安防之家讯：〔摘要〕介绍了几种常用的汽轮发电机组状态监测和分析诊断技术、远程监测与故障诊断以及当今国内外汽轮机组状态监测的现状等，为如何加速开展这一工作提供参考。〔关键词〕汽轮机组；状态监测；状态检修；远程监测；故障诊断
汽轮发电机组能否得到正确维修是决定发电厂经济效益高低的一个关键性问题。长期以来，汽轮发电机组采取坏了再修的事后维修方式，十分被动，后来逐渐被计划性检修所替代，提高了检修的主动性，但是计划性检修往往会造成检修过度或检修不足，于是状态检修也就应运而生。所谓状态检修就是根据设备的实际运行状态合理确定检修项目、检修时机以及检修所需的时间，也被称之为预测检修，这是一种适应现代化电力生产的较为合理的检修方式，能够降低检修费用，提高设备的投用率和汽轮发电机组运行的安全性、可靠性以及经济性。1汽轮发电机组状态监测技术设备的状态监测和分析诊断是状态检修的先决条件。目前国内外常用的状态监测和分析诊断技术有以下几种。1.1振动分析振动分析是汽轮发电机组状态评估和故障诊断的主要手段，能够判断出汽轮发电设备内部的状况，确定是否出现故障以及故障的严重程度和发展趋势。连续振动监测系统能够连续监测设备的振动特性并收集、贮存和分析振动数据，发现早期振动故障，判断发展趋势，为合理组织检修提供依据。1.2轴承磨损监测在汽轮发电机组的各组轴承内装上能够发射超声波的探头，通过检测超声波遇到轴承表面后的反射时间，计算出轴承磨损的程度。它能够在机组正常运行的状态下，直接、准确地检测出各轴承的磨损情况，并在轴承的磨损状况尚未造成设备故障停机前及时发现并进行针对性检修，避免造成损失。1.3叶片寿命动态分析系统叶片寿命动态分析系统根据汽轮发电机组制造厂家提供的相关数据和发电厂的运行检测参数，并结合汽轮机叶片的自振频率、叶片材质的退化程度、蒸汽对叶片的影响和蒸汽夹带的杂质流过汽轮机叶片时产生的损伤，计算出易发生裂纹的叶片各部分的动静态应力，推测出叶片何处可能出现裂纹以及产生裂纹后的使用寿命。根据这些参数，电厂的工程技术人员就能够诊断出造成叶片故障的根本原因，并有效地预测叶片的剩余寿命，及时更换损坏的叶片，保证机组的安全、经济运行。1.4转子、汽缸应力监测仪通过安装在机组不同位置的应力监测仪来检测各部件所受的应力，转子、汽缸应力监测仪能够为汽轮发电机组的运行操作人员提供汽轮机在预热、启动、负荷调整和停机时的应力信息和建议，将各部件所受的应力控制在一个合理范围内，延长汽轮机的使用寿命。1.5转子应力和裂纹评价系统转子应力和裂纹评价系统根据声波检测的结果，分析转子温度和应力分布，计算裂纹发展到极限尺寸的时间，从而综合判断转子的剩余寿命。它综合暂态热弹性应力分析、断裂机理、材质数据和检查结果，评估汽轮机和发电机转子的剩余寿命，以及转子随着运行时间的推移而发生故障的概率。1.6蒸汽流程保护系统蒸汽流程保护系统包括进水监测系统和蒸汽管路状态监测仪，它能够测量给水加热器蒸汽入口的温度和压力，比较不同位置实测值与设计值的差别，及时发现异常情况并发出警告。同时该系统能够跟踪各蒸汽管道的进出温度、压力变化，判断管道是否存在泄漏以及各处泄漏的程度等。除了上述技术外，热成像分析法、电冲击比较法、磨损微粒分析、污染物分析、电机电流特征分析等状态监测和分析诊断技术也已经逐渐被各个电厂采用，经济效益十分明显。2远程监测与故障诊断2.1远程监测远程状态监测与故障诊断是指在异地利用现代通讯技术实现的监测与诊断。目前，各发电厂均采用DCS等自动检测控制系统，在设备运行现场通过由工业PC机组成的数据采集系统对设备运行参数进行采集、信号处理、显示，然后通过局域网将采集到的数据发送到电厂的数据库，远程诊断中心的专家通过网络或者电话线等多种方式与企业局域网中的服务器进行交互，就能得到各被监测设备的实时运行数据，在线掌握设备的运行状态；或者企业通过Web服务器将现场监测到的信息发布到互联网上，远程故障诊断中心的专家通过授权，使用浏览器浏览其网页，对设备进行实时监测与诊断。