热电厂汽轮机通流部分与凝汽器故障诊断研究与应用

董洋 祝令凯 吕海祯

【摘 要】随着时代的进步和科技的发展，电力已经进入人民生活的多个领域，并在其中发挥着不可或缺的作用。同时，我们对电厂的安全性能，经济应用等方面也提出了严格的要求。热电厂由于其热负荷不断改变使得热电厂出现故障的频率不断增大。本文主要论述了故障诊断在汽轮机循环部分和冷凝器中的应用，并加强对电厂设备的故障诊断，保证电厂安全运行减少事故。

【关键词】汽轮机 凝汽器 故障诊断

热电厂的热力发电系统由锅炉、汽轮机、凝汽器以及发电机等部分构成，其中汽轮机和凝汽器的安全运行对于整个热电厂有着重大作用。一般汽轮机的的故障都是由于早期出现的小毛病不重视处理，进一步任由发展成为严重事故，而凝汽器容易发生复杂故障，不能从表面直观的发现直到出现不可逆状况。所以加强设备故障诊断十分重要，减少重大事故的发生，节省设备的维修费用，保证其安全运行。

1 热电厂汽轮机流通部分故障分析及诊断方法

1.1 流通部分故障分析

按故障发展的进程分为了两类：

（1）突发性故障；突发性故障就是指汽轮机通流部分截面积非正常的变化引起的故障，常见的故障有调节阀的阀杆脱落，叶片的断裂；通常情况下，突发性故障发生前是毫无任何征兆的，如果处理不善就会造成重大的事故。下面是一些具体的突发性故障：压力级机械堵塞，压力级叶片断裂，调节机械堵塞，调节级叶片断裂。（2）间发性故障；汽轮机的通流部分的渐发性故障主要就是指流通管道的磨损和结垢。此类故障相比突发性故障具有一定的规律性，前期通过检测可以预知到。这类故障在前期虽然不会造成重大的安全事故，但也会严重影响设备的性能，常见的渐发性事故有流通通道的结垢，调节级的磨损，压力级结垢和压力级磨损。

1.2 流通部分故障诊断方法研究

对汽轮机流通部分的故障诊断分析方法其实也就是将所测取的众多数据进行有效的处理，从而得到人类能够识别和理解的信息：

（1）故障树诊断模型的方法：这是一种常用的诊断方法，该方法是基于由树知识库的对象建立的，在具体的诊断过程是从故障现象开始的，从上一级向下一级细分，通过不断的检测相关信息，最终弄到低层完成整个通流部分故障的诊断。故障树分析诊断法切实符合人类的思维方式，用于诊断和人类的思维方式一致的故障树分析方法，导致故障的原因是非常复杂的，那么故障树模型也将是非常大的，这会导致搜索效率大大降低。（2）层次分析法：此方法与故障树分析法类似，该方法也是采用树形结构的方法，先对流通部分的故障进行一个模糊大概的分类，然后再根据收集到的有效信息，逐层向下分之结构的最低层。（3）模糊诊断法：此方法是在故障和故障现象之间建立一种隶属度的函数的数学方法，它主要分为了三个层面的内容：即模糊聚类分析，模糊逻辑诊断和模糊识别。模糊诊断法是出现的比较早的一种故障诊断方法，再具体的故障诊断实践中，通常会结合其他方法一起使用，其本身具有信息单一，得到的仅仅是数据结果，这种方法只能作为初步诊断的故障由于缺乏必要的透明度。

2 汽轮机凝汽器故障诊断分析

2.1 凝汽器故障分析

汽轮机凝汽器常见的一些故障如下：

（1）轴封磨损或者轴封供汽不足；当发生此故障时，大量的空气会从轴封的一侧进入汽轮机的凝汽器部分，严重影响凝汽器的换热效果，也极大地降低了凝汽器的真空度。这一故障的主要征兆为：凝汽器内真空度明显的降低，凝汽器中的凝结水的过冷度增大，转子的快速冷却也导致腹胀差的产生等。（2）凝汽器真空系统的不严密；因为凝汽器所处的负压状态，导致凝汽器真空系统的不严密，也直接导致了外界空气的渗入。其故障征兆主要为：凝汽器的真空度降低，凝结水的过冷度明显的增加，循环水温度上升减少。（3）凝结水泵故障；当凝汽器的凝结水泵不能正常工作时，就会导致进入凝结水母管的凝结水量的减少，使得凝结水在热井处积压，凝结水位得以上升，当凝结水水位超过换热管时，传热的效果有很大的影响，和冷凝器的真空度明显降低了。。其故障前兆为：凝结水泵的出口压力降低，热井中凝结水积压使得凝结水位上升，端差增大，凝结水的过冷度也会明显的增加。（4）钛管的破裂或泄露；换热管的劈裂或者泄露将会直接导致凝结水的含氧量明显增大，凝结水位上升，若凝结水位超过换热管时，会导致有效换热面积的减小，进而影响正常的换热效果，也使凝汽器的真空度下降。故障的症状是：冷凝器中的水位上升，真空度的下降，对端差增大，冷凝水的冷却程度的增加等。

2.2 凝汽器故障诊断方法研究

每一种凝汽器故障的发生，都会提前引起凝汽器内部一系列故障征兆的发生，同时当凝汽器发生多个故障时也会导致每一个征兆发生相同的变化，所以每一个故障征兆对于故障来说都具有相同的重要性。在凝汽器里面一般发生的故障征兆是比较多的，但是凝汽器同时发生多个故障的概率是微乎其微的，基于这种情况，为了更方便、更合理的完成故障的诊断，一般我们采用的都是基于故障诊断规则表的诊断方法。

模糊神经网络诊断法在凝汽器的故障诊断中具有快速、准确的优点，所以，一般都是采用模糊神经网络诊断的方法来完成对凝汽器故障的诊断，采用模糊神经网络诊断法，能够有效的解决人类思维中的复杂性和不确定性因素带来的问题，并对处理结果能够以数字的形式表达出来，而且该方法还拥有着良好的非线性处理能力。

参考文献：

[1] 李家吉.热电厂汽轮机通流部分与凝汽器故障诊断研究与应用[D].浙江大学，2012.

[2] 谢军星.电站汽轮机通流部分故障分析与应用研究[D].华北电力大学（北京），2010.

[3] 单旭昇.神经网络专家系统在凝汽器故障诊断中的应用研究[D].华北电力大学（北京），2009.

[4] 殷喆.基于神经网络的凝汽器系统故障诊断研究[D].华北电力大学（河北），2007.