浅谈汽轮机故障诊断技术及发展趋势

学术论文 2016-09-09 16:56:57
  前言 
  汽轮机作为电力生产中最为核心的设备,在我国电力工业现代化进程中发挥着不可替代的作用,在功能越来越先进的同时,其运行的安全性和可靠性同样不容忽视,为此,加强汽轮机故障诊断工作,不断提升诊断技术水平成为当前电力企业工作中的重中之重。随着科技的发展,汽轮机故障诊断技术得到不断完善,但目前还存在着很多亟待解决的问题,使得故障诊断还无法满足工业生产中汽轮机维护和保养的需求,即无法为汽轮机的安全、稳定运行提供技术保障,因此必须不断提升汽轮机诊断技术的水平。 
  1 汽轮机故障诊断技术简介 
  1.1 信息的采集和分析 
  对汽轮机运行故障进行在线诊断最主要的就是对信息的采集和分析,信息采集主要借助传感器来完成,这就带来两个方面的问题,一方面由于汽轮机本身的运行环境比较特殊,要求传感器必须能适应其工作环境,以防传感器损坏、失效或系统误差过大;另一方面传感器本身的性能也成为故障诊断成功率的关键所在。为此,当前人们的关注重点主要在于如何提高传感器的可靠性上,并针对汽轮机故障诊断工作开发专门的传感器,从而提高传感器对于信息的采集能力;另外,为降低信息采集导致的故障诊断实务和高漏诊率等因素,一些学者开始致力于开发传感器信息采集与诊断融合的技术,然而这种基于传感器的诊断技术由于其硬件本身原因使得在实际应用中不常采用。实际工作中,传感器将汽轮机组件的振动情况转换为信号输出以用作分析,通过分析结果得出汽轮机的运行状态是否正常,如带故障运行则需要采取进一步的措施。当前最常采用的振动信号处理方法是利用快速傅里叶变换,这种处理方法主要适用于信号较为平稳、信号的线性特征较好的情况,而实际工作中大多数的信号都是非平稳状态,采用快速傅里叶变换就显得很局限,为提高信号分析的准确度,可采用将信号转化为图形进行辨识的方法,随着人们对汽轮机故障诊断重视程度的不断增加,这种信息分析方法的应用也越来越广泛。 
  1.2 汽轮机故障机理与诊断 
  对汽轮机故障发生的机理进行诊断有助于揭开故障发生的原因,通过对故障发生的一般规律和征兆等的分析,从而通过日常的维护来尽量避免发生故障,并能在发生故障后通过全面的分析后确定故障的类型,从而有的放矢地采取针对性较强的措施来消除故障。实际工作中,对于汽轮机故障机理的诊断采用的方法主要有对比法、统计法、逻辑诊断等,常用的诊断策略包括模式识别、模糊诊断、专家系统以及人工神经网络等等。 
  2 当前汽轮机故障诊断技术尚存在的问题 
  虽然汽轮机故障诊断已经受到了足够的重视,并得到了较为快速的发展,但由于多方面的原因,使得当前汽轮机故障诊断技术还存在诸多问题,只有切实解决这些问题才能使故障诊断在电力企业生产中发挥出应有的作用。 
  2.1 检测手段相对落后 
  目前汽轮机故障诊断技术主要基于推理算法,而推理算法的关键在于对故障征兆的获取,这也成为汽轮机故障诊断系统功能实现的瓶颈所在,其主要原因就在于当前的检测手段相对落后,在诸多情况下无法准确获取故障的征兆,因此无法满足实际故障诊断工作的需要。 
  2.2 故障诊断对象相对局限 
  与其他设备相同的是,汽轮机也是由不同材质的若干部分组成的,因此组成汽轮机的材料材质也是影响故障率的一个重要方面,通过对材料的性能进行诊断可以大概分析出汽轮机每个零部件的使用寿命,从而避免由于零部件的过度磨损导致的故障。而当前对汽轮机故障的诊断主要是针对其工作状态的诊断,即通过采集工作过程中的振动信号加以分析,虽然在很大程度上可以诊断出汽轮机运行的故障隐患,但仍然不够全面。 
  2.3 故障机理难以准确识别 
  对汽轮机故障发生的机理进行准确的识别是故障诊断后续工作得以顺利开展的前提,但由于汽轮机的结构和运行环境都具有复杂性的特点,在实际工作中很难对故障机理进行准确的识别,大多数时候都是在机理并不十分明确的情况下结合积累的经验进行判断,有一定的参考价值,但对故障分析和诊断来说还是显得捉襟见肘,使得实际诊断结果往往不够准确。 
  2.4 智能化水平不高 
  目前汽轮机故障诊断系统的运行主要还是依靠设备与人员的配合来完成,在很大程度上诊断结果还取决于相关人员的技术水平和经验积累程度,智能化水平不高,因此工作效率较低,且故障诊断精度有待提高。 
  3 汽轮机故障诊断技术的发展趋势 
  3.1 故障机理研究力度的加大 
  故障机理是故障诊断的首要工作,随着时代的发展,人们越来越认识到故障机理分析对于汽轮机故障诊断的意义,在可预见的未来,各种科技手段的不断应用以及本行业专家和技术人员经验的积累都会促进故障机理研究水平的提高,将为汽轮机故障诊断技术突破瓶颈带来实质性的进展。 
  3.2 人工智能技术的不断应用 
  将人工智能系统与汽轮机故障诊断有机地结合起来,可提升汽轮机故障诊断的智能化水平,从而提高工作效率和精度。当前人工智能技术的应用已经取得了可喜的进展,虽然在实际应用中目前还不能完全实现人工智能化,但随着科学技术的不断发展,技术上的问题将迎刃而解,人工智能技术用于汽轮机故障诊断将成为大势所趋。 
  3.3 全方位的综合性故障诊断 
  为实现汽轮机工作的安全性,就应当对汽轮机故障进行全方位的诊断,包括对汽轮机各个零部件寿命的初步诊断、汽轮机运行状态的诊断等,同时对其进行综合性的诊断,包括抽液诊断、逻辑诊断、性能诊断等等,通过全方位的综合性的诊断有效排查汽轮机可能存在的所有故障,以确保汽轮机的运行稳定。 
  4 结束语 
  综上所述,在电力工业生产中,故障诊断技术对于汽轮机的安全、稳定运行具有不可忽视的作用,因此应当针对当前工作中存在的问题,对症下药,加强汽轮机故障诊断技术的研发力度,为电力企业的安全生产保驾护航,从而为电力企业带来更大的经济和社会效益。
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