段：第一阶段是从70年代末到80年代初，在这个阶段内主要是吸收国外先进技术，并对一些故障机理和诊断方法展开研究；第二阶段是从80年代初期到现在，在这一阶段，全方位开展了机械设备的故障诊断研究，引入人工智能等先进技术，大大推动了诊断系统的研制和实施，取得了丰硕的研究成果。1983年春，中国机械工程学会设备维修分会在南京召开了首次"设备故障诊断和状态监测研讨会"，标志着我国诊断技术的研究进入了一个新的发展阶段，随后又成立了一些行业协会和学术团体，其中和汽轮机故障诊断有关的主要有，中国设备管理协会设备诊断技术委员会、中国机械工程学会设备维修分会、中国振动工程学会故障诊断学会及其旋转机械专业学组等。这期间，国际国内学术交流频繁，对于基础理论和故障机理的研究十分活跃，并研制出了我国自己的在线监测与故障诊断装置，"八五"期间又进行了大容量火电机组监测诊断系统的研究，各种先进技术得到应用，研究步伐加快，缩小了与世界先进水平的差距[32][33]，同时也形成了具有我国特点的故障诊断理论，并出版了一系列这方面的专著，主要有屈梁生、何正嘉主编的《机械故障学》[34]、杨叔子等主编的《机械故障诊断丛书》[35]、虞和济等主编的《机械故障诊断丛书》[36]、徐敏等主编的《设备故障诊断手册》等[37~50]。
目前我国从事汽轮机故障诊断技术研究与开发的单位有几十家，主要有哈尔滨工业大学、西安交通大学、清华大学、华中理工大学、东南大学、上海交通大学、华北电力大学等高等院校和上海发电设备成套设计研究所、哈尔滨电工仪表所、西安热工研究所、山东电力科学试验研究所、哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所及一些汽轮机制造厂和大型电厂等。
国家在"七五"、"八五"计划期间安排的汽轮机故障诊断攻关项目促进了一大批研究单位参与汽轮机故障诊断系统的研究与开发，许多重要成果都是在这一阶段取得的。
2．汽轮机故障诊断技术的发展
2．1．信号采集与信号分析
2·1·1传感器技术
由于汽轮机工作环境恶劣，所以在汽轮机故障诊断系统中，对传感器性能要求就更高。目前对传感器的研究，主要是提高传感器性能和可靠性、开发新型传感器，另外也有相当一部分力量在研究如何诊断传感器故障以减少误诊率和漏诊率，并且利用信息融合进行诊断。
现行的对传感器自身故障检测技术主要有硬件冗余、解析冗余和混合冗余，由于硬件冗余有其明显的缺点，因而在实际中应用较少。意大利diferrara大学的simani.s等人针对传感器故障，采用了解析冗余的动态观测器来解决透平传感器的故障检测问题[51]。加拿大windsor大学的chen,y.d等人对传感器融合技术进行研究，并在实际中得到了应用[52]。brunel大学的harris,t把神经网络技术应用于多重传感器的融合作为其研制的汽轮机性能诊断系统的技术关键[53]，pennsylvaniastateuniv.的kuo,r.j则应用人工神经网络，采用多传感器融合诊断叶片故障[54]。prock,j以及西安交通大学的谷立臣、上海交通大学的林日升等对传感器故障检测[55][56]和伪参数识别技术开展了研究工作[57]。华中理工大学的王雪、申韬、西安交通大学的常炳国等在传感器信号的可靠性[58]和采用融合技术提高传感器可靠性[59][60]方面也进行了研究。
2·1·2信号分析与处理
最有代表性的是振动信号的分析处理。目前，汽轮机故障诊断系统中的振动信号处理大多采用快速傅立叶变换（fft），fft的思想在于将一般时域信号表示为具有不同频率的谐波函数的线性叠加，它认为信号是平稳的，所以分析出的频率具有统计不变性。fft对很多平稳信号的情况具有适用性，因而得到了广泛的应用[61]。但是，实际中的很多信号是非线性、非平稳的，所以为了提高分辨精度，新的信号分析与处理方法成为许多机构的研究课题。美国俄亥俄州立大学的kim,yong.w等对传统的无参量谱分析、时-频分析、离散小波变换等作了较为深入的研究[62]。英国南安普敦大学的lee,s.k认为，任意随意性的音响和振动信号都是由不规则冲击引起的，为此他提出了用三阶和四阶winger谱来对这些信号进行分析[63]，同时还对信号中的噪声过滤提出了处理方法[64]。小波分析法的应用一直是国内外热门的研究课题[65][66]，东南大学王善永把小波分析法用于汽轮机动静碰摩故障诊断[67]，华中理工大学张桂才、东南大学王宁等把小波分析用于轴心轨迹的识别[68][69]。西安交通大学引入kolmogorov复杂性测度定量评估大机组运行状态[70]，还对fft进行改进并吸收全息谱的优点，进行轴心轨迹的瞬态提纯[71]，哈尔滨工业大学刘占生在轴心轨迹特征提取中采用一种新的平面图形加权编码法，提高了图形辨识的准确率[72]，华中理工大学李向东用降维法将轴心轨迹转化为一条角度波形，使之应用于轴心轨迹的聚类识别[73]。
2．2．故障机理与诊断策略
2·2·1故障机理
故障机理是故障的内在本质和产生原因。故障机理的研究，是故障诊断中的一个非常基础而又必不可少的工作。目前对汽轮机故障机理的研究主要从故障规律、故障征兆和故障模型等方面进行。
由于大部分轴系故障都在振动信号上反映出来，因此，对轴系故障的研究总是以振动信号的分析为主。日立公司的n.kurihara给出了振动故障诊断用的特征矩阵[74]，清华大学褚福磊对常见故障在瀑布图上的振动特征和故障识别作了研究[75]。华中理工大学伍行健也提出了用于振动故障诊断的物理模型和数学模型[76]。西安交通大学陈岳东对振动频谱进行了模糊分类[77]，上海交通大学左人和从动力学的角度研究了典型故障的响应特征[78]。清华大学张正松用hopf分叉分析法研究了油膜失稳涡动极限环特性[79]，哈尔滨工业大学毕士华对于如何识别油膜轴承的动态参数进行了研究[80]，江苏省电力试验研究所的彭达则对实际发生的油膜振荡问题进行了剖析[81]。哈尔滨工业大学武新华分析了转轴弯曲的故障特征[82]。清华大学何衍宗、东南大学杨建刚研究了转子不平衡对其他征兆的影响[83][84]。对于动静碰摩问题，epri的scheibel,john.r、西安交通大学何正嘉、西安热工研究所施维新等分别从故障特性和诊断技术方面进行了研究[85~90]，西安交通大学刘雄应用二维全息谱技术确定故障征兆[91]，东北电力学院石志标则从动力学角度分析了摩擦问题[92]，哈尔滨工业大学提出了变刚度分段线性和非线性模型[93]，并通过实验对摩擦的噪声特性进行了研究[94]。在综合振动与噪声特性的基础上，东北电力学院还开发了可对旋转机械和摩擦进行在线监测的仪器，该仪器用四个通道进行声信号检测，另外四个通道用于振动监测，可以大致确定摩擦的部位[95]。另外，李录平、张新江等对振动故障特征的提取进行了有益的研究[96~99]。
调节系统的可靠与否，对汽轮机组的安全运行具有非常重要的意义。哈尔滨工业大学的于达仁、徐基豫等在调节系统故障诊断方面作了很多研究工作，他们给出了调节系统卡涩和非卡涩原因造成故障的数学模型，并对诊断方法和诊断仪器的实现进行了探讨[100~104]。华中理工大学何映霞、向春梅等研究了对deh系统故障的诊断[105][106]，东南大学的岳振军则把频域分析的bloomfield模型引入时域，应用于调节系统在线监测[107]。
2·2·2诊断策略和诊断方法
在汽轮机故障诊断中用到的诊断策略主要有对比诊断、逻辑诊断、统计诊断、模式识别、模糊诊断、人工神经网络和专家系统等。而目前研究比较多的是后面几种，其中人工神经网络和专家系统的应用研究是这一领域的研究热点。
基于小波分析方法和神经网络建立的智能分析技术，是下一代故障检测与判定（fdi）的重要内核[108]。国内外在这方面进行了很多的研究[109~121]，目前应用最多的是前向神经网络[122]、bp神经网络[123~131]以及把神经网络与模糊诊断相结合的模糊神经网络[132~134]等。美国easthardford的depold,hans.r将统计分析及人工神经网络技术应用于过滤器来改进数据质量[135]，田纳西大学(tennesseeuniv.)将神经网络用于振动分析，识别潜在故障，并利用神经网络使被歪曲和杂入噪音的数据得到提纯[136]。美国stresstechnology.inc.的roemer,m.j把神经网络和模糊逻辑技术应用于旋转动力有限元模型，所形成的实时系统可以预测关键部件的寿命[137]。华中理工大学的何耀华用一种自组织神经网络模型与多个单一故障诊断的bp网络一起完成故障诊断的协同推理[138]，申韬则把一系列bp子网络进行集成，以解决故障分类问题[139]。臧朝平、何永勇也分别提出了多网络、多故障的诊断策略[140~142]，西安交通大学的张小栋则研究了主从混合的神经网络模型[143]。东南大学把神经网络应用于轴心轨迹识别进行故障诊断[144]。同时，神经网络还被应用于动静碰磨诊断[145]、通流部分热参数诊断[146]、机组性能诊断[147]、凝汽器的诊断[148]和热力系统的建模[149]等。
专家系统按其侧重点不同，大致可分为基于推理的专家系统（如基于神经网络的推理[150]、基于事例和模型的推理[151]等）和基于知识的专家系统[152~158]等。在专家系统中，专家知识的学习、获取，以及知识库的建立是关系到诊断准确性的重要环节。于文虎、倪维斗、张雪江、钟秉林、韩西京、刘占生、何涛等人分别就知识范围的界定[159]、知识的处理[160~163]、知识的获取[164~167]、机器对知识的自学习[168][169]以及知识库的维护[170]等进行了研究。
诊断策略的研究还有：模糊诊断用于振动故障诊断[171~172]、用于层次模型[173][174]、用于模式识别[175]、用于转子碰磨诊断[176]、用于通流部分热参数诊断[177]的研究；模糊关联度用于多参数诊断[178]；灰色理论用于故障诊断[179]；概率分布干涉模型用于诊断[180]；相关维数用于低频噪声诊断[181]等的研究。
