汽輪機故障診斷技術

汽輪機故障診斷技術是一種針對汽輪機故障檢測的技術。汽輪機雖然使用的比較廣泛，但是其也有很多的缺陷，那就是受到工作環境的影響，比較容易出現汽輪機故障的情沉，一旦出現故障，不僅會影響到企業的經濟效益，還可能會對操作人員的人身造成傷害，嚴重者有可能威脅人員的生命安全，所以必須引起有關部門的密切關注。

基本介紹

• 中文名：汽輪機故障診斷技術
• 外文名：Turbine fault diagnosis technology
• 類型：故障診斷技術
• 作用：保證機器安全運行
• 領域：能源
• 學科：電氣工程

簡介

改革開放以來，我國各個行業都得到了翻天覆地的變化，都走上了發展的快車道，汽輪機作為工業上重要的生產設備，也得到了顯著的發展。汽輪機雖然使用的比較廣泛，但是其也有很多的缺陷，那就是受到工作環境的影響，比較容易出現汽輪機故障的情沉，一旦出現故障，不僅會影響到企業的經濟效益，還可能會對操作人員的人身造成傷害，嚴重者有可能威脅人員的生命安全，所以必須引起有關部門的密切關注。我國也在積極的對汽輪機故障診斷技術的發展進行養不斷的研究，文章首先分析了現階段我國汽輪機故障診斷技術的發展現狀，然後對汽輪機故障診斷技術中存在的問題進行了深入的剖析，並對汽輪機故障診斷技術的發展趨勢進行了探討，希望通過文章的分析能夠對汽輪機的故障診斷技術提供幫助，進而更好的促進工業乃至整個經濟設備的發展-

工業是我國的第一產業，在很大程度上對我國的經濟起到支撐的作用，因而其發展一直受到各方的重視。近年來，我國的工業生產得到了極大的改善，所使用的設備也是日趨先進，其自身所具有的可靠性、安全性、可用性和可維修性越來越受到人們的關注，現階段

我國工業的工作重點是加強機械設備故障的診斷和處理。汽輪機在我國的工業生產中運用得十分廣泛，是比較常見的工業設備。因為木身的結構比較特殊，在生產使用中出現故障的可能性比較高，而且一旦出現故障，所帶來的負而效應也是巨大的。止是鑒於這種情況，關於汽輪機故障診斷技術在我國得到全面的發展和套用。原有的汽輪機故障診斷技術受到各方而綜合因素的制約，具有很多無法同避的弊端，在一定程度上而高己經不能滿足工業生產中對汽輪機維護的需要，所以只有不斷的對其進行發展和完善，才能最大限度的給予汽輪機的安全性和可靠性的保障

汽輪機故障診斷技術的發展

信號的採集與分析

汽輪機的工作環境是比較複雜的，也很特殊，所以相應的要求汽輪機故障的診斷技術也要更加的完善，其中對汽輪機診斷系統中的感測器要求比較高。就現階段的感測器性能的研究中，多數注重的是對感測器可靠性的提高和對新型感測器的開發上，也有對加強感測器診斷故障性能的研究，進而降低診斷失誤和漏診率，並採用信息進行診斷融合。單就現階段的感測器故障診斷技術而高，在硬體的缺陷還是比較明顯的，直接導致了在實際中的套用比較少。提高感測器信號可靠性和融合技術，使感測器在使用中可靠性更強振動信號的分析和處理是信號的分析處理的主要內容，汽輪機故障診斷系統中主要採用快速傅立葉變換針對振動信號進行處理，快速傅立葉變換更加適用於平穩信號的情沉下，所以適用性是比較強的。但在實際的生產操作中，大多數信號都是不太平穩的，非線性是一般的特點，這樣的話就要提高信號分析的精確度，促進信號的分析和處理。採用圖形進行辨識，提高分析的準確度

故障的機理和診斷

所謂的故障的機理主要是指在分析汽輪機的故障時，要對故障產生的原因進行全而的分析，進而對故障進行很好的掌握和t解，這是汽輪機故障診斷技術的基礎技術，在對故障機理的分析時，應該全而分析故障的規律、徵兆、類型。進行汽輪機故障的診斷時，宜

採取對比以及統計和邏輯的診斷方法。模糊診斷、模式識別、人工神經網路和專家系統是比較常用的診斷策略。

現階段汽輪機故障診斷系統中存在的問題

檢測方式問題

就現階段的汽輪機故障診斷系統而高，存在很多弊端。現階段的汽輪機故障診斷技術採用大多是推理算法，但其在故障的徵兆獲取上始終是個短板，難以進行突破，關鍵環節就是汽輪機故障的檢測方式較為陳舊，沒有與時俱進，根木無法與現階段的故障診斷的壓球相適應，給汽輪機故障診斷技術的發展帶來一定的不利因素。

