燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行異常的檢測(cè)技術(shù)分析

林宗斯

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)的推動(dòng)，各種機(jī)電設(shè)備得到了很好的應(yīng)用，并且在持續(xù)的研究中不斷被完善，燃?xì)廨啓C(jī)更是取得了革命性的進(jìn)步，但是燃?xì)廨啓C(jī)是由多種部件組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的體系，同時(shí)又經(jīng)常在經(jīng)常處于高溫、高熱、高壓的嚴(yán)酷運(yùn)行環(huán)境下，在長(zhǎng)時(shí)間的投運(yùn)過(guò)程中，容易發(fā)生異常現(xiàn)象，從而造成燃?xì)廨啓C(jī)的性能下降，引發(fā)安全事故，因此有必要加強(qiáng)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行維修，以提高燃?xì)廨啓C(jī)可靠性和可用性，下面本文就將從燃?xì)鈾C(jī)輪集中常見(jiàn)的運(yùn)行異?，F(xiàn)象出發(fā)，重點(diǎn)對(duì)其檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討，希望能為燃?xì)鈾C(jī)輪的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障。

關(guān)鍵詞：節(jié)燃?xì)廨啓C(jī);運(yùn)行異常;檢測(cè)技術(shù)

引言

燃?xì)廨啓C(jī)是燃?xì)怆姀S中的關(guān)鍵設(shè)備，作為一種非常重要的熱力系統(tǒng)，由于其性能優(yōu)良，具有熱效率高、能源運(yùn)送率高等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、航空、船舶等工業(yè)活動(dòng)中，但是其運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種故障導(dǎo)致部件性能參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值，從而出現(xiàn)溫度偏高、振動(dòng)過(guò)大、壓力失衡等異?，F(xiàn)象，如果不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維修，后果會(huì)非常嚴(yán)重的，因此相關(guān)企業(yè)和眾多專家學(xué)者研發(fā)了許多科學(xué)有效的檢測(cè)技術(shù)，以助于提高維修效率和質(zhì)量，及時(shí)消除燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行隱患，提高燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行效率和使用壽命。

1.燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行異常介紹

1.1燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)異常

燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)過(guò)程分為冷態(tài)加速階段，在LCI裝置的作用下達(dá)到開(kāi)始輕吹點(diǎn)火的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)點(diǎn)火指令點(diǎn)燃空氣與天然氣混合氣體，產(chǎn)生燃?xì)馔苿?dòng)渦輪做功，最后到達(dá)熱態(tài)加速階段，渦輪做功帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至空載轉(zhuǎn)速，因此根據(jù)其啟動(dòng)原理來(lái)說(shuō)在不同階段，會(huì)因?yàn)樵O(shè)備操作失誤，線路連接不良等而出現(xiàn)電流過(guò)大及無(wú)電流等現(xiàn)象，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)未達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速而無(wú)法啟動(dòng);或是因?yàn)閴嚎s空氣減壓閥工作異常、燃?xì)鉁囟鹊偷葘?dǎo)致點(diǎn)火失敗;因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)起動(dòng)過(guò)程中，燃料燃燒時(shí)釋放大量的熱量導(dǎo)致渦輪葉片、軸承損傷，燃?xì)廨啓C(jī)因?yàn)槌瑴囟詣?dòng)停機(jī)保護(hù)，;因?yàn)槿細(xì)獠蛔愣霈F(xiàn)冷懸掛故障，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)熱出現(xiàn)熱懸掛故障，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)在非設(shè)計(jì)工作狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而降低其使用壽命。

1.2滑油壓力異常

燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)是由一個(gè)完整的設(shè)備體系來(lái)推動(dòng)的，某個(gè)部件出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)降低燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行效率，甚至導(dǎo)致停機(jī)，而其附件類型較多，可能會(huì)出現(xiàn)壓力信號(hào)器故障，因?yàn)楦餍D(zhuǎn)部件在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)需要給予持續(xù)的潤(rùn)滑，而潤(rùn)滑油的供給是否連續(xù)、正常是根據(jù)潤(rùn)滑壓力來(lái)判斷的，當(dāng)滑油壓力高于壓力信號(hào)器動(dòng)作值時(shí)，壓力信號(hào)器閉合，則開(kāi)關(guān)量回路閉合，該信號(hào)會(huì)同步傳送給主控系統(tǒng)，進(jìn)而對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行判定，做出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)操作，因此運(yùn)行集控和維護(hù)人員要關(guān)注導(dǎo)致滑油、燃油管路壓力異常的影響因素。