诊断方法上的研究一直是故障诊断的一个重点。振动法是应用最普遍也比较成熟的一种方法[182~186]，ingleby,m把自动分类法和模式分析用于振动诊断[187]，何正嘉应用winger时频分布和主分量自回归谱分析轴瓦的振动信号[188]，施维新针对一般诊断都是从征兆判断原因的逆向推理提出了振动诊断的正向诊断法[189]。在汽轮机故障诊断中，应用热力学分析诊断汽轮机性能故障也是一个重要手段[190~193]，另外还有油分析、声发射法、无损检测技术等。声发射法主要用于动静碰磨故障检测[194]、泄漏检测等。日立公司在350mw汽轮机高中压转子上设置试片，在两端轴承的轴瓦处进行声发射和记录，诊断转子的碰摩[195][196]。在汽轮机寿命诊断中，无损检测技术应用相当重要，目前用到的非破坏性评价法主要包括硬度测定法、电气抵抗法、超声波法、组织对比法、结晶粒变形法、显微镜观察测定法、x射线分析法等[21][197]。
2．3．国内在故障诊断系统设计和系统实现方面的研究
完整的汽轮机故障诊断系统，应包括数据采集、信号处理与分析、诊断和决策几个部分，它是故障诊断技术的集中体现，我国早在80年代就开始了这方面的研究，到目前已经研制开发出了几十种系统。
华北电力学院以模拟转子试验台作为信号源对汽轮发电机组振动监测与故障诊断系统进行了研究[198]。上海汽轮机厂研究所经过多年的实验和研究，推出了四套旋转机械状态监测和故障诊断系统，他们在系统硬件配置上做了较多的工作[199]。上海交通大学研制了一种热力参数监测和故障诊断系统tpd，该系统可以提高运行可靠性、优化运行方案、提高运行效率、延长运行寿命[200]。东南大学对集成智能故障诊断系统[201~204]和远程分布式故障诊断网络系统[205]进行了研究。华中理工大学研究了诊断系统的功能及其实现[206]、数据的采集[207]以及远程诊断[208][209]等问题，并开发出了多套汽轮机故障诊断系统，其中汽轮发电机组在线振动监测与故障诊断专家系统（hz-1）采用了主从机结构，可以对多台发电机组实时监测及集中诊断；200mw单元机组状态监测、能损分析及汽轮发电机组故障诊断专家系统采用solartron分散采集系统监测机组，集das系统、状态监测、能损分析和故障诊断于一体[210~212]等。由清华大学、华中理工大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨电工仪表所等院所联合研制200mw、300mw汽轮发电机组工况监测与故障诊断专家系统（国家"八五"攻关项目）可全面监测诊断机械振动故障、汽隙振动故障、热因素引起的故障、机电耦合轴系扭振故障、以及调节控制系统故障[213]。哈尔滨工业大学对诊断系统从数据采集到原型机理论作了很多研究[214~219]，并推出了代表性的诊断系统mmmd[220]。清华大学对诊断系统的软件构成[221]、硬件结构与协调方法[222]、原型机系统[223~225]等，进行了一系列的研究[226]，并与山东电力科学试验研究所合作开发出了大型电站性能与振动远程监测分析与诊断系统，该系统由各电厂中的振动分析站、数据通讯网络系统、远程诊断中心（济南市山东电力科学研究院）和远程诊断分中心（清华大学）等四个子系统构成[227][228]。国内主要汽轮机故障诊断系统及研制单位见表1[229]。
表1国内部分研制应用的故障诊断系统及研制单位
3．汽轮机故障诊断中存在的问题
3·1检测手段
汽轮机故障诊断技术中的许多数学方法，甚至专家系统中的一些推理算法都达到了很高的水平，而征兆的获取成为了一个瓶颈，其中最大的问题是检测手段不能满足诊断的需要，如运行中转子表面温度检测、叶片动应力检测、调节系统卡涩检测、内缸螺栓断裂检测等，都缺乏有效的手段。
3·2材料性能
在寿命诊断中，对材料性能的了解非常重要，因为大多数寿命评价都是以材料的性能数据为基础的。但目前对于材料的性能，特别是对于汽轮机材料在复杂工作条件下的性能变化还缺乏了解。
3·3复杂故障的机理
对故障机理的了解是准确诊断故障的前提。目前，对汽轮机的复杂故障，有些很难从理论上给出解释，对其机理的了解并不清楚，比如在非稳定热态下轴系的弯扭复合振动问题等，这将是阻碍汽轮机故障诊断技术发展的主要障碍之一。
3·4人工智能应用
专家系统作为人工智能在汽轮机故障诊断中的主要应用已经获得了成功，但仍有一些关键的人工智能应用问题需要解决，主要有知识的表达与获取、自学习、智能辨识、信息融合等。
3·5诊断技术应用推广面临的问题
我国汽轮机诊断技术在现有基础上，进一步推广应用面临的主要问题是研究开发机制和观念问题、诊断技术与生产管理的结合问题。机制和观念问题主要表现在：研究机构分散，不能形成规模化效应；重复性研究过多，造成人力、物力的浪费；技术研究转化为应用产品的少；系统研究连贯性差，因而系统升级困难；应用系统的维护与服务得不到保证等。诊断技术与生产管理结合不好，表现在各种技术的相互集成性不好，与生产管理相孤立，不能创造预期的效益，使电厂失去信心。
4．汽轮机故障诊断的发展前景与趋势
很多学者和研究人员都认识到上述问题对汽轮机故障诊断技术发展的影响，正在进行相应的研究工作。本文认为汽轮机故障诊断技术的研究将会在以下几个方面得到重视，并取得进展。
4·1全方位的检测技术
针对汽轮机及其系统各类故障的各种新检测技术将是一个主要的研究方向，会出现许多重要成果。
4·2故障机理的深入研究
任何时候，故障机理的深入研究都将推动故障诊断技术的发展。故障机理的研究将集中在对渐发故障定量表征的研究上，研究判断整个系统故障状态的指标体系及其判断阈值将是另一个重要方向。
4·3知识表达、获取和系统自学习
知识的表达、获取和学习一直是诊断系统研究的热点，但并未取得重大突破，它仍将是继续研究的热点。
4．4综合诊断
汽轮机故障诊断，将从以振动诊断为主向考虑热影响诊断、性能诊断、逻辑顺序诊断、油液诊断、温度诊断等的综合诊断发展，更符合汽轮机的特点和实际。
4·5诊断与仿真技术的结合
诊断与仿真技术的结合将主要表现在，通过故障仿真辨识汽轮机故障、通过系统仿真为诊断专家系统提供知识规则和学习样本、通过逻辑仿真对系统中部件故障进行诊断。
4·6信息融合
汽轮机信息融合诊断将重点在征兆级和决策级展开研究，目的是要通过不同的信息源准确描述汽轮机的真实状态和整体状态。
篇2
关键词： 汽轮机；振动故障；诊断技术
中图分类号：F407文献标识码： A
汽轮机是一种高速旋转机械，其主要的构造部件包括转子、转子轴承、汽缸以及联轴器等。由于在加工或者安装过程中存在缺陷，将导致汽轮机在运行的过程中出现振动。根据振动的类型可以将振动分为横向振动、轴向振动以及扭转振动三种。而根据导致振动的激励方式，又可以将振动分为基频振动和二倍频振动。其中，导致汽轮机运行不稳定或者是破坏的主要原因是由横向振动或者是基频振动而导致的。
1 汽轮机故障分析方法
对于汽轮机而言，其故障普遍表现为机组振动过大。在现场故障诊断中，常用到的故障分析方法便是振动分析法。
波形分析法
时间波形是最初的振动信息源。由传感器进行输出的振动信息在普遍情况下均为时间波形。对一些有着明显特征的波形，可以直接用于设备故障的判断。波形分析简易直观，这也是波形分析法的优势之所在。
轨迹分析法
对于轴承座的运动轨迹而言，转子轴心直接性地对转子瞬时的运动状态反应出来，并且涵盖了很多关于机械运作情况的信息[2]。由此可见，对于设备故障的诊断，轨迹分析法的作用是非常明显的。基于正常状态，轴心轨迹具有稳定性，每一次转动循环一般情况下均保持在相同的位置上，且轨迹普遍上是相互重合的。在轴心轨迹的形状与大小呈现不断变化的势态时，便表现转子运行状态不具稳定性。面对此种情况，需进行及时有效的调整工序，不然极易致使机组失去稳定性，进而造成停车事故的发生。
频谱分析法
对于设备故障的分析，频谱分析法在应用方面极具广泛性。普遍应用到的频谱有两种：其一是功率谱；其二是幅值谱。其中，功率谱代表在振动功率随振动频率的分布状况，其物理含义较为清晰。幅值谱代表相对应的各个频率的谐波振动分量所具备的振幅，在应用过程中，幅值谱具有直观的特点。并且，幅值谱的谱线高度便是此频率分量的振幅大小。总之，对于频谱分析法而言，其目的便是把形成信号的每一种频率成分均进行分解，以此为振源的识别提供方便。
汽轮机振动故障诊断技术探究
汽轮机存在多方面的振动故障，笔者主要对启动过程中暖机或胀差过大等原因引起的振动、造成故障诊断准确率低的原因以及振动故障诊断步骤三大方面进行探究。
启动过程中暖机时间不够或胀差过大而引起的振动分析
启动过程中暖机或胀差过大而引起的振动极具明显性。汽轮机在启动及停止过程中，转子和气缸的热交换条件是有所区别的。所以，两者之间在轴向形成的膨胀也有所区别，即为出现相对膨胀现象。所谓的相对膨胀又可称之为长差。通过胀差的大小，能够反映出汽轮机轴向动静间隙的改变状况。为了让由轴向间隙改变进而引起的动静摩擦得到有效规避，不但需要对胀差进行严密监视，还需要充分认识到胀差对汽轮机运行所造成的严重影响。我们知道，机组从升速至定速过程中，时间短，蒸汽温度及流量基本上没有发生改变，因此对胀差造成的影响只能在定速之后才能够很好地反映出来。定速之后，胀差所增加的幅度比较大的，并且持续时间长。另外，基于低负荷暖机阶段，蒸汽对转子及气缸的加热程度较为激烈。大致上分析，造成机组暖机或者胀差的原因主要有：凝汽器真空的改变、暖机时间的长短、轴封供汽温度的高低以及供汽时长等。因此，在机组启动过程中，需要从三方面做好：1）在低速阶段进行听音；2）在高速阶段对机组的振动引起足够重视，尤为重要的是在过临界的状况下，如果振动超标，是不能够硬闯的；3）当机组并网之后，因为汽缸温度较低，额转子膨胀又比气缸要打，所以要以差胀的状况为基础，进而对进汽温度进行有效控制，并使低负荷暖机得到有效保证。
造成故障诊断准确率低的原因分析
在汽轮机中，振动诊断技术当前已经得到广泛的应用。造成故障诊断准确率低的原因表现在三个方面：1）对振动特征的掌握程度不够；2）在认识上对故障机理存在偏差；3）只重视直观的故障，对内部故障不深入了解。并且，在实际应用中，如果遇到振动故障，作业人员只是凭借自身的经验进行处理。然而振动诊断的实际价值之所在便是对振动状况进行有效规避。如果故障诊断的准确率大于50%，便说明消除振动的指导作用极具明显性。如果准确率只在20%至30%之间，那么说明消除振动的效果不具良好性，甚至可能是一种误导。对于汽轮机的振动故障诊断，常用的两种方法便是正向推理法与反向推理法。在对机组振动故障正确的认识之下，适宜采用正向推理法。但从实践情况上分析，对于振动故障诊断并不经常使用正向推理法。因此，便经常性采用反向推理法。该方法是根据振动的特征进行分析，并对故障的特点进行反推，以此获取多种结论，让振动故障在引导之下得到处理。此种方法会使故障诊断的准确率大大降低。