前一种是客户机/服务器模式，后一种是浏览器/服务器模式，无论哪种模式都能够在电厂和远程故障诊断中心之间形成一个跨地域的互联通讯网络。目前能够实用的客户机/服务器模式的远程监测诊断系统有数种，它们大都存在实时性较差的问题，大量客户同时访问时，服务器因要同时处理各个客户的联接致使系统性能下降。近年来随着网络技术的发展，基于浏览器/服务器模式的远程状态监测诊断系统显示出了独特的优势，已被多数企业逐渐采用。该模式的远程诊断系统为客户提供了一个跨平台的、统一的应用环境，使开发环境独立于应用环境，避免了为多种不同操作系统开发同一应用系统时需要开发不同的客户端程序的重复操作。同时，由于客户端的内容是从服务器动态下载的，给系统的后期维护或升级带来了极大的方便，只需要维护和升级服务器端程序，因此便于系统的扩展、维护以及管理。客户端只需要安装浏览器，运行时从服务器下载网页，并建立与服务器端的连接，设备运行数据实时显示可以通过ActiveX或JavaApplet来实现。2.2故障诊断目前故障诊断方法中实用性较好的有专家系统故障诊断法、神经网络故障诊断法、数据融合故障诊断法等。由于现场设备故障的发生原因非常复杂，即使状态监测参数相同，随故障变化的过程以及故障发生的主要原因也可能不同。仅仅依靠单一的参数是不能正确做出故障诊断的，为了减少误诊还必须利用各相关过程参数，并参考历史记录，采用数据融合法进行故障诊断。目前，数据融合故障诊断法主要有Bayes推理、D-S证据理论和神经网络数据融合等。在D-S证据理论中，用信度函数表达故障发生概率的大小，通过多传感器测试被诊断对象，得出每一传感器在某症状下属各类故障的信度函数，然后用D-S组合规则进行信息融合，得到融合后症状分布属于各类故障的信度函数，最后根据判定准则确定故障类型。3国内外汽轮机组状态监测现状美国西屋汽轮机/发电机人工智能监测中心，利用在线专家系统对电厂的设备进行远程诊断。每个电厂都装有监视器和数据中心，电厂数据中心的作用是作为一个就地监视系统和数据采集系统，将采集的数据通过网络传送到诊断中心。诊断中心的人工智能程序将接收到的数据进行解释并做出诊断，然后将诊断结果送回电厂。电厂把这个诊断结果连同解决问题的建议和步骤一起显示出来。在美国，电厂设备应用预测检修技术虽已非常普遍，但并非所有情况都采用状态检修。对一个企业来说，应根据设备本身的特点、状况、在系统中的地位以及经济效益而采用不同的检修方式，有的是计划检修，有的是状态检修，有的可能一直用到坏。因此在美国的电厂中，实际实施的是多种检修方式并存的综合检修方式。英国中央电力局80年代初建成一个可对所属电厂有关运行部分进行集中控制的监测试验中心。它既可调用电厂的测试数据进行分析，又能将分析结果反馈给有关电厂。从国外引进的汽轮发电机组一般都装有较完善的监控系统，国产大机组也选配一些进口的监控设备。此外，我国还自行开发了故障诊断仪器，并达到了一定的水平，其中振动诊断技术较为成熟。如南京汽轮发电机厂开发的以微机为核心的多功能振动分析系统，其中旋转机械振动状态监视及预测维修系统包含5个软件：振动监测软件、稳态分析软件、瞬稳态分析软件、振动数据采集及管理软件、趋势分析软件等，其性能可与国外产品相媲美。4结束语汽轮发电机组状态检修是电厂检修技术的发展方向，在现阶段可以采取分步实施的方法。对于被监测的设备，应该选择好适用的监测技术以及配套应用软件。在状态监测的实施过程中，要考虑好监测点、报警值、停机值、监测频度的设定。由于我国汽轮机组故障诊断技术的研究晚于国外多年，目前虽已取得一定的成绩，但与国外相比还有一定的差距。笔者建议为配合设备进行监测诊断，应尽快筹建电网的诊断中心和建立故障档案库，同时还需建立一支从事维修方式选择、监测诊断系统设计以及具体实施的专业技术队伍。安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务，敬请登陆安防之家：http://anfang.jc68.com/