1.3燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速異常

燃?xì)廨啓C(jī)是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)，相關(guān)旋轉(zhuǎn)部件在達(dá)到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的功是保障燃?xì)鈾C(jī)輪系統(tǒng)運(yùn)行，不斷輸送能源的重要保障，因此實(shí)際的轉(zhuǎn)速可以反映出燃?xì)廨啓C(jī)當(dāng)下的工作狀態(tài)，若轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量到轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差，燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)而有效維護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行過(guò)程。

2.燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行異常的檢測(cè)技術(shù)介紹

2.1基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的異常檢測(cè)技術(shù)

燃?xì)鈾C(jī)輪在運(yùn)行時(shí)，各傳感器會(huì)捕捉各類信息，并進(jìn)行存儲(chǔ)和分享，控制中心根據(jù)這些運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)比正常運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行參數(shù)來(lái)判定運(yùn)行系統(tǒng)是否異常，并在異常時(shí)發(fā)出警報(bào)聲，協(xié)助集控人員進(jìn)行處理，其中氣路性能參數(shù)是一個(gè)重要的對(duì)比數(shù)據(jù)，由于燃?xì)鈾C(jī)輪運(yùn)行時(shí)葉片會(huì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，長(zhǎng)期使用后，受運(yùn)行環(huán)境和構(gòu)件自身磨損影響，葉片會(huì)積垢、受損、松動(dòng)、間隙增大，導(dǎo)致其正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，出現(xiàn)效率和流量的明顯變化，因此可以依此作為檢測(cè)依據(jù)判斷燃?xì)鈾C(jī)輪的運(yùn)行狀態(tài)（其檢測(cè)原理見(jiàn)下圖1），如采用基于模型的氣路異常檢測(cè)方法，以一個(gè)處于穩(wěn)態(tài)工作條件下的燃?xì)廨啓C(jī)為分析對(duì)象，通過(guò)線性模型、非線性模型與人工智能算法等求解法來(lái)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的氣路健康狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，如基于數(shù)據(jù)的氣路異常檢測(cè)方法，通過(guò)布置在燃?xì)鈾C(jī)輪不同位置處的各種傳感器收集到的數(shù)據(jù)來(lái)綜合分析燃?xì)廨啓C(jī)的健康狀態(tài)，目前可采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的氣路性能參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠較好地檢測(cè)發(fā)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)退化過(guò)程中異常特征，此外還發(fā)展出了一套在線異常檢測(cè)與診斷系統(tǒng)（見(jiàn)下圖2），不僅可以提高異常檢測(cè)精度，還能夠有效處理檢測(cè)出的問(wèn)題。，最后溫度也是一個(gè)非常重要的參數(shù)，滑油溫度可反應(yīng)工況，燃?xì)饧芭艧煖囟冗^(guò)高會(huì)導(dǎo)致停機(jī)問(wèn)題，因此也可以借助溫度檢測(cè)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。

2.2基于振動(dòng)參數(shù)的異常檢測(cè)技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)作為一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，相關(guān)旋轉(zhuǎn)部件在運(yùn)作過(guò)程中會(huì)發(fā)出相應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，因此也容易出現(xiàn)各種轉(zhuǎn)動(dòng)故障問(wèn)題，如果燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障或是失效，相關(guān)部件振動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)異常，反饋出的信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)偏差，檢測(cè)人員可以通過(guò)振動(dòng)參數(shù)與正常值的比較來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，查找燃?xì)廨啓C(jī)的故障原因。而檢測(cè)的關(guān)鍵就在于如何獲得振動(dòng)信號(hào)并準(zhǔn)確分析，有些學(xué)者提出了提出了徑向碰摩位置異常檢測(cè)與智能識(shí)別方法，有些學(xué)者基于盲源分離信號(hào)處理方法對(duì)耦合故障特征信號(hào)的提取與分離進(jìn)行了研究，提出了平穩(wěn)信號(hào)和非平穩(wěn)信號(hào)分析法，由于燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)各部件之間相互關(guān)聯(lián)、耦合與制約，因此可能是單一轉(zhuǎn)子故障，也可能是多種故障并存，基于振動(dòng)參數(shù)的異常檢測(cè)技術(shù)還有待進(jìn)一步研究完善。