振动故障诊断步骤分析
对传统故障诊断的方法进行改善是使诊断故障诊断准确率得到提升的有效策略。若想要使诊断故障准确率大大提升，还需要进行充分做好以下步骤：1）首先对振动的种类进行确认。主要是对振动频谱及外在特征进行观察，进而将各类振动进行有序的分类。将所存在的故障的原因充分确认之后，再实施判断措施；2）先对轴承座刚度进行检查，看是不是正常，然后对激振力故障原因进行分析；3）对转子进行检查，检查是不是存在不平衡力、不平衡电磁力以及平直度偏差等故障，进而对基于稳定的普通强迫振动是否存在进行确认，最终使故障类型能够得到有效诊断。 3 汽轮机振动故障诊断实例分析
实例概况：以某热电厂4#汽轮发电机组为实例，它是由上海汽轮机厂所生产的50 MW汽轮发电机，其型号为C50-90/1.2-1，并且是单缸冲动一级调整抽汽凝汽式机组，在配装方面，配置了由上海电机厂生产的发电机，其型号为QFs-60-2。
振动情况：此机组在运作过程当中有3#瓦轴向振动偏大的现象存在，高达20 mm/s，经过反复检查后依旧没有找出其中的原因[3]。
诊断：3#瓦轴向振动的主频率为50 Hz，据分析可知为普通强迫振动。造成普通强迫振动存在两方面的原因：其一，轴承座动刚度偏低；其二，激振力偏大。
处理因素：通过对3#瓦轴承座检查发现轴承座存在多方面的问题，主要有球面垫铁接触性能不良、轴承紧力不够、地脚螺栓较为松动以及轴承座垫片不具合理性等。其中，在对压轴承紧力进行检修时发现，轴承体球面和球面座两者间有0.02毫米的间隙，轴承盖和轴承体两者间有0.15毫米的间隙。此机的检修标准在轴承体球面和球面座两者间为0.02毫米到0.04毫米时呈过盈状态；轴承盖和轴承体两者间在0.02毫米到0.05毫米时呈过盈状态。由此可见，整个轴瓦的紧力明显不够，且垂直方向没有办法对振动进行控制。
故障诊断结论：通过数据分析可知，在垂直振动的差异达到两倍的情况下，轴向振动可达到9 mm/s；在垂直振动的差异振动比较小的情况，轴向振动便偏小。振动故障出现后，不能仅靠现场动平衡进行解决，应该对问题的根源进行严谨分析，然后对问题进行有效解决。
结束语
通过本文的探究，充分认识到造成故障诊断准确率低的现象存在三方面的原因，分别为：对振动特征的掌握程度不够、在认识上对故障机理存在偏差、只重视直观的故障，对内部故障不深入了解。因此充分掌握汽轮机振动故障诊断技术便显得尤为重要。最后笔者通过实例进行深入分析，希望以此为今后关于汽轮机振动故障诊断技术的研究提供一些具有建设性的参考依据。
参考文献
[1]谢亮.汽轮机振动故障诊断技术探讨[J].科技传播，2011（07）.
篇3
[关键词] 汽轮机 轴瓦 冷油器 油泵
汽轮机轴瓦损坏及烧损，大部分情况是油工作失常造成。发电机密封瓦发生损坏与密封油系统工作不正常有关，所以汽轮机组的运行中及时发现和处理油系统的故障，对机组安全稳定运行至关重要，否则造成汽轮机组烧瓦事故，给设备检修带来困难，同时不能正常并网运行，影响电网的质量，给发电厂造成重大的经济损失。
一、轴瓦烧损的事故象征
1、轴承轴瓦乌金温度，油温度升高超限。
2、机组振动增大，轴瓦冒烟。
3、汽轮机轴向位移增大，若超过规定值，在轴向位移保护或超过推动瓦温度高值保护动作，使汽轮机组跳闸。
4、发电机空侧或氢侧密封油温升高。
二、轴瓦损坏的原因
1、运行中冷油器铜管发生泄漏，使油位下降，造成油泵不能正常工作。
2汽轮机水击或蒸汽带水进入汽轮机或因蒸汽品质不良使叶片结垢，从而造成汽轮机轴向推力增大，使推瓦过负荷。
3、汽轮机运行中进行油系统切换时发生误操作。
4、冷油器冷却水调整门自动失灵，门柄脱落，卡涩造成油温度升高。
5、冷油器水室积聚空气，使冷油器落水，或冷油器铜管结垢，阻碍传热使油温升高。
6、油质不良，杂质超标，使油滤网堵塞，油压下降。
7、机组发生异常振动，使油模破坏，造成轴瓦乌金磨损。
8、油泵工作失常或厂用电中断，直流油泵未及时投入。
9、油箱油位过低，使射油器进入空气，造成油泵工作不正常。
10、备用油泵和逆止门不严，造成油压下降。
11、油系统管道焊口及法兰结合面发生漏油，使油位迅速下降。
12、油系统上过压阀误动作。
13、运行中轴封压力调整不当，造成汽轮机油中经常带水，使油质乳化变质。
14汽轮机高中低压缸轴封向外漏气量大，使轴承温度升高，造成轴承温度升高。
15、冷油器停运检修后投入时油侧空气未放净，或充油过快，使油压急降，或先投冷油器侧，水侧投入过慢或水侧门开的小使油温升高。
16、机组启动定速后，停止高压油泵使未监视油压变化，当出现射油器工作失常，或主油泵出口逆止门卡涩，使主油泵失压，而低压油泵又未联动，或油泵延时联动。
17、安装或检修时，杂物留在油系统中，造成进油系统堵塞。
18、冷油器冷却水滤网，管板堵塞，冷却水压力过低，使冷油器出口油温升高。
19、密封油系统油压调整门，差压调整门失灵、卡涩，造成密封油压下降，或空氢侧压不正常，使油漏至发电机中，造成主油箱油位低。
20、密封油系统漏油，使油箱油位低，造成密封油泵不打油。
21、汽轮机转子接地不良，产生轴电流击穿油膜。
22、顶轴油泵使用不当，汽轮机大轴未顶起转盘车。
三、防止轴瓦烧损的技术措施
根据上述对轴瓦损坏原因及危害的分析，所以应采取下面的防范措施：
1、运行人员认真执行规程规定，定期试验高压备用油泵，顶轴油泵及低压交直油泵，低油压保护试验应良好。
2、冷油器进出口门应持有明显禁止操作警告牌，运行中切换冷油器和密封油系统的供油及滤网切换，应由运行负责人主持，在班长监护下按操作票进行，在操作的过程中认真监视各油压的变化情况，有发现异常应立即停止操作，恢复原来运行方式。
3、在进行供油系统的操作时，要放净待投入冷油器及滤网的积存空气后，再切换冷油器，过滤网及油管的高处应设有放空气门。
4、机组启动前向油系统供油时，应先启动低压油泵，并通过压缩线排供油系统的积存的空气，然后再启动高压油泵。
5、机组定速后，停止高压油泵时，应慢慢关闭高压油泵出口，认真监视油泵出口油压及油压的变化情况，发现油压变化异常应立即开启高压油泵口门，查明原因后再停止高压油泵。
6、油系统的所有阀门应装设明杆阀门，以便识别其开关状态，并且应有开关方向指示标示及手轮制动装置及各阀门应水平装设，以防门芯脱落造成断油，
7、主油箱油位应保持汽轮机规程规定的数值，滤网前后油位差超过规定值时应及时清扫滤网。
8、油压应保持在规程规定的范围内运行
9、加强对轴瓦各测点的监视，汽轮机轴承应装有防止轴电流的措施，轴承油的进出口和轴瓦乌金上应装设温度测点并且牢固。
10、停机前，除事故情况之外，应先做高低压油泵的启动试验且试验良好后，启动低压油泵后油压正常后在打闸停机。
11、在机组启停的过程中，要及时调整油温，保持在规程规定的范围内。
12、油系统的安装检修时要认真执行工艺要求，防止轴瓦运行中窜动。
13、油系统大修时，加强管理，清扫油系统时要清点工具，将破布及棉纱等杂物清扫干净
14、油管路要固定牢固，防止油管路振动，产生相对摩擦，以之漏泄或断裂。
四、油系统的故障的事故处理
1、机组运行中发现油压下降，油量减少及主油泵内声音异常，立即启动辅助油泵，紧急停机。
2、油压和油位同时下降，表明主油泵后管路漏油严重。应及时检查，如果外部管路漏油及时堵漏，同时补油，外部无漏油油，检查运行冷油器冷却水中是否有油花，如判断冷油器有油花，将泄漏的冷油器停止运行，认真监视油位及油压的变化，如果漏油不能及时消除或油位已降至 许的最低油位时，启动低压油泵，打闸停机。
3、油压降低，油位不变化，立即启动低压油泵，同时检查油压下降的原因，备用油泵逆止门不严等要及时处理。
4、机组任意轴承回油温度超过75度立即打闸停机。
5、推力瓦温度超过85度立即打闸停机。
6、回油温度升高，轴承内冒烟立即打闸停机。
7、油泵启动后油压低于规程规定的允许值立即打闸停机。
五、哈尔滨热电厂汽轮机油系统失常的案例分析
1996年4月#3机运行发现油位下降，经检查是#3机#1冷油器水侧有油花，运行人员进行冷油器的切换，在切换的过程油位下降快，车间技术员到现场时发现主油箱油位到低位，立即开启主油箱补油门，主油箱油位补到正常值。冷油器切换恢复原来方式，避免一次停机烧瓦事故。这次事件的发生暴露的问题：#3机司机监盘不认真，不掌握停止冷油器时对哪些参数有影响，只注意监视油压变化，不注意主油箱油位的变化，操作人员不认真执行操作票，更没有认真对照设备的名称，误将没漏的冷油器停止，是造成主油箱油位下降的主要原因。汽机运行通过这次事件要吸取教训，加强对运行人员培训，认真执行操作票制度，认真执行四对照制度，认真执行操作监护制度，在设备运行中油系统的操作必须严密监视油位及油压的变化，且缓慢地进行操作，发现油位及油压有异常变化立即停止操作，查明油原因。
2009年7月29日，#8机因#8炉灭火造成轴瓦断油烧瓦事故。主要原因是机组跳闸后交、直流油泵未联动投入，值班员未检查油泵联动情况，认为以前机组跳闸，油泵都能联动投入。这次#8机组运行中没有检查发现低油压联动保护没投入，不认真执行安全工作规程及技术规程，定期工作未认真做，管理存在漏洞。通过这次事故要吸取教训：加强对运行人员对运行人员技术培训及认真执行各种规章制度。
参 考 文 献
[1]国家电力公司华东公司 发电厂集控运行 中国电力出版社 2006
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关键词：火力发电；汽轮机；现场安装；技术改造
中图分类号：TM611 文献标识码：A
1 火力发电汽轮机的安装标准
要想对火力发电汽轮机现场安装进行合理的技术改造，我们首先要了解火力发电汽轮机正确的安装标准。一般汽轮机的安装有如下几点标准：
1.1 对于汽轮机设备的组成，设备的工作性能和工作原理进行必要的掌握。
1.2 对于汽轮机级性能指标、工作原理和热力设计方法进行必要的掌握。
1.3 对于汽轮机本体以及所配套的装置的特点和指标进行必要的掌握。
1.4 对于汽轮机主要零部件的结构组成和使用强度特点，汽轮机的使用寿命进行必要的掌握。
1.5 对于汽轮机的调节原理，机组的自动调节特点，以及静态特性进行必要的掌握。
2 火力发电汽轮机的基本技术性能标准
2.1 燃气轮机 型号 PG9161 E
额定功率 135MW，额定排气温度 544℃
发电机：额定容量 153MVA
2.2 余热蒸汽锅炉 型式一双压 强制循环 立式
高压蒸汽出口压力/温度-8.75Mpa " 521!
