摘要：汽轮机作为火电厂中重要的原动机，是火电厂生产工作的重要组成部分。但由于大部分火电厂中的汽轮机具备高参数、大容量的特点，因此在汽轮机运行过程中，容易出现汽轮机通流部分的故障，从而降低了火电厂的生产效率、安全性。只有加强对汽轮机通流部分故障的诊断与检测，才能保持汽轮机组运行的安全性、稳定性。综上所述，本文将对汽轮机通流部分故障诊断策略展开简单的分析，以期提升火电厂的生产效率。
关键词：汽轮机；通流部分；故障诊断；诊断策略
前言：在我国电力企业中，火力发电作为主要的发电形式之一，可占到总发电量的80%，同时会在未来持续保持领先的地位。汽轮机作为火电厂的重要原动机设备，是影响火电产生产效率的重要因素。而在汽轮机机组运行过程中，主要会出现故障的部位便是通流部分，只有加强对汽轮机通流部分的故障诊断，才能维持火电厂的正常生产工作，并提升生产效率与运行安全性。
一、汽轮机通流部分结构概述
汽轮机通流部分主要包含高压、中压、低压三个部分，共有58级。其中，调节级与11级压力级组成了高压，汽轮机高压通流部分是由1个单列调节级与11级压力共同组成，而调节级中的叶片结构主要是冲动式三叉三销三联体叶片结构。其次在汽轮机通流部分的中压部分是2x9级，主要是由装在汽缸中的內静叶持环上的静叶片与安装在转子叶轮上含有相同级数的动叶片相组成，弹簧退让式的汽封可良好保持转子叶与叶片围带之间的缝隙范围。汽轮机中的低压通流部分为双流2x（2x7）级，是由被安装于汽缸或静叶持环上的7级静叶片与装与转子上同样级数的动叶片所组成，其同样采用了弹簧退让式汽封。
二、汽轮机通流部分主要故障类型
在汽轮机通流部分的故障类型与故障原因有很多，一方面是由于汽轮机的质量、安装、维修等问题导致汽轮机通流部分出现故障[1]；另一让面则是由于火电厂操作人员的错误操作引起的，而汽轮机通流部分的故障原因大部分是认为因素造成的，下面便展开汽轮机通流部分主要故障类型分析。
1.结垢、腐蚀故障
进入到汽轮机内部的高温蒸汽中含有盐，伴随着蒸汽在汽轮机中不断做功，使得压力逐渐下降，蒸汽中的盐分会析出，并在汽轮机通流部分形成沉淀物。随着汽轮机运行时间的不断增加，便会在其通流部分结垢，导致结垢故障的发生。结垢物质中的主要化学成分包括钠盐、二氧化硅、和铁氧化物，由于蒸汽中盐分的沉淀会在汽轮机叶片表面形成化学反应，并最终造成叶片的腐蚀，出现麻点，并位于结垢下方。
2.磨损故障
汽轮机通流部分的磨损故障主要发生在调节级、高压缸级组、低压缸级组、高压缸轴封、低压缸轴封。汽轮机通流部分经过高压[2]、高温的做功后，会使其中的蒸汽温度不断下降，在通流部分由于热胀冷缩原理会产生受热膨胀现象，从而引起转子弯曲的故障，进而形成转子与汽封之间的磨损；而从汽缸方面看，其会消除主轴与汽缸之间的间隙，并使汽封与转子之间发生剧烈摩擦，故而会造成汽封密闭性能低下，引发磨损事故，并会发生漏气。
3.调节汽门故障
调节汽门的故障主要是由于汽门门杆断裂，其是由于汽轮机中的高压调节汽门与中压调节汽门两方面故障形成的。而汽轮机在低负荷运行状态下，由于其中的调节门开度较小，会导致汽流悬涡旋不断增大，阀杆便会出现低频振动，并与碟套频繁相撞，应力集中的位置会因这种情况出现疲劳最终导致断裂故障。
4.主汽门卡涩故障
火电厂在运行生产过程中，主汽门的开关对汽轮机能否正常运行影响较大。而主汽门如果出现卡涩故障，便会造成火电厂无法正常运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在主汽门中，主要利用曲柄滑块机构，然后通过油动机的带动而进行工作。其工作原理是利用油动机的动力，并同时克服活塞的阻力、阀门部位的摩擦力、阀门前后蒸汽的压力等一系列压力，才能使主汽门正常进行开关，以避免主汽门发生卡涩。
5.叶片故障
