[科普中国]-汽轮机故障诊断技术

简介

改革开放以来，我国各个行业都得到了翻天覆地的变化，都走上了发展的快车道，汽轮机作为工业上重要的生产设备，也得到了显著的发展。汽轮机虽然使用的比较广泛，但是其也有很多的缺陷，那就是受到工作环境的影响，比较容易出现汽轮机故障的情沉，一旦出现1故障，不仅会影响到企业的经济效益，还可能会对操作人员的人身造成伤害，严重者有可能威胁人员的生命安全，所以必须引起有关部门的密切关注。我国也在积极的对汽轮机故障诊断技术的发展进行养不断的研究，文章首先分析了现阶段我国汽轮机故障诊断技术的发展现状，然后对汽轮机故障诊断技术中存在的问题进行了深入的剖析，并对汽轮机故障诊断技术的发展趋势进行了探讨，希望通过文章的分析能够对汽轮机的故障诊断技术提供帮助，进而更好的促进工业乃至整个经济设备的发展-

工业是我国的第一产业，在很大程度上对我国的经济起到支撑的作用，因而其发展一直受到各方的重视。近年来，我国的工业生产得到了极大的改善，所使用的设备也是日趋先进，其自身所具有的可靠性、安全性、可用性和可维修性越来越受到人们的关注，现阶段

我国工业的工作重点是加强机械设备故障的诊断和处理。汽轮机在我国的工业生产中运用得十分广泛，是比较常见的工业设备。因为木身的结构比较特殊，在生产使用中出现故障的可能性比较高，而且一旦出现故障，所带来的负而效应也是巨大的。止是鉴于这种情况，关于汽轮机故障诊断技术在我国得到全面的发展和应用。原有的汽轮机故障诊断技术受到各方而综合因素的制约，具有很多无法同避的弊端，在一定程度上而高己经不能满足工业生产中对汽轮机维护的需要，所以只有不断的对其进行发展和完善，才能最大限度的给予汽轮机的安全性和可靠性的保障

汽轮机故障诊断技术的发展信号的采集与分析汽轮机的工作环境是比较复杂的，也很特殊，所以相应的要求汽轮机故障的诊断技术也要更加的完善，其中对汽轮机诊断系统中的传感器要求比较高。就现阶段的传感器性能的研究中，多数注重的是对传感器可靠性的提高和对新型传感器的开发上，也有对加强传感器诊断故障性能的研究，进而降低诊断失误和漏诊率，并采用信息进行诊断融合。单就现阶段的传感器故障诊断技术而高，在硬件的缺陷还是比较明显的，直接导致了在实际中的应用比较少。提高传感器信号可靠性和融合技术，使传感器在使用中可靠性更强振动信号的分析和处理是信号的分析处理的主要内容，汽轮机故障诊断系统中主要采用快速傅里叶变换针对振动信号进行处理，快速傅里叶变换更加适用于平稳信号的情沉下，所以适用性是比较强的。但在实际的生产操作中，大多数信号都是不太平稳的，非线性是一般的特点，这样的话就要提高信号分析的精确度，促进信号的分析和处理。采用图形进行辨识，提高分析的准确度

故障的机理和诊断所谓的故障的机理主要是指在分析汽轮机的故障时，要对故障产生的原因进行全而的分析，进而对故障进行很好的掌握和t解，这是汽轮机故障诊断技术的基础技术，在对故障机理的分析时，应该全而分析故障的规律、征兆、类型。进行汽轮机故障的诊断时，宜

采取对比以及统计和逻辑的诊断方法。模糊诊断、模式识别、人工神经网络和专家系统是比较常用的诊断策略。

现阶段汽轮机故障诊断系统中存在的问题检测方式问题就现阶段的汽轮机故障诊断系统而高，存在很多弊端。现阶段的汽轮机故障诊断技术采用大多是推理算法，但其在故障的征兆获取上始终是个短板，难以进行突破，关键环节就是汽轮机故障的检测方式较为陈旧，没有与时俱进，根木无法与现阶段的故障诊断的压球相适应，给汽轮机故障诊断技术的发展带来一定的不利因素1。

材料性能诊断较差检测汽轮机故障时，对其材料和性能的检测工作也很重要，在对材料和性能的评价过程中可以对汽轮机的使用期限进行有效预测。但是现阶段在我国的汽轮机故障诊断技术中对材料性能的诊断工作还存在很多需要改进的地方，使得故障诊断系统中存在的弊端还是比较大的，使得汽轮机故障诊断技术无法得到健康、稳定的发展。

复杂故障的机理在对汽轮机故障诊断工作时，前提和基础就是对汽轮机的故障机理进行全而的把握，先明确了发生故障的原因才能有效的对其进行分析和确诊。但是通常情a5}下，汽轮机发生故障的原因具有普遍的复杂性，如果不明确的知晓故障机理，要做到深入的分析故障是比较困难的，因此很容易在汽轮机故障诊断中产生问题，诊断技术的发展受到一定程度的制约。

人工智能应用科学技术在不断进步，很多新型的汽轮机故障诊断技术应运而生，人工智能技术就是其中的一种，就其在现实中的应用效果而高，可行性还是比较高的。其对存在的问题能够很好的解决，但还是会有一些不可避免的问题存在，所以还要继续完善，在科学技术发展的不断推动下，需要加大对人工智能技术的研究力度，使其发展的更加完善，开创我国汽轮机故障诊断技术的人工智能化发展道路1。

汽轮机故障诊断技术的发展趋势近年来，我国一直致力于对汽轮机故障诊断技术的研究，其技术在一定程度上得到了提高，我国己经走上了高水平的汽轮机故障诊断技术的发展之路。文章在分析I汽轮机故障和故障诊断技术中存在的问题后，主要从以下几个方而对其进一步的研究，从而促进汽轮机故障诊断技术能够在更加持续、健康的道路上发展

(1)运用全而的检测技术来达到提高汽轮机故障的检测技术的目的

(2)加大故障机理的研究力度，明确的分析出故障机理，对故障的诊断和修复具有更为积极的意义

(3)综合诊断。加大对汽轮机故障诊断的力度，进行更为全而的故障判断，应该养重从热影响诊断、性能诊断、油液诊断、温度诊断以及逻辑顺序诊断等诸多方而进行考虑，这样有利于快速有效的对故障进行检查

(4)诊断和仿真技术的有机结合。在这两者的有机统一下，能够更为精准的判断汽轮机的故障所在，检查系统部件

国内外研究现状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系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、等公司

美国Bechtel电力公于1987年开发的火电站设备诊断用专家系统(SCO PE)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

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(T u rboin ac)，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900条知识规则，有很大的库容1。

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(AD)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。

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，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1000vI W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允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

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!“:在90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。

日立公司在1982年开发了汽轮机寿命诊断装置 H ID IC-0跟以后逐步发展，形成了一套完整的寿命诊断方法。

三菱公司则在80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常征候检测并能诊断其原因，其特点是可根据动矢量来确定故隙。

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友法国电力部门(EDE)从1978年起就在透平发电机上安装离线振动监测系统，到90年代初又提出了监测和诊断支援工作站(M onitoring and D iagnosis A id S tation)的设想在90年代中期，其专家系统P SAD及其D I-VA子系统在透平发电机组和反应零冷却泵的自动诊断上得到了应用。另外，瑞士的A BB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。

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h}一般说来，经历了2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究和实施，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1。

学会及其旋转机械专业学组等在此期间，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，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;,杨叔子等主编的《机械故障诊断丛书众虞和济等主编的《机械故障诊断丛书;,徐敏等主编的《设备故障诊断手册》等。

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备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。