高压蒸汽出口流量-182t/h
低压蒸汽出口压力/温度-0.689Mpa/248#C
低压蒸汽出口流量-45.5t/h
2.3 蒸汽轮机 额定功率凝汽工况/抽汽工况 65/40MW
高压缸迸汽压力/温度-8.38Mpa/518#C
高压缸进汽流量-182t/h
低压缸进汽压力/温度-0.689Mpa/248#C
低压缸进汽流量-45.5t/h
额定采暖抽汽压力/温度-0.311Mpa/146#C
额定采暖抽汽流量-181.5t/h
排汽压力-5.11kpa
2.4 发电机 额定容量-82MVA
3 火力发电汽轮机的安装范畴和注意事项
3.1 汽轮机的安装范畴
3.1.1 土石方开挖、特殊基础施工、主厂房框架、汽机基础施工、煤斗施工、预应力构件施工及吊装、烟囱施工、冷却塔施工、大型水工建筑及输卸煤系统施工等。
3.1.2 锅炉组合场布置和组件划分及组合吊装、保温、焊接工艺、水压试验、化学清洗和主要辅助设备安装等方案。
3.1.3 汽机安装、发电机定子运输起吊、发电机穿转子、主要辅助设备安装、油系统安装、高压管道安装。
3.1.4 大型变压器运输、就位、吊罩检查、大型电气设备干燥、新型母线施工、新型电缆头制作、新型电气设备安装、电子计算机及新型自动化装置安装、调整试验等方案。
3.2 火力发电汽轮机安装时的注意事项
一般现有的汽轮机的发电机组其构成情况一般都是由多种转子和多种气缸相结合、动静不同部件相结合的方式构成的。经由这种构成情况组合成为一种大型的旋转轴系。在进行安装的过程中，为了确保挠度曲线的形成，我们需要根据实际的运行要求，随时调整轴系转子的支撑度，从而最终实现动态部件与静态部件相对位置的合理性。这一点在安装的过程中我们需要特别留意。在对汽轮机机组进行安装之前我们首先进行细致的检查，主要是检查所需设备、材料、工器和一些用于测量的计量器等等。这样做的目的是确保产品的合格率，严格杜绝不符合要求的产品进入安装过程，从而保证安装的质量。安装进行的过程中为了保证数据的有效获得就要保证汽轮机轴系的位置正确无误。另外，在安装进行的过程中认真细致的比对各项安装要求和技术标准，以便随时调整和调试汽轮机各个部件的相对位置也是十分重要的。这样做既可以使汽轮机机组各个动态和静态的位置准确无误的进行一致性连接，又可以控制和降低静态部件的调整率，也同时降低了工作量。最后，还需对安装进行过程中的不同工种的接续工作加以重视，严格杜绝不符合标准的工具和零件在连续工作时，流入下一道工序。不符合标准的应坚决不予转接。
4 火力发电汽轮机现场安装时的技术改造
4.1 关于基础浇灌
在汽轮机的基础浇灌阶段我们常常遇到下面这样的问题：首先是尺寸的问题。例如在下缸电机端与调节阀端的对位时发现横向锚同板出现尺寸错误，主要是尺寸偏小，这直接导致了汽轮机机组运行时锚同板的凸出部分不能满足机组实际运行时气缸的膨胀要求，进而出现了问题。在这个问题的处理上我们通常采用打磨的方法，即把气缸调开，对尺寸错误的锚同板的凸出部分进行手工打磨的方法，以求达到增大锚同板与气缸膨胀间隙的作用。这样做虽然可以解决问题，但是工序过于复杂，不仅增大了工作量而且耽误了大量宝贵时间。为了更好的解决这个问题，我们要从细节做起，从技术层面对问题加以改造。分析问题作为技术人员我们其实不难发现，在汽轮机的机组配置中前轴承座的台板和支架以及下缸电机台板的固定螺栓规格是不同的。所以，在进行制作前就要求技术人员严格按图纸尺寸操作。首先要看清图纸，避免尺寸的混淆和错误，可以在制作前进行预制。下部螺母应有防脱措施，在进行地脚螺栓的预埋时，要对标高、中心和垂直度的参数加以控制。另外，直埋件的中心参数必须严格控制。在进行数据测量的时候应考虑到温度的影响，测量时间尽量选择每天的同一时段进行。还需要特别注意的是低压缸和锚板预埋时要对数据，尤其是垂直度和偏斜度参数要严格控制。
4.2 关于台板的就位和检查
在汽轮机台板就位的检查中，我们也可以通过简便的技术手段实现。即在安装的过程中不研磨台板接触面，只对台板与气缸之间的间隙进行检测，间隙不大于0.05mm即可初步认定合格。具体的方法是，将气缸进行180℃的反转后，将平板压在气缸下，初步查看台板的接触情况，如无太大偏差即可。如果台板出现小的间隙，我们可以通过上紧地脚螺栓，打紧垫铁的方式对台板的缝隙进行适当调整。
4.3 关于轴系的找正
在轴承的找正中合理的进行组合轴承的找正，通过技术手段实现汽轮机安装期的缩短。如落地式轴承可先进行轴系找正后再与气缸组合。整个轴承系统的找正工作在轴承初步找正后即可开始。在轴承找正的过程中需要注意找正的一些基准数据，如各个轴承的标高，低压转子前后轴颈扬度值等。这样做的目的是为了保证对轮中心和张口的合格。这里需要注意的是一般情况下高中压缸的重量会对低压转子的轴颈扬度产生影响。所以，在高中压缸未就位时就应使低压转子调阀端轴颈扬度数值比电机端要大1格到两格。另外，由于各个转子在出厂前厂家一般都会对其轮圆周做上明显的标记，所以在找中心和连结对轮时要使标记对齐。轴系在找正过程中要注意各个阶段数据的不同变化，轴系找正的复查工作可以安排在气缸适扣盖时进行。
4.4 关于气缸组合就位
高压，中压压缸为整体结构，分为上下两部分。低压外缸又分为前、中、后三段，在安装的过程中需要在现场进行整体组合，组合的合理性十分重要。一般情况下我们可以用先中间后两边的方法进行组合。下缸组合完成后再开始组合上缸。临时用来支撑固定的端点应在气缸全部组合好后再进行切割处理。在气缸组合完成后，针对气缸的接缝处，如无需焊接的则以密封涂料进行密封。低压内缸还需要考虑就位后抽气口与排气装置的内部焊接问题，如觉得难度较大，则可以事先在2号内缸的抽气口焊接一节短管，以减轻排气的难度。
结论
通过分析和实践可以证明为了保证火力汽轮机组在投入使用后能够安全、平稳的进行工作就必须对汽轮机安装的技术性改造加以明确。对于汽轮机组安装的相关标准和技术参数需要确实掌握。通过分析，使用合理的技术手段解决问题，从而提高工程的完成率和速度，并且为汽轮机组的后期调试及其它的问题提供实践和理论方面的依据。
参考文献
[1]戎英伟，孙树平.火力发电厂汽轮机现场安装技术性改造[J].中国科技博览，2011(18）.
