汽輪機(jī)輔助設(shè)備及系統(tǒng)的故障分析與診斷

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)第九講汽輪機(jī)輔助設(shè)備及系統(tǒng)的故障分析與診斷第一節(jié)回?zé)嵯到y(tǒng)的故障特性分析一、給水回?zé)峒訜崤c火力發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)是現(xiàn)代化火電機(jī)組主要熱力系統(tǒng)之一，它由高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器及連接管道和閥門組成。其中的高壓加熱器在高溫、高壓條件下工作。長期以來，由于設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行等各方面的原因，高壓加熱器系統(tǒng)的故障頻繁出現(xiàn)、投人率低，已成為影響大機(jī)組等效可用系數(shù)的第二位因素，僅次于鍋爐爆管。就是在高壓加熱器的有限的投入率下，由于給水側(cè)短路現(xiàn)象的存在，給水溫度也會(huì)嚴(yán)重偏離對應(yīng)負(fù)荷下的給水溫度，嚴(yán)重影響了大機(jī)組高效低耗優(yōu)越性的正常發(fā)揮，甚至威脅主機(jī)或其他設(shè)備的安全運(yùn)行，引起嚴(yán)重的設(shè)備損壞故障。對于發(fā)電廠的鍋爐來說，給水溫度是其設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。進(jìn)人鍋爐的給永溫度的變化會(huì)影響鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器等各部位的吸熱量分配，同時(shí)也影響鍋爐內(nèi)各部位的溫度分布，影響鍋爐的燃燒情況。如果給永加熱的一部分不能投人運(yùn)行(如高加停運(yùn))，就會(huì)影響鍋爐的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致鍋爐故障。很多發(fā)電廠的汽輪機(jī)，其隔板、噴嘴、葉片等，是按有抽汽供給給水加熱器的情況設(shè)計(jì)的。在一定負(fù)荷下．如果給水加熱器的一部分停運(yùn)，減少了抽汽，就可能造成汽輪機(jī)一部分隔板、葉片等部件所受的力超過設(shè)計(jì)允許值。所以，有些汽輪機(jī)對停用加熱器時(shí)的機(jī)組發(fā)電出力有所限制，如國產(chǎn)125MW和200MW機(jī)組在高壓加熱器停用時(shí)要限制負(fù)荷10％。但也有一些機(jī)組，加熱器停用時(shí)機(jī)組發(fā)電出力不受限制，甚至有的機(jī)組還允許在停用加熱器時(shí)超出力運(yùn)行。給水加熱器不能正常運(yùn)行，還常常威脅主機(jī)或其他設(shè)備的安全運(yùn)行，甚至引起嚴(yán)重的設(shè)備損壞事故。給水加熱器管系泄漏或其他原因引起加熱器汽側(cè)滿水，使水經(jīng)過抽汽管道進(jìn)人汽輪機(jī)，造成汽輪機(jī)汽缸變形，脹差變化，機(jī)組振動(dòng)，動(dòng)靜碰磨，大軸彎曲，甚至葉片斷裂等事故。這類由于加熱器故障而引起汽輪機(jī)進(jìn)水的事故，在國內(nèi)外發(fā)生過多起。在國內(nèi)，發(fā)生過因加熱器故障，給水聯(lián)動(dòng)裝置失靈，引起鍋爐斷永停爐的事故；發(fā)生過高壓加熱器的蒸汽冷卻器內(nèi)部鋼管泄漏，引起高壓加熱器汽側(cè)滿水，而危急疏水門、電動(dòng)進(jìn)汽門、給