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烟气轮机在线监测下的故障案例分析与改进策略
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更新于2024-06-28
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本文主要探讨了烟气轮机及转动设备的典型故障案例分析,尤其是在电气工程及其自动化领域的实际应用。烟气轮机作为能源转换的关键设备,其运行稳定性直接影响到整个系统的效率和经济性。本文首先强调了在线状态监测在设备管理和预测修理中的重要性,通过实时监控转子不对中、不平衡、轴弯、油膜涡动、转子碰摩和轴裂纹等问题,以预防重大故障的发生。 在研究过程中,作者详细解析了这些故障的严重性、发生原因以及特性,例如,不对中可能导致振动增大,不平衡则引发能量损失,油膜涡动可能引发磨损,转子碰摩和轴裂纹则是设备结构失效的征兆。通过结合现场监测数据和故障案例,文章提出了一套故障特征图谱分析方法,包括时域诊断法、传统谱分析法和轴心轨迹分析法,这些方法对于识别故障类型至关重要。 针对烟气轮机转子和静叶密封结构的问题,文中提出了改进措施,旨在降低故障率,实现设备的长周期平稳运行。预知性维修策略在此发挥了重要作用,通过数据分析和故障诊断,减少了不必要的停机时间和资源浪费,带来了显著的经济效益和社会效益。 同时,文章回顾了我国设备状态监测和故障诊断技术的发展历程,从上世纪八十年代开始引入并逐步消化吸收国外先进技术。从早期的理论探讨到实践应用,再到创建专门的分析组织和学会,国内在这方面的技术能力逐渐提升,为工业生产提供了强有力的支持。 总结来说,本文深入研究了烟气轮机的故障案例,展示了在线监测和故障诊断技术在实际操作中的应用价值,并分享了我国在这一领域的发展经验和成果,这对于提高能源设施的可靠性和效率具有重要的参考价值。
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损、磨损,最终发生“锁定〃问题,不利于设备顺利生产。
2. 3. 1.2故障原因分析
与烟气轮机转子联轴器不对中故障相关的原因众多,重点被整理成下面多个 部分
:
(1) 设计时期并未充分思考烟气轮机对中曲线,计算出现失误
(2) 安装找正误差与对热态转子不对中量并不关注
(3) 联轴器螺孔间隙过大或螺栓预紧力较低
假如烟气轮机机组出现第三个问题,那么导致的最终结果就是机组在带负荷 时期
,在负荷提高到特定数值时,两个半联轴器出现错位问题,轴系对中状态存 在变动,
和联轴器联系的转子振动响应也会出现一定的变化,其中设备内转子振 动更加严重。
(4) 冲击扭矩
烟气轮机甩负荷等问题都会导致轴系扭矩在瞬间出现明显改变,对传递扭矩 与运
作中的联轴器产生较大影响,导致两个半联轴器彼此错位,轴系对中状态出 现变化,
进而导致机组轴系振动更严重。
(5) 日常运作中操作上超负荷运作与机组保温不善,轴系内转子热变形不同
(6) 机器基础、底座沉降不均衡导致对中超差和软地基导致对中不良
(7) 环境温度差异大,机器热变形不一样。
(8) 除了上述因素外,超负荷运行等因素也可引起转子联轴器不对中。
特性分析
假如转子联轴器存在不对中问题,整体设备在运作时期,系统可以得到的工 程振
动信号特点一般体现在下面多个部分:
(1) 转子径向振动存在二倍频,主要是一倍频与二倍频分量,轴系不对中更 明
显,二倍频占据比值高,大部分时期二倍频能量更高;
(2) 振动信号的最初时域波形为畸变正弦波;
(3) 联轴器两边临近的轴承油膜压力为反方向变动,油膜负担增加,其他就 减
少;
(4) 联轴器不对中时轴向振动更大,振动频率是一倍频,振动幅值与相 位不变;
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(5) 两边轴向振动通常表现出180°反相;
(6) 比较明显的轴心轨迹是月牙形、香蕉形,明显对中不度时期的轴心 轨迹也
许是“8"字形;涡动方向是同步正进动;烟气轮机转子不平衡故障
2. 3. 2. 1故障危害性
烟气轮机转子不平衡表示具体运作时期不同微元质量的离心惯性力系不同, 换
言之依照转子轴向不同横截面的重心不在中心线上,也就是设备回转质量偏心。 因为
此设备在具体运作的时候高效旋转,假如质量偏心较小,也会导致明显的离 心激振力
㈣。比如,在设备转速是3000rpm时,质心偏离旋转中心线0. 1mm所得 到的离心力类
似于整个重量,上述力会造成较大震动。设备机组三分之一的问题 是因不平衡情况造
成,对设备运作或四周环境导致的消极结果为:
(1) 造成内部挠曲变形增加内应力,有时候会导致设备零件断裂。比如,因为 不
平衡造成汽轮发电机组内的转子出现断裂情况,此类严重故障在国内也出现过;
(2) 造成振动,加速相关部件受损程度,减少整体使用时间、降低效率;