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关键词 汽轮机；振动故障；诊断技术
中图分类号：TK268 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0033-02
长久以来，能源化工行业对汽轮机投入了较为广泛的使用，并且取得了显著的成果[1]。例如：在热能发电装置当中，汽轮机利用锅炉燃煤产生高压过热蒸汽，进而驱动发电机进行发电，此举措能够取得良好的经济效益。但是由于汽轮机的组成结构极具复杂性，导致在运作过程中出现故障的频率较高。鉴于此，本课题对“汽轮机振动故障诊断技术”进行研究具有尤为深远的重要意义。
1 汽轮机故障分析方法
对于汽轮机而言，其故障普遍表现为机组振动过大。在现场故障诊断中，常用到的故障分析方法便是振动分析法。
1.1 波形分析法
时间波形是最初的振动信息源。由传感器进行输出的振动信息在普遍情况下均为时间波形。对一些有着明显特征的波形，可以直接用于设备故障的判断。波形分析简易直观，这也是波形分析法的优势之所在。
1.2 轨迹分析法
对于轴承座的运动轨迹而言，转子轴心直接性地对转子瞬时的运动状态反应出来，并且涵盖了很多关于机械运作情况的信息[2]。由此可见，对于设备故障的诊断，轨迹分析法的作用是非常明显的。基于正常状态，轴心轨迹具有稳定性，每一次转动循环一般情况下均保持在相同的位置上，且轨迹普遍上是相互重合的。在轴心轨迹的形状与大小呈现不断变化的势态时，便表现转子运行状态不具稳定性。面对此种情况，需进行及时有效的调整工序，不然极易致使机组失去稳定性，进而造成停车事故的发生。
1.3 频谱分析法
对于设备故障的分析，频谱分析法在应用方面极具广泛性。普遍应用到的频谱有两种：其一是功率谱；其二是幅值谱。其中，功率谱代表在振动功率随振动频率的分布状况，其物理含义较为清晰。幅值谱代表相对应的各个频率的谐波振动分量所具备的振幅，在应用过程中，幅值谱具有直观的特点。并且，幅值谱的谱线高度便是此频率分量的振幅大小。总之，对于频谱分析法而言，其目的便是把形成信号的每一种频率成分均进行分解，以此为振源的识别提供方便。
2 汽轮机振动故障诊断技术探究
汽轮机存在多方面的振动故障，笔者主要对启动过程中暖机或胀差过大等原因引起的振动、造成故障诊断准确率低的原因以及振动故障诊断步骤三大方面进行探究。
2.1 启动过程中暖机时间不够或胀差过大而引起的振动分析
启动过程中暖机或胀差过大而引起的振动极具明显性。汽轮机在启动及停止过程中，转子和气缸的热交换条件是有所区别的。所以，两者之间在轴向形成的膨胀也有所区别，即为出现相对膨胀现象。所谓的相对膨胀又可称之为长差。通过胀差的大小，能够反映出汽轮机轴向动静间隙的改变状况。为了让由轴向间隙改变进而引起的动静摩擦得到有效规避，不但需要对胀差进行严密监视，还需要充分认识到胀差对汽轮机运行所造成的严重影响。我们知道，机组从升速至定速过程中，时间短，蒸汽温度及流量基本上没有发生改变，因此对胀差造成的影响只能在定速之后才能够很好地反映出来。定速之后，胀差所增加的幅度比较大的，并且持续时间长。另外，基于低负荷暖机阶段，蒸汽对转子及气缸的加热程度较为激烈。大致上分析，造成机组暖机或者胀差的原因主要有：凝汽器真空的改变、暖机时间的长短、轴封供汽温度的高低以及供汽时长等。因此，在机组启动过程中，需要从三方面做好：1）在低速阶段进行听音；2）在高速阶段对机组的振动引起足够重视，尤为重要的是在过临界的状况下，如果振动超标，是不能够硬闯的；3）当机组并网之后，因为汽缸温度较低，额转子膨胀又比气缸要打，所以要以差胀的状况为基础，进而对进汽温度进行有效控制，并使低负荷暖机得到有效保证。
另外，对于在机组启动过程中，如果造成胀差大的现象，那么主要的处理方法有：1）对主蒸汽温度进行检查，看看是否过高，在必要的情况下与锅炉操作人员联系，对主蒸汽温度适当地降低；2）让机组能够在稳压转速与稳压负荷的情况下进行暖机；3）对凝汽器真空进行适当地提升，并对蒸汽流量适当减小；4）提升汽缸与法兰加热进气量，让汽缸能够快速胀出。
2.2 造成故障诊断准确率低的原因分析
在汽轮机中，振动诊断技术当前已经得到广泛的应用。造成故障诊断准确率低的原因表现在三个方面：1）对振动特征的掌握程度不够；2）在认识上对故障机理存在偏差；3）只重视直观的故障，对内部故障不深入了解。并且，在实际应用中，如果遇到振动故障，作业人员只是凭借自身的经验进行处理。然而振动诊断的实际价值之所在便是对振动状况进行有效规避。如果故障诊断的准确率大于50%，便说明消除振动的指导作用极具明显性。如果准确率只在20%至30%之间，那么说明消除振动的效果不具良好性，甚至可能是一种误导。对于汽轮机的振动故障诊断，常用的两种方法便是正向推理法与反向推理法。在对机组振动故障正确的认识之下，适宜采用正向推理法。但从实践情况上分析，对于振动故障诊断并不经常使用正向推理法。因此，便经常性采用反向推理法。该方法是根据振动的特征进行分析，并对故障的特点进行反推，以此获取多种结论，让振动故障在引导之下得到处理。此种方法会使故障诊断的准确率大大降低。
2.3 振动故障诊断步骤分析
对传统故障诊断的方法进行改善是使诊断故障诊断准确率得到提升的有效策略。若想要使诊断故障准确率大大提升，还需要进行充分做好以下步骤：1）首先对振动的种类进行确认。主要是对振动频谱及外在特征进行观察，进而将各类振动进行有序的分类。将所存在的故障的原因充分确认之后，再实施判断措施；2）先对轴承座刚度进行检查，看是不是正常，然后对激振力故障原因进行分析；3）对转子进行检查，检查是不是存在不平衡力、不平衡电磁力以及平直度偏差等故障，进而对基于稳定的普通强迫振动是否存在进行确认，最终使故障类型能够得到有效诊断。
3 汽轮机振动故障诊断实例分析
1）实例概况：以某热电厂4#汽轮发电机组为实例，它是由上海汽轮机厂所生产的50 MW汽轮发电机，其型号为C50-90/1.2-1，并且是单缸冲动一级调整抽汽凝汽式机组，在配装方面，配置了由上海电机厂生产的发电机，其型号为QFs-60-2。
2）振动情况：此机组在运作过程当中有3#瓦轴向振动偏大的现象存在，高达20 mm/s，经过反复检查后依旧没有找出其中的原因[3]。2003年经过现场动平衡方法往联轴节位置配置重块，进而把振动压至7 mm/s，但是所存在的故障依旧没有解决。如下图便能很好地看出瓦轴承座外特性振动的数据，其中左图为汽轮机侧，右图为发电机侧。
图1 瓦轴承座外特性振动数据
3）诊断：3#瓦轴向振动的主频率为50 Hz，据分析可知为普通强迫振动。造成普通强迫振动存在两方面的原因：其一，轴承座动刚度偏低；其二，激振力偏大。
4）处理因素：通过对3#瓦轴承座检查发现轴承座存在多方面的问题，主要有球面垫铁接触性能不良、轴承紧力不够、地脚螺栓较为松动以及轴承座垫片不具合理性等。其中，在对压轴承紧力进行检修时发现，轴承体球面和球面座两者间有0.02毫米的间隙，轴承盖和轴承体两者间有0.15毫米的间隙。此机的检修标准在轴承体球面和球面座两者间为0.02毫米到0.04毫米时呈过盈状态；轴承盖和轴承体两者间在0.02毫米到0.05毫米时呈过盈状态。由此可见，整个轴瓦的紧力明显不够，且垂直方向没有办法对振动进行控制。
5）故障诊断结论：通过数据分析可知，在垂直振动的差异达到两倍的情况下，轴向振动可达到9 mm/s；在垂直振动的差异振动比较小的情况，轴向振动便偏小。振动故障出现后，不能仅靠现场动平衡进行解决，应该对问题的根源进行严谨分析，然后对问题进行有效解决。
4 结束语
通过本文的探究，充分认识到造成故障诊断准确率低的现象存在三方面的原因，分别为：对振动特征的掌握程度不够、在认识上对故障机理存在偏差、只重视直观的故障，对内部故障不深入了解。因此充分掌握汽轮机振动故障诊断技术便显得尤为重要。最后笔者通过实例进行深入分析，希望以此为今后关于汽轮机振动故障诊断技术的研究提供一些具有建设性的参考依据。
参考文献
[1]谢亮.汽轮机振动故障诊断技术探讨[J].科技传播，2011（07）.