汽轮机通流部分故障中，叶片断裂属于频发故障。根据美国对故障调查统计可以看出，次末级叶片发生故障的几率最高，其次是末级叶片。而日本的故障调查结果现实，汽轮机中的低压缸的故障发生率最高，原因为低压缸中的末级叶片长度较长，并长期位于蒸汽湿度较大的环境，因此易出现故障。
三、汽轮机通流部分故障诊断策略
在目前对汽轮机通流部分故障的诊断方法中，主要用到的是热力参数故障诊断与振动故障诊断。随着我国技术人员的不断研究、探索，在现阶段提出了更高效、智能的故障诊断方法，本文将以人工神经网络故障诊断方法为例，展开对汽轮机通流部分故障的诊断方法分析。
1.人工神经网络诊断策略
人工神经网络诊断是受动物神经系统启发所提出的新型算法研究，人工神经网络故障诊断具备极高的自学性、自适性，在应用这种诊断方法的过程中，技术人员可以首先提供相关输入、输出信号，并根据两种信号之间的关联性进行系统性的建模工作。建模之后其可对新输入的数据进行良好的处理，并得出相应的输出数据结果。在人工神经网络故障诊断系统中，主要包含输入层[3]、输出层、隐层。其主要监测原理是在输入层接收到输入信号，并将其传递进隐层中，利用隐层中的传递函数对信号进行处理，从而输出层的输出信号会与输入信号发生变化。而在汽轮机通流部分故障诊断系统中，汽轮机流通部分的各项参数便作为输入信号，经过故障诊断系统的特定算法，便可将汽轮机流通部分的故障精确诊断出来。
2.汽轮机通流部分故障诊断流程
在汽轮机通流部分中的故障类型较为复杂、多样，因此要利用故障特征对故障的性质进行准确判断。而基于本文的人工神经网络故障诊断系统来说，在诊断汽轮机通流部分故障过程中，是利用SQL与matlab平台对参数进行收集，并同时处理汽轮机在运行过程中的各种工况，其中可包含正常运行状态与故障状态。同时还包含汽轮机运行过程的负荷变化、主汽流量、温度、压力、调节级压力、再热压力等特性参数数据，之后对数据进行预处理，并加工特征量。待上述流程完毕之后通过转换并形成网络数据输入到故障诊断系统中，便可以准确判断出汽轮机通流部分的故障类型与故障原因。
在汽轮机通流部分的故障中，其故障类型复杂、种类较多，故而故障原理也有所不同。虽然人工神经网络故障诊断策略优势较多，但同时存在一定的局限性。因此可通过大量故障实例不断对人工神经网络故障诊断系统模型加以补充、完善。另外人工网络神经故障诊断系统在建立过程中需要训练样本，而在对样本数据进行选取时，要将存在矛盾的异样数据完全删除，从而保证故障样本与正常样本数量存在合适比例，使神经网络模拟模型的数据更为准确，从而有效提升对汽轮机通流部分故障判断的准确性。
结语：在汽轮机运行过程中，通流部分发挥了举足轻重的作用。而传统的热力参数故障诊断方式、振动故障诊断方式都无法将汽轮机通流部分的故障类型、故障原因准确诊断出来。虽然随着科技技术的不断进步，更多智能化的诊断策略不断推出，但由于汽轮机通流部分故障的多样性、复杂性，即使采用新型故障诊断技术也无法将故障原因、故障类型准确判断出来。因此技术研发人员要加强对汽轮机运行时的热力参数变化特性的研究，起到对故障样本不断充实的作用，从而提升故障判断技术的准确性，以确保发电厂的运行安全性、稳定性。
参考文献：
[1]俞芸萝.基于经验模态分解的汽轮机通流部分故障诊断方法研究[D].浙江大学，2016.
[2]周磊.基于智能算法的汽轮机通流部分故障诊断研究[D].东北电力大学，2016.
[3]黄毅.汽轮机通流部分故障诊断方法分析[J].科技与创新，2014，（24）：119-120.
论文作者:房辉源
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
标签：汽轮机论文; 通流论文; 故障论文; 故障诊断论文; 叶片论文; 火电厂论文; 神经网络论文; 《电力设备》2017年第3期论文;