2.3基于磨損的異常檢測(cè)技術(shù)

2.3.1油液分析的異常檢測(cè)

經(jīng)有關(guān)研究總結(jié)，燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的大部分故障都與相關(guān)部件的磨損有著直接或間接聯(lián)系，而軸承作為重要的轉(zhuǎn)子支撐與高速旋轉(zhuǎn)部件，在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)作中發(fā)揮著重要作用，當(dāng)軸承系統(tǒng)出現(xiàn)異常，能夠引起轉(zhuǎn)子的不對(duì)中與不平橫，進(jìn)而導(dǎo)致輪機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，而軸承需要不斷進(jìn)行潤(rùn)滑才能減小磨損，避免出現(xiàn)故障，因此只要掌握潤(rùn)滑油中的磨損物特點(diǎn)，就可以判斷軸承的磨損狀況，具體檢測(cè)時(shí)可通過(guò)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油中出現(xiàn)的碎屑特征，利用光譜儀進(jìn)行油液分析來(lái)評(píng)估氣輪機(jī)的轉(zhuǎn)子、軸承等部件的磨損程度。

2.3.2靜電檢測(cè)

這也是一種主要針對(duì)因磨損出現(xiàn)異常的檢測(cè)技術(shù)，不僅可以對(duì)潤(rùn)滑油中的磨損顆粒進(jìn)行了異常檢測(cè)，還可以對(duì)滾動(dòng)軸承在異常情況下發(fā)出的靜電信號(hào)特征，如信號(hào)的強(qiáng)噪聲等進(jìn)行分析來(lái)實(shí)現(xiàn)在線異常檢測(cè)與退化評(píng)估，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燒蝕、碰磨、噴油嘴堵塞和燃燒效率下降等氣路異常監(jiān)測(cè)，對(duì)保障燃?xì)廨啓C(jī)的正常運(yùn)行起著重大作用。

2.4基于多源信息融合的異常檢測(cè)

以上幾種方法都是根據(jù)運(yùn)行異常時(shí)的某一單一信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)分析，而燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行異常的現(xiàn)象和原因較復(fù)雜，多類型故障容易耦合，為了提高檢測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行異常全面而又準(zhǔn)確的檢測(cè)，可以將多源信息進(jìn)行融合，以更加充分利用已知信息，提高燃?xì)廨啓C(jī)異常檢測(cè)、性能退化與剩余壽命預(yù)測(cè)的精度（詳見(jiàn)下圖3），如綜合氣路性能與振動(dòng)參數(shù)特征，提取監(jiān)測(cè)參數(shù)的有效特征信息進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，融合油液光譜與磨損顆粒檢測(cè)結(jié)果，提高軸承的異常檢測(cè)與故障診斷的準(zhǔn)確率。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，燃?xì)鈾C(jī)輪在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種異常情況，為了盡早發(fā)現(xiàn)異常并排除故障，可以檢測(cè)參數(shù)變化來(lái)評(píng)估燃?xì)鈾C(jī)輪的性能，根據(jù)不同異常情況下出現(xiàn)的溫度、振動(dòng)、氣路異常等信號(hào)，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)、評(píng)估及故障分析和預(yù)警，從而完善維修保養(yǎng)計(jì)劃，有效降低燃?xì)鈾C(jī)輪運(yùn)行故障發(fā)生率，確保燃?xì)廨啓C(jī)安全、高效運(yùn)行，并延長(zhǎng)其使用壽命，使各部件充分發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)

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