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关键词：汽轮机检修；状态检修；研究
最近几年，科技高速发展，此时广大群众的生活水平在逐渐的提升。在这种背景之下，作为为群众提供电力的发电厂，要想获取稳定的发展，就要符合科技发展规定，而且还要不断的革新工艺。对于发电厂来讲，它的运行必须有汽轮机参与，也就是说汽轮机的质量以及功效会对电厂的效益产生很大的影响。因此，为了提升效益，避免不利现象出现，就要认真开展检修工作。目前常用的检修形式是状态检修。该方法较之于以往的检查不一样的地方在于，它能够维护设备，能够对设备的运行状态有一定的了解，假如设备出现了问题，我们就能够在第一时间处理，这样就能够增加设备的使用时间。
1 发电厂汽轮机检修的重要性
汽轮机作为发电厂的主要设备，它的运行情况会对整个电厂的运行有一定的影响。只有汽轮机的运行稳定了，才能够保证供电稳定，才能够确保电力安全。然而我们通过肉眼是无法得知汽轮机的运行是不是稳定的，必须借助于检修活动。检修工作的意义非常重大，具体来讲，我们可以从电厂以及国家两个层面来分析。从电厂的层面来分析，对设备开展检修工作能够明显的增加它的使用时间，而且还可以确保设备的运作稳定，还能够减少电厂的运作开支。从国家的层面上来看，定时的检修设备能够提升广大群众的生活水平，确保电力供应充足，带动国家经济进步。另外，检修汽轮机的重要性还可以从电力市场的发展和经济等因素来进行检修价值的分析。
1.1 带动电力行业进步
随着经济不断发展，人们的生活水平提升之后，就在无形之中带动了电力行业的发展。只有做好了汽轮机检修工作才可以确保它的运作正常，才能够保证电厂稳定发电。
1.2 保护生态环境
经济发展到一定程度之后，人们的环保意识也随之提升，目前很多行业都开始关注环保工作。比如，在电力领域人们就非常关注环保。在该领域，对于环境的制定标准有着非常严格的标准要求，个别企业在对电力进行控制中需要做到零排放的要求。因此，在检修的时候，必须使用恰当的措施来运用理论知识，将其合理的运用到检修工作之中，降低检修工作带来污染的几率。
1.3 节省成本增加利润
通过开展检修工作，可以带动电力行业的进步，带动环保工作更好的开展，除此之外，它还有一定的经济价值。具体来讲，在检修的时候，使用合理的检修措施能够增加设备的使用时间、降低费用、提升利润。站在国家的层面上来看，有效的供电能够为各个行业的发展提供电力保证，最终带动国家经济的进步。
2 汽轮机状态检修
在汽轮机的运行过程中，推进了电厂的发展道路，让电厂能更好地适应当今的竞争，特别是现在的经济环境下，各个电厂需要积极对汽轮机进行检修效率的改进，采用创新先进技术更好的达到工作效率的提高，同时还可以降低成本，更好的促进电厂的发展。而如今电厂的检修部门在对汽轮机进行检修的方式中最常用的方式就是状态检修，通过此方法我们能够很全面的得知设备运行时产生的各种问题，进而可以在第一时间之内处理问题，将损失降到最小。目前我们国家的发电厂普遍使用这种检修方法。
2.1 状态检修原理
对于汽轮机来说，问题的出现通常有特定的规律，当问题出现的时候，就会以特定的形式来表现。此时工作者就可以通过它的表现来判定问题所在。举例来看，设备在运作的时候声音和平时不一样时，就表示着它的零件固定的不是很牢固了，这时候我们就可以通过他的方位来判定问题所在，继而开展检修工作，帮助其恢复性能。通过上文我们可知设备的各种不正常的表现都能够提示出它的问题所在，因此工作者只需要在平时多加观察，就能够找出问题所在，进而维修，避免不利现象出现，解决潜在的隐患。
2.2 对汽轮机的振动进行检测
一般来说，当设备出现问题时，它的振幅以及频率等与平时就会有很大的不同。我们通过分析这种不同之处，就能够快速找到设备的问题所在，进而对其开展维修工作。因为设备出现故障时候的振幅等有差别，所以，许多和故障相关的数据和信息都包含在汽轮机的振动中。将这些数据收集到一起，然后通过网络传输给相关人员，就能够合理的解决问题。在具体的开展修理活动的时候，可引进数学思想，对设备开展检修工作。修理汽轮机采用的振动检测技术已相对成熟，而且被大量的用到设备维护工作中。
2.3 检测油液污染情况
在检测设备的时候，不能忽略油液污染检测。设备在运行的时候，要不定时的检查油液是否泄漏，是否导致了污染，结合污染情况具体判定设备的问题所在。油液的污染状况可以作为汽轮机运行过程中的参考依据，这主要是由于所有运行的汽轮机将对油液产生不同程度的污染，这一般是设备运行时发生磨损引起的，且也可以根据油液的污染监测出设备磨损状况，之后再通过设备磨损状况确定出故障。
2.4 检测叶片应力
电厂在运行的时候，最易于出现问题的机械就是汽轮机了。只要它一出现问题，电厂的整体运作就会受到很大的影响，有时候还会导致整个电厂停工。发电厂在检修设备时，参考的因素也包括汽轮机运行中叶片的应力。而叶片是设备最薄弱的环节，因此，设备运行的时候它最易于出F问题了。所以，我们在维修设备的时候，最好是将叶片相关的信息归拢到一起，维修叶片发生的故障，采用热弹性力学相关知识对汽轮机叶片发生故障的原因进行分析，争取以最短的时间获知问题所在。
2.5 汽轮机机组对故障的反应
除了要做好上述的工作之外，还应该对设备的总体构造有很清楚的认识，确保在不改变设备总体构造的前提之下发现问题。借助结构的检修工作，能够明显的提升设备的性能，避免设备出现磨损现象，最终起到提升设备效益，增加实用性的目的。通过合理的养护设备结构，能够确保其运行稳定，成本降低，进而使得企业的利润增加。
3 结束语
随着我国的科技研究发展，在发电厂中采用状态检修法，从而对汽轮机的运行状态提供了保障，而且也能带动电厂发展，确保它更好的为广大群众服务。而且，作为电厂应该在确保国家和本单位利益不受影响的前提之下，积极开展检修活动，从而为我国电力事业经济发展提供良好的平台。
参考文献
[1]李萨扬.汽轮机及其辅助设备基于维修的FMEA[D].华北电力北京大学，2002.
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[3]杨雪萍.汽轮机状态检修与状态监测的研究[J].华北电力技术，2003（6）.
篇7
关键词：汽轮机组；辅机；运行优化；节能改造
中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）09-0004-02
随着时代的发展，火电安全生产越来越有保障，加之一次能源消耗面临着紧缺危机，厉行节能工作，降低火电企业能源消耗，提高经济效益成为了火电厂发展的主要趋势。目前火电机组年均负荷率约为70%左右，同时由于火电机组需承担着调峰调频的任务，直接导致汽轮机辅机设备长时间运行处在非额定工况内，火电机组实际运行用电率也常常高于设计值。因此，加强对火电汽轮机辅机优化运行和节能技术的研究成为了火电企业节能降耗的主要发展方向。
1 辅机运行优化和节能改造的基本途径
辅机设备综合性能提升是对整个辅机设备的各个零部件进行综合优化，主要表现在：对某一基础辅机设备优化的基础上，采用所有辅机设备系统的测量数据，对其运行状态进行综合判定，辅机设备性能优化计算以及优化提升技术研究等等，对整个辅机系统进行综合考虑。采用合理的调节、控制以及运用运行等方法是提升辅机设备整体性能和辅机设备节能降耗的重要环节。
2 辅机流量调节方式的优化和节能改造分析
在火电生产的过程当中，各种辅机设备的耗电量占总发电量的比例非常大，加强对辅机设备的节能改造是实现火电生产节能降耗、降低厂用电的重要手段。传统的辅机流量调节方式存在执行机构非线性严重、滞后大等问题，应用变频调节技术则可以提高辅机设备的安全性和可靠性，减少节流损失。
2.1 变频调速原理分析
随着火电厂节能降耗的呼声越来越高，出于对节能的迫切需要以及产品质量品质不断提升的要求。采用变频调节的方式具有操作简易、维护量小，控制精度大等优点，逐渐取代了传统的辅机流量调节方式。采用变频调节其主要的原理是根据电机转速与电源输出频式中，n为转速；f为电源频率；S为电动机的转差率；P为电动机极对数。
应用于一台电动机，其中的电动机极对数和转差率是确定不变的，上式可以看出转速和电源输出频率成正比例关系，通过对电源频率的调节来改变电动机的转速，进而实现变频调速。
2.2 变频节能效果分析
根据流体力学理论进行分析，流量与泵或者风机等辅机设备的转速呈现出正比例关系，即：
式中，P为功率；P0为额定工况下的功率。
根据上述公式，以一台水泵为例，H0为出口压力，额定工况下，相对于的压力、流量以及转速分别为H1、Q1和N1。流量-转速-压力曲线如图1所示。
由上述公式可以明显看出，当转速减少的情况下，电机能耗将会出现下降，下降速率为转速的三次方，并为了证实变频调速最终效率经过实际测试分析得出表1。综合起来，如表1所示，可以看出变频调速的节能效果十分显著。
3 回热加热器优化节能运行分析
回热加热器是火电机组运行过程中必不可少的辅机之一，在机组正常运行的过程当中，回热加热器会全部投入，一旦加热器出现故障或者损坏的情况，就有可能需要切除一个或者多个加热器，在这个过程当中的过程中非常容易使进水流入到其它支路。当阀门关闭不严，高压加热器旁路门极有可能导致出现不同程度的泄漏，根据西安热工研究院进行热力实验实测计算得出，发生泄漏的概率为71.43%，发生泄漏会导致高加的抽气量减少，这些加热器出在非正常的环境中运行，会严重影响到机组的热经济性。如在切除125 MW火电机组低压加热器的过程中，将会增大机组的能耗，在原有的基础上增加大约0.05 g～3.00 gkW·h的标准煤耗。除此之外，泄露量越大，将会极大影响到机组的正常运行，降低了运行的安全性和经济性。因此，要想对回热加热器进行节能改造，首先应该将回热加热器的端差控制在合理的范围之内。
根据笔者的工作经验，造成回热加热器端差过大的原因是非常复杂的，如传热面出现了结垢，传热面的阻力增加、抽汽侧密封不够完全、疏水水位偏高等，都极有可能对其造成一定的影响。在实际生产运行中，及时调整回热加热器疏水量维持合理的疏水水位、合理调整抽汽电动门的开度、做好回热加热器查漏工作等多方面解决回热加热器端差大问题。对回热加热器的节能改造重点就是通过不断排除对其端差造成影响的因素，保持回热加热器端差控制在合理的范围内，以此实现汽轮机辅机的节能运行。
4 真空系统节能优化分析
对于任何火电厂而言，真空系统是影响机组经济运行的重要辅机设备。因此，加强对真空系统的优化改造对汽轮机组的经济运行影响尤其关键。通常在汽轮机进汽参数和流量不变的情况下，凝汽器真空每提高1%，汽轮机的处理约可提高1%，煤耗降低0.8%～1%。可见，提高凝汽器的真空度，是节能降耗的一项重要措施。真空系统严密性、凝汽器清洁度、冷却水流量、射水抽汽设备的正常运行是影响真空系统节能优化的主要因素。
严密性治理的涉及的可能泄漏设备范围较广，其中真空检漏可采取停机灌水检漏的方法，往往需要多次反复查漏，确保密封效果良好。同时，定期进行真空严密性试验也是必不可少的工作。保证凝汽器清洁度的主要工作是正常投入凝汽器胶球清洗装置，并定期投入胶球维持合理的胶球使用量。对于胶球清洗装置所选用胶球的直径、硬度和重度等参数应根据凝汽器实际运行情况，并相关试验结果分析确定。在125 MW火电机组中，射水抽汽器性能影响外部因素有工作水压力和温度，提高射水泵射水压力和降低射水温度是提高射水抽汽器抽吸性能的关键所在。根据季节合理调节射水箱补水量从而控制射水抽汽器工作水温度以维持合理真空是日常运行工作中的主要手段。
5 循环水泵节能优化分析
在火电机组当中，由于运行泵和备用泵组合的方式不同，加上运行泵运行方式的变化等原因，都会对水泵耗功的大小造成影响。再者，当循环水流量上升，凝汽器内部的压力会出现下降现象。导致机组出力小幅增加，同时循环水泵的耗功也同步增加。当水流量达到一定的数值时，机组出力增加值与循环水泵耗功增加值会处在一个水平上相抵消。所以，可以认为循环水流量增大后，水泵功耗增加值与机组出力增加值之差接近为0的时候，凝汽器运行的压力是机组运行最佳的背压。简单来说，若在这样的条件下，循环水泵的运行达到了最理想的状态。但是在实际运行过程当中是非常难以实现的，因为汽轮机组相配套的循环水泵数量都有一定的限制，在实际运行过程当中，难以实现循环水量的连续调节。在这样的情况之下，只能通过对现有的循环水泵进行不同组合，采用组合的方式运行。采用此方法需要对不同组合循环水泵方式下的凝汽器工况性能、循环水泵流量以及功耗、汽轮机出力增加值进行试验，根据机组的负荷以及循环水温来计算得到机组运行最佳背压，从而来优化循环水泵的运行。
由于季节性的变化影响循环水进水温度的变化，从而影响循环水经济流量的改变。实现可调节运行（可调导叶、调速电机、变频调节）、合理组合循环水泵运行是日常机组运行的主要调节办法。如冬季在循环水进水温度满足的情况下，停用工业水泵，使用循环水泵出水供循环水及工业水使用等方法从实际生产运行的各个细节里节约能耗。
6 结 语
伴随着我国的火电机组持续增加，大部分煤炭资源将用于发电，不断优化火电汽轮机及其辅机运行，加强节能改造力度已经成为了火电企业发展主要趋势。文章主要对汽轮机辅机运行优化和节能技术的相关问题进行了简单的分析探究，对当前火电厂火电机组运行节能降耗，提高机组的运行效率具有一定的意义，值得进一步推广。
参考文献：
[1] 杨焱洲.节能对标管理在汽轮机最优运行中的应用探讨[J].河南科技，2013，（8）.