材料性能診斷較差

檢測汽輪機故障時，對其材料和性能的檢測工作也很重要，在對材料和性能的評價過程中可以對汽輪機的使用期限進行有效預測。但是現階段在我國的汽輪機故障診斷技術中對材料性能的診斷工作還存在很多需要改進的地方，使得故障診斷系統中存在的弊端還是比較大的，使得汽輪機故障診斷技術無法得到健康、穩定的發展。

複雜故障的機理

在對汽輪機故障診斷工作時，前提和基礎就是對汽輪機的故障機理進行全而的把握，先明確了發生故障的原因才能有效的對其進行分析和確診。但是通常情a5}下，汽輪機發生故障的原因具有普遍的複雜性，如果不明確的知曉故障機理，要做到深入的分析故障是比較困難的，因此很容易在汽輪機故障診斷中產生問題，診斷技術的發展受到一定程度的制約。

人工智慧套用

科學技術在不斷進步，很多新型的汽輪機故障診斷技術應運而生，人工智慧技術就是其中的一種，就其在現實中的套用效果而高，可行性還是比較高的。其對存在的問題能夠很好的解決，但還是會有一些不可避免的問題存在，所以還要繼續完善，在科學技術發展的不斷推動下，需要加大對人工智慧技術的研究力度，使其發展的更加完善，開創我國汽輪機故障診斷技術的人工智慧化發展道路。

汽輪機故障診斷技術的發展趨勢

近年來，我國一直致力於對汽輪機故障診斷技術的研究，其技術在一定程度上得到了提高，我國己經走上了高水平的汽輪機故障診斷技術的發展之路。文章在分析I汽輪機故障和故障診斷技術中存在的問題後，主要從以下幾個方而對其進一步的研究，從而促進汽輪機故障診斷技術能夠在更加持續、健康的道路上發展

(1)運用全而的檢測技術來達到提高汽輪機故障的檢測技術的目的

(2)加大故障機理的研究力度，明確的分析出故障機理，對故障的診斷和修復具有更為積極的意義

(3)綜合診斷。加大對汽輪機故障診斷的力度，進行更為全而的故障判斷，應該養重從熱影響診斷、性能診斷、油液診斷、溫度診斷以及邏輯順序診斷等諸多方而進行考慮，這樣有利於快速有效的對故障進行檢查

(4)診斷和仿真技術的有機結合。在這兩者的有機統一下，能夠更為精準的判斷汽輪機的故障所在，檢查系統部件

國內外研究現狀

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於世界領先水系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、等公司

美國Bechtel電力公於1987年開發的火電站設備診斷用專家系統(SCO PE)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

美國Radial公司於1987年開發的汽輪發電機組振動診斷用專家系統(T u rboin ac)，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係的機率數據，其蒐集知識的子系統具有人機對話形式該系統含有900條知識規則，有很大的庫容。

西屋公司(WHEC)是首先將網路技術套用於汽輪機故障診斷的，他們在已經開發出的汽輪發電機組故障診斷系統(AD)的基礎上，在奧蘭多建立了一個診斷中心(DOC)，對分布於各地電站的多台機組進行遠程診斷。

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，該公司開發的旋轉機械故障診斷系統(ADR3)在中國套用情況良好，很受用戶歡迎 日本也很重視汽輪機故障診斷技術的研究，由於日本規定1000vI W以下的機組都須參與調峰運行，因此，他們更注重於汽輪機壽命檢測和壽命診斷技術的研允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

東芝電氣公司與東京電力公司於1987年合作開發的大功率汽輪機軸系振動診斷系統，採用計算機線上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!“:在90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。

日立公司在1982年開發了汽輪機壽命診斷裝置 H ID IC-0跟以後逐步發展，形成了一套完整的壽命診斷方法。

三菱公司則在80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常徵候檢測並能診斷其原因，其特點是可根據動矢量來確定故隙。

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友法國電力部門(EDE)從1978年起就在透平發電機上安裝離線振動監測系統，到90年代初又提出了監測和診斷支援工作站(M onitoring and D iagnosis A id S tation)的構想在90年代中期，其專家系統P SAD及其D I-VA子系統在透平發電機組和反應零冷卻泵的自動診斷上得到了套用。另外，瑞士的A BB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。

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h}一般說來，經歷了2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，並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，引入人工智慧等先進技術，大大推動了診斷系統的研究和實施，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”，標誌著我國診斷技術的研究進入了一個新的發展階段，隨後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在此期間，國際國內學術交流頻繁，對於基礎理論和故障機理的研究十分活躍，並研製出了我國自己的線上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，各種先進技術得到套用，研究步伐加快，縮小了與世界先進水平的差距，同時也形成了具有我國特點的故障診斷理論，並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;,楊叔子等主編的《機械故障診斷叢書眾虞和濟等主編的《機械故障診斷叢書;,徐敏等主編的《設備故障診斷手冊》等。

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備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製造廠和大型電廠等國家在“七五”、“八五”計畫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。