浅谈汽轮机故障诊断分析方法

沙眼、刀痕等 ，受到交变的机械应力和 热应力的联合作用 ，产生应 力 力研发新的诊断技术 ，积极 学习国外先进技术 ，全面提高我 国汽轮机 集中 ，出现 了裂纹 。裂纹如不及时 的处理 ，会 发展成为断裂 ，导致严 诊断方法 ，以减少汽轮机故障对经济 发展 的影响。
Ｄ Ｏ Ｔ： １ ０ ． １ ６ ６ ４ ０ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ３ ７ — １ ２ ２ ２ ／ ｔ ． ２ ０ １ ７ ． １ １ ． ０ ３ ０
重事故 。
汽轮机 ，是一种能量转换的动力机械 ，它将蒸汽的能量转换为旋
针 对上述故 障，如果及 时掌握 早征兆 ，采取相应的措施 ，处理
工 业 技 术
柬工案 抛术
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浅谈汽轮机 故障诊 断分析 方法
吴 闯
（ 哈尔滨汽轮机厂 有限责任公 司 ， 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ６）
摘 要 ：汽轮机发 生故障停修 ，会 产生非常严重的经济损 失，所以汽轮机 故障问题 一直受到人们重视 。本文结合汽轮机的机械结构以及运行工 作原理 ，分析 汽轮机 的故 障类型 以及 问题 的发生原 因，提 出多种诊 断方法 ，以供相 关工作及研究人 员参考。 关键词 ：汽轮机 ；故 障；诊 断
１ 汽轮机的典型故障
１ ． １ 转子不 平衡故 障
转子 的不 平衡故障是汽轮机常 见的振动故障之一 。不平衡振动是 方面 ：一是信号 的采集 ，为故障分析诊断提供基础 ；二是信号处理 ， 因为惯 性离 心力发生 的，径 向振 动较大 。根据发生原 因，可分 为 ：原 对杂乱的信号进 行处理 ， 得 到对诊断工作有价值的信息 ；三是通过信 始不平 衡、渐发性不平衡和突发性 不平衡。原始不平衡是 由于制造 或 息 ，对汽轮机的状态进行分析、判断和预报 。 者更换转动零部件 引起 的。 其 振动特征 比较稳定 ， 振幅和相位 变化小。
要的。
转 的机 械能。转动部分和静止部分 组成汽轮机结构 ，转动部分包括 叶 故障 ，将会避免或减 少重大事故的发生 。所 以故 障诊断技术是非常重 片、联轴器、主轴及装在轴上 的其他 零件 ；静止部分包括 隔板 、气缸 、 汽封 、进汽部分等 。
２ 汽轮机故 障信号提取方法
因为汽轮机故 障是 由于振动过大造成的 ，所 以故障诊断技术主要 就是振动分析和油液分 析这 两大类。诊断技术的实现 ，主要包括三个
（ １ ）时域分 析法 。物理 量随 时间变化 的函数关系 ，如果 以图形 的形式来表达这样关 系 ，就是信号的时域波形 。分析物理量和 时间的 关系 ，称为时域分析 ，时域 波形、轴心轨迹、相关分析等式常用的 时
不对 中是指相邻转子 的轴线和 轴承 中心线存在偏移 。汽轮机 为多 域分析 。汽轮机转子 不平衡 、转子不对中等常见故障 ，可通过时域波 转子设 备 ，各转子是 由联轴器连 接的 ，由于安装或者使用原 因 ， 会 出 形做出预判断 。 机壳变 形、轴承座变形 ，进而产生 转子不对中故障 。轴系不对 中 ，又 可细分为 ：角度不对 中、平行不对 中和综合不对 中。 １ ． ３ 动静碰磨故 障 动静碰磨 是指零件 间隙过小是 ，动静 零部件接触 ，然后再弹开 ， （ ２ ）频 域 分析 。频域 分 析 ，是把 时域 内的信 号 ，通过 傅 里 叶 变换 ，让其在频域 内显示出来。频域分析是为了将复杂的信号 ， 分解 成多个信号 。频域分析 是信 号分析的常用方法 ，在故 障诊断领域应用 非常广泛 。频域分析将 振幅和频率建立了函数关系 ，一些故 障特征可
故障信息提取是故 障诊断的关键技术之一 ，故障信息提取 的准确
渐发性不平 衡主要 因为转子 热弯 曲发生的 ，其振动是动态变化 的。突 性、完备性 ，对故障诊断结论的准确性影 响很大 。
发性不平衡 是 由于转子运动过程 中 ， 其 转动零件脱落 ，或者联接零 件
发生松动 。 １ ． ２ 转子不对 中故 障
轴 系在 高速转动时 ，滑动轴承 和轴 径之间的油膜压力是动态 变化 通过频率和能量的关系 ，可 以对故障进行判断。 的，这样可 以保证转子的轴心 围绕 某个平衡点旋转 。当油膜涡动频 率 接近转子的 临界频率 ，转子会产生激烈振动 ，这个情况 叫油膜振荡 。
１ ． ５ 转轴弯 曲
转轴弯 曲 ， 分 为永久性弯 曲和暂 时弯曲两种。永久性弯 曲是指 转 信号的类型来分 ，小 波分析分为三种 ：小波包分解 、离散小波 、连续 轴出现弯 曲，且不 能恢复 。暂时性弯 曲是 可以恢复的 。转轴 的永久性 小波。 弯 曲发生原 因， 一般是 由设计制造 ， 运营维护不当引起的。 预负载过大、
这样改变零 部件的动态刚度 。碰磨使转 子的振动情况变的复杂 ，严 重 以在 频域 内形象 的展现 。工程中使用频率很高的频域分析方法是幅值 的碰磨可导致轴系永久弯 曲。
１ ． ４ 油膜振 荡
谱和功率谱 。幅值谱是 表示 振动幅值和频率分量 的函数 ，横坐标是频 率分量 ， 纵坐标是振动幅值 。 功率谱是各频率成分和振动功率的函数。 （ ３ ）时频分 析。时频分 析是指对 信号 同时进行时域 分析和频域 分析的统称。这是一个非传统 的方法 ，在一个 函数 内描述时 间、 频率 、 幅值的关系 。信号处理 领域 ，常用的时频分析是小波分析 。按 照处理
转轴热变形不均匀或者 暖机不充分可能造成暂时性弯 曲。
１ ． ６ 转 子 裂 纹
３ 结束语
我国汽轮机故障诊断技术发展经历很 长的发展 期，由于技术 落后，
起步晚 ，和发达 国家 相比存在一定差距 。那么这需要我 国研究人员大
在变 负载 工况下 ，由于转轴在制造过 程中形成的缺 陷：如气 孔、