[2] 苏志华，崔粉，袁志先，等.火电厂主辅机布局新方案[J].上海电力学院学报，2011（27）.
篇8
【关键词】超超临界；百万千瓦；汽轮机；特点
近年来我国持续出现严重雾霾天气，新环保法的出台，对推广清洁能源的生产和利用，提出了更高要求，高效洁净燃煤发电技术将成为当今世界电力工业的主要发展方向之一。随着1993年“600℃”铁素体高温材料在日本某电厂投运，标志着世界汽轮机技术的发展进入了一个新的“超超临界参数”发展阶段。本文对东方汽轮机厂设计、生产的1000MW机组，采用具有优异运行业绩的成熟高、中、低压模块的单轴、四缸四排汽百万等级超超临界汽轮发电机组作一介绍。
1.超超临界汽轮机选材特点
随着材料研究和冶炼工艺的不断提高，使汽轮机发电机组采用更高的蒸汽参数成为可能，更进一步地提高了机组的效率，降低了温室气体的排放量。东汽、日立公司在试验研究、设计制造、安装调试等各个环节投入了大量人力物力，东汽-日立型超超临界汽轮机采用600℃/600℃高进汽参数，因而对关键高温部套的材料及结构设计提出了极高的要求。这类部套主要包括高、中、低压转子、汽缸等。
1.1 高、中压转子选材
因高温、高工作应力及高热应力（尤其在启动时），高、中压转子材料必须具有很高的高温蠕变极限与疲劳极限。目前世界上这类转子材料已成熟了三代――CrMoV、12Cr及改良型12Cr，正在发展并调试用第四代――新12Cr与第五代（奥氏体钢、超含金）。前四代材料在汽轮机转子上的使用温度（指进汽温度）大致为：CrMoV-535℃（改良型CrMoV可用至566℃）；12 Cr-593℃；改良型12Cr-620℃；新12 Cr-630℃。机组高、中压转子根据进汽温度（600℃）及应力水平等实际工程因素，选用了改良型12Cr锻钢――即12 CrMoVNbNW。日立公司早在70年代即将开始对这种材料在600℃温度下进行旋转试验。90年代已进入成熟期，最早用于日本原町电厂2号机上，其进汽参数为24.6MPa/600℃/600℃，功率为1000MW，于1998年7月投入商业运行。多年运行历史证明该材料的成熟性。同样的材料也用于日立公司尔后的700MW、1000MW超超临界机组的高、中压转子上。
1.2 低压转子选材
超超临界机组低压缸进汽温度因再热温度的提高而随之提高，达到约390℃，需改用高纯度（尽可能降低P、Sn、Sb等杂质含量）、低合金Mn、Si含量的NiCrMoV锻钢，日本牌号为3.5NiCrMoV，中国牌号为30Cr2Ni4MoVu。它可以在保持很低的脆性转变温度（FATT）同时防止等温回火催化。
1.3 高中压缸选材
高温型超超临界汽轮机中压缸与高压缸一样都需要采用双层缸结构。由于内、外缸的温度与工作应力不同，故选材也有明显的差别。高中压外缸进汽部分与内缸之间的间隙较小，易受内缸热辐射而导致温度局部升高，故在此间隙内引入少量蒸汽对热辐射进行隔离是必要的。高压内缸的进汽温度高达600℃，体积大，对刚性要求高，故应选抗蠕变强度及热疲劳强度高的12Cr铸钢。高中压外缸内壁温度大部分均低于540℃，仅进汽区段受内缸热辐射，局部内壁温度可能高于570℃，在结构上采取冷却隔离措施，使整个高、中压外缸内壁温度降到540℃以下，高、中压外缸材料可选用工艺性能好且价格低廉的CrMoV铸钢。
2.调节级喷嘴结构特点
东汽1000MW机组采用喷嘴配汽方式，由于部分进汽的原因会对调节级动叶产生“Kick”效应，调节级动叶受到的汽流载荷如图1所示，该“Kick”效应早已被国外公司采用水撞试验所验证，而且东汽也在对调节级进行的数值CFD分析中计算出了实际的气流载荷分布情况，与试验数据非常吻合。通过采取优化措施，对喷嘴的非进汽弧段进行结构优化，可以有效的减小“Kick”峰值载荷约20%，提高了调节级的安全裕度。该优化措施已被国外公司应用，并且取得了良好的效果，已在660MW机组上实施，因此，1000MW机组都采用该优化措施，以提高调节级动叶的安全裕度。
3.末级叶片设计特点
为满足大容量机组需要，日立在40长叶片基础上开发研制了43全转速末级钢叶片；已在日本某电厂成功投运，且运行业绩优良，机组创造了日本电厂最高热效率记录。43叶片汽道有效长度1092.2mm，四排汽环形面积为40.44，单位面积容量（22.3MW/）处于日立给定的排汽环形面积与机组容量的相互关系的平均值附近。
3.1 动静叶型线设计
43末级叶片静、动叶型以具有优良气动性能的40叶片级的静、动叶型线为母型模化改进设计而来。静叶片叶型是在层流叶型基础上优化设计的新一代高效静叶，采用可控涡弯扭成型技术；根部采用上凸子午流道，改善根部流动；出汽边厚度采用0.38mm减小尾迹损失和动叶激振力；动叶根部叶型采用先进的有利于减少二次流损失的“K”型通道叶型，中上部叶型采用先进的适合跨音速流动的背弧斜切部分为直线的缩放通道叶型，与相应的马赫数相适应。在动叶顶部，由于相对速度的增加，新优化设计了一段超音速缩放通道，其局部最高马赫数达2.3，平均出口马赫数达1.86。
3.2 43叶片的结构设计
43末级动叶片叶根采用大刚度高可靠性的叉形叶根，连接件结构采用减振效果优良的凸台式阻尼拉筋，连接件结构采用减振效果优良的凸台式阻尼拉筋和单层自带冠结构。静态时保证连接件间留有最佳安装间隙，在一定转速下开始接触，在额定转速时连接件接触面产生一定的最佳正应力，在此正应力作用下，阻尼件将大大地消耗叶片振动能量，衰减振动，降低叶片的动应力。
4.配汽优化特点
东汽超超临界1000MW机组配汽方式为复合配汽，在低负荷工况下运行时，四个调节阀同开节流损失大，与喷嘴配汽比经济性差。针对大多数电厂已投运机组常年运行在50～90%负荷的情况，通过调门配汽优化以提高低负荷工况的经济性。
1）利用机组阀门配置的优势，实现全周进汽和部分进汽的无扰切换，获得部分负荷条件下运行的最佳经济性。
2）根据每个电厂的负荷情况，配合电厂进行配汽曲线的优化和运行参数的优化工作，获得部分负荷运行的最佳经济性。
原日立设计的配汽方式为复合配汽（部分进汽/全周进汽）。即由四个高压油动机驱动四个高压调节阀（每个调节阀对应一个喷嘴组），实现汽轮机的流量（负荷）调节。该种配汽方式下各阀严格按照预定的程序执行启闭，升程关系固定。在启动和较低负荷时，汽轮机采用节流调节，此时四个调节阀同时开启，带一定负荷后，关小、关闭部分阀门，转为喷嘴调节。这种配汽方式其最佳负荷点在90%～100%额定负荷范围之内，但仍然兼顾了部分负荷的运行经济性。为减少节流损失，部分负荷采用滑参数配汽，即保持阀门开度不变，靠改变进汽压力来改变进汽量。
与负荷指令关系曲线
东汽某百万机组配汽方式优化后，50%额定负荷机组煤耗较原设计降低3.7g/（kW.h）；60%额定负荷机组煤耗较原设计降低2.5g/（kW.h）；70%额定负荷机组煤耗较原设计降低1.8g/（kW.h）；80%额定负荷机组煤耗较原设计降低1.2g/（kW.h）；90%以上额定负荷两种配汽方式的机组煤耗相当。
5.结论
提高火力发电机组容量是世界众多设备制造厂家长期科研努力的方向，是发展火力发电设备技术唯一的途径，也对节约能源、改善环保和提高发电效率、降低发电成本起到根本性的作用。本文通过对东方引进型超超临界百万汽轮机组技术特点的分析，了解世界目前火力发电机组发展的最新成果和最先进的设计理念，这对我国发电设备制造业的发展和提高设计水平有着很好的借签作用。
篇9
关键词：汽轮机；控制；技术
汽轮机数字电液控制系统是以汽轮机为控制对象，运用计算机技术、自动控制及液压控制理论，完成汽轮机调节控制和保护。汽轮机数字电液控制系统建模与仿真是研究汽轮机控制品质、部件故障对系统的影响、故障诊断和技术培训等的有效技术手段。控制系统使得汽轮机的控制与操作更加合理、简单、灵活，并且提高了汽轮机机组控制的可靠性和精度。
1 数字电液调节系统有着液压调节系统无可比拟的许多优点
1.1 DEH是汽轮机的数字化电液调节系统是汽轮机组的心脏和大脑。DEH汽轮机综合控制系统是结合先进的计算机软、硬件技术，吸取了国内外众多同类系统的优点，系统结构充分考虑了系统的先进性、易用性、开放性、可靠性、可扩展性、兼容性和即插即用等特性，结构完整、功能完善。汽轮机数字电液控制系统是由计算机控制部分和液压机构组成，是目前汽轮机控制系统发展方向，它的作用就是控制汽轮机的启动，升速，带负荷，负荷调节，保证汽轮机组的安全运行。
1.2 数字电液控制系统可以实现自动系统控制。随着大容量汽轮机的发展和电网峰谷差的不断增大，对机组的调峰和调频要求越来越高。因此，降低成本，改善机组运行的经济性、可靠性、可调性，已成了各电厂特别是老电厂的当务之急。现代化的汽轮机生产设备， 不断应用电脑数字化的管理和完善的服务体系，才能跟上现代社会发展的脚步。数字电液控制调节系统具有快速、准确、灵敏度高的特点，实现厂级集中控制和远方遥调控制，可在线修改各种调节参数，有利于自动化水平的提高。其迟缓率不大于0.08%，而模拟电液调节系统的迟缓率为0.2%，最大试验力300kN，转速和负荷控制范围大。转速控制范围50～3 500 r/min，精度±1 r/min；负荷控制范围0～115%，负荷控制精度0.5%；调速系统迟缓率