(3) 转子振动的时候通过轴承等部分传播给建筑物,此外也会出现较大的噪 声,
造成环境污染。
2.3. 2.2故障原因分析
质量不平衡是目前旋转设备中最普遍的问题。大家都知道,旋转机械的转子 因为
材料质量与加工科技等相关条件的影响,转子的质量分布相对于旋转中心线 来说无法
坚持“绝对平衡”,因此就导致转子旋转时产生规律性的离心力干扰, 在轴承上导致
动载荷,导致机器出现振动。机组不平衡按照具体发生过程被划分 三类不同的情况。
此处原始不平衡是由于转子生产、装配失误与材料不均衡等原 因出现的;渐发性问题
是因不均匀积灰导致的;突发性则是因为转子上零件脱落 导致,机组振幅猛然增加之
后稳定在相应范围内”气
导致设备内转子不均衡的原因有很多,大部分被划分成下述几个部分:
(1) 加工制造失误
因为转子零部件在生产时期出现误差,导致其依轴向横截面的质量分布和转 动中
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心轴线不对应,导致现实问题的出现。
(2) 安装失误
在具体安装时期因为误差导致两者中心线出现不重叠,造成现实问题的出现。
(3) 热弯曲、热变形转子锻件在热加工时期热应力造成转子弯曲或运作时期热 变
形导致弯曲问题,最终导致不平衡问题。
(4) 维护更换
在修理的时候改变转子质量平衡,比如拆装或替换涡轮、叶片、联轴节与转 子相
关零件,替换电机线圈绕组等活动都会导致不平衡问题。
(5) 叶片断裂、受损和积垢、冲蚀烟气轮机运作时期动叶片断裂或不均匀受损,
转予一、二级涡轮盘间或动叶片表层积灰、结垢或催化剂颗粒不均衡沉积,工作 介质
对转子动叶片、涡轮侵蚀等都刽导致此类问题。
(6) 零部件脱离
因为机组在实际运作时期转子零部件位于持续高效运作时期,在外力长久影Study
on the application of on-line monitoring and fault
diagnosis technology of gas expander
ABSTRACT
In order to strengthen the management and forecast maintenance of key equipment, it is
necessary to carry out the state monitoring and fault analysis of equipment, especially the on-
line condition monitoring. Unit as a key equipment of the entire device, its operation conditions
directly affect the unit running cycle and energy consumption level, run well, not only can save
a lot of power, reduce the energy consumption of the device level, but also to ensure the safe
operation of the unit, to ensure the safety of the plant production.
In this paper, the application of the on-line state monitoring and fault diagnosis
technology of the cigarette machine is used as the breakthrough point. Through the application
of the on-line state monitoring on the flue gas turbine and the large units of the heavy oil
catalytic unit, the main fault forms of the flue gas turbine are studied systematically, including
the misalignment, unbalance and axis bending of the rotor of the flue gas turbine. Oil whirl,
rotor rubbing, shaft crack, etc., are analyzed from the point of view of fault harmfulness, failure
cause analysis and characteristic analysis. Through the on-line monitoring system combined
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