1.3 数字电液控制系统可以部分完成各种控制回路、控制逻辑的运算。随着大型联合电网和现代大功率汽轮发电机组的发展，为了适应电站自动化的需要，要求装备比以往采用的液压机械式调节系统更为迅速，更加精确的控制系统。同时大容量汽轮机的发展，使老机组将面临调峰和调频，加上原来纯液压调节系统存在控制精度低、稳定性差等缺陷已不能满足电站自动化的需要。电液调节系统，能使汽轮机的转速或功率的实际值准确地等于给定值，静态特性良好。机组甩负荷时，由于功率回路的切除可以防止反调，使汽轮机的转速迅速稳定在3000r/min上。最大拉伸空间：550mm；扁试样夹持厚度：0-18；最大压缩空间：550mm；实现多通道的控制，完成运行过程的全自动控制、自动测量等功能，减少了机械部件之间的传动环节，并在控制功能、控制精度和灵活性方面能充分满足现代汽轮机控制要求，提高了机组的经济性、可靠性和自动化水平。
2 汽轮机数字电液控制系统技术应用
2.1 DEH数字电液控制系统在300MW汽轮机上的应用。DEH控制系统是由电气和液压两部分组成。该系统采集机组的转速、功率等反映机组状态的参数，经过分析、处理，形成机组的状态量和控制量。以往汽轮机控制大都采用传统的机液式或液压式的调节、保护系统，其存在着自动化程度低、控制精度差、故障率高、操作复杂、检修维护困难等缺点。现代汽轮机控制系统的控制策略是在传统的基本控制策略的基础上，考虑了电网控制，热网控制和机炉协调控制的需要而发展起来的，数字电液控制系统DEH是现代汽轮机控制系统的典型形式。而DEH数字电液控制系统能够精确地控制汽轮机的转速或功率。较强的对汽轮机主机及辅机系统扩展监控的能力，主控制器采用高性能CPU，可以满足汽轮机自启动（ATC）的运算要求，危急遮断系统主要用来在危急状态下迅速关闭主调门，实现停机，以保护汽轮机的安全。另外，还可以降低热耗，提高机组的经济性。其阀门管理功能即单阀/顺序阀切换功能，使机组在稳定运行时可选择采用喷嘴调节方式，尽量减少了节流状态下的阀门损失。
2.2 200MW汽轮机DEH数字电液调节系统应用。近年来随着计算机技术的发展及用户对自动化要求的不断提高，中小汽轮机也陆续开始应用数字电液控制系统。200MW汽轮机电液调节系统具有及时、快速、准确、灵敏度高的特点，其迟缓率不大于0.067%。在蒸汽参数稳定的情况下，可以保证功率偏差小于1MW。当蒸汽参数处在不断变化之中，获得相对稳定或变化很小的蒸汽参数才是我们的目的。因此，必须掌握蒸汽参数的变化规律。其特点是压力损失小，量程范围大，精度高，减少机组全周进汽，缩短启动时间，无可动机械零件。不断提高可靠性指标，从而使产品显著提高。从而使机组运行减少不必要的节流损失，提高机组的热经济性。
2.3 3EH与CCS控制信号的联络。随着工业自动化程度的不断提高，发电厂单机容量的增大，机组自动化水平不断提高。分散控制系统（DCS）在国内外大型发电厂的应用日趋广泛。信号的联络其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一捉新型控制。从而实现了机组运行方式向单元制、协调控制的方向发展。使电动机驱动和保护、同期、快切等专用模块，将过程控制和电气控制融为一个整体。通过若干台投入CCS系统运行机组实践检验，证明这种传输方式能够安全、有效地实现CCS、AGC控制，并获得了很好的调节效果。 综上所述， DEH系统的投入，使机组能够稳定、快速地响应机组负荷指令变化，这样才有可能进一步投入协调控制系统（CCS）和机组自动发电控制（AGC）。从而实现了控制技术与信息技术质与量的飞跃，为用户确保了安全经济的连续生产，获得了广大用户的认可和好评。
3 结束语
随着科学的进步，技术的完善以及使用单位人员对数字电液控制系统技术认识的提高，电液调节系统的优越性将体现得更加充分。因此，加强对数字电液控制系统研究是对我国汽轮机数字电液控制系统的发展提供参考的重要途径。
参考文献
[1]阮大伟.大型火电机组汽轮机数字式电液控制系统[J].热力发电，2011，5.
篇10
关键词：汽缸更换，技术改造，热耗，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
中图分类号：TK26 文章标识码：A文章编号：
某厂3号机为N100-90/535型纯凝式汽轮发电机组，投产于1974年，机组设有2台高压加热器、4台低压加热器和1台高脱。高加疏水逐级自流，门杆漏汽进入高脱。
2012年，该厂对该机组进行了全面技术改造，用功能正常的已退役设备进行了部分更换。经过机组试运、试验及并网运行后，对3号机进行大修前、后热力试验热耗对比，发现能够显著提高机组效率。
一、揭缸测绘
2012年初，该厂对低压缸进行揭缸测绘，为技术改造拉开了序幕。揭开低压上缸及上隔板套后发现，低压转子第15级动叶片有2片断裂，断叶片所在叶片组围带及相邻叶片组围带损坏。测绘后机组启动纯凝运行机组负荷控制在95MW以内。
二、大修技术改造项目
2012年10月3号机大修，用该厂退役的10万千瓦2号机组整体高压缸和低压转子及隔板进行了更换，并进行了相关的技术改造。另外，还对高加盘管等进行了维修更换作业。
主要大修项目
三、大修改造后启动运行要求
大修完成后，开机升速过程中要求参数稳定，真空要求控制在(0.066～0.08MPa)；确保胀差不超标；升速过程中，轴瓦振动超过0.03mm，过临界转速时轴瓦振动超过0.1mm或轴振动超过0.26mm立即打闸停机，严格控制机组振动情况，防止发生动静摩擦。3号机在4次开停机高速找平衡过程中，严格按照规程运行参数规定试运、试验，确保机组启动、并网安全运行，为机组安全、高效运行打下良好基础。
机组启动运行正常后，运行参数的对比：各疏放水截门检测内漏，截门前后温差基本相近，没有内漏截门；真空严密性修前180MPa/min，修后220 MPa/min。因修前没有10万千瓦负荷点，对90MW负荷运行参数相比，锅炉给水温度、凝汽器循环水温升、端差基本一致。
四、大修试验系统隔离及试验数据
机组大修结束后，经过试运、试验正常，就可以进行正式并网运行。并网运行三天后，开始进行大修后热力试验。
1、试验要求
1）当系统和设备稳定运行1小时后开始记录数据。
2）试验期间停止一切无关操作包括系统排污、吹灰和系统补水等。
3） 给水系统要求3号机零米给水母管、13.5米给水母管解列。
4）高脱系统要求关闭3号机高脱本身汽、水平衡门，解列高脱下水母管。由本机二、三抽汽供高脱用汽，高脱再沸腾倒5号高脱带。
5） 轴封供汽系统：轴封用汽按正常运行方式。
6）复水系统一、二号低压加热器串联运行，关闭复水再循环门。
7）疏水系统：要求疏水系统按正常运行。
8）给水泵盘根冷却水系统：给水泵盘根冷却水由5号机带。
9） 给水系统解列后，11号给水泵单运行。
3号机组大修前试验于2012年8月20日08:00-16:00进行，期间共进行95MW、90MW、80MW三个工况点，试验期间工况稳定。
3号机组大修后试验于2012年11月11日08:00-16:00进行，期间共进行80MW、90MW、10万千瓦三个工况点，试验期间工况稳定。
试验标准：参照《汽轮机热力性能验收试验规程》（GB/T 8117.2-2008）；水和水蒸汽性质表IAPWS-IF97。
试验期间运行调整：主汽温度、压力压线运行。轴封供气压力、复水压力均在规程规定范围内运行。给水系统联络电动门均手动摇严，高脱排气至脱硝系统正常运行（修前、修后高脱系统排气一样），供热倒其他机组运行，试验机组纯凝工况运行，调整运行参数，使之尽可能接近设计值并保持稳定，使偏差和波动符合试验规程要求。
运行参数波动范围
2、大修前试验数据及结果
3、大修后试验数据及结果
4、 试验热耗对比
90MW和80MW下的试验热耗如下：
机组改造前、后试验热耗值（单位：KJ/kwh）
热力试验对比显示， 80MW、90MW负荷试验效率分别提高2.31%、2.45%。10万千瓦负荷修正后试验效率39.91%，较改造前设计效率38.9%提高1.0%，可降低单机发电煤耗10g/kwh，单机每年平均发电量41000万kwh，可节约标煤4100t。
五、高加及其它改造项目分析
大修前5、6号高加上、下端差很大，尤其是5号高加下端差在95MW工况下达到39.47℃，本次大修期对高加本体进行检查，更换部分盘型管，90MW负荷5、6号高加上端差分别下降8.82℃、0.36℃；5、6号高加下端差分别下降0.81℃、5.7℃。检查减温水门不严，减温水流量较修前减少20.3t/h。
六、结论
该厂利用退役设备对气缸进行改造，并进行相关的技术改造，提高机组效率，降低供电煤耗，取得了较好效果，对其它相关电厂具有很大的借鉴意义。
参考文献
1. 李勤道 刘志真《热力发电厂热经济性计算分析》北京：中国电力出版社
2. 肖增弘《火电机组汽轮机运行技术》北京：中国电力出版社
3. 徐贞喜《汽轮机设备故障诊断与预防》北京：中国电力出版社
4. 大型火电设备手册——汽轮机 北京：中国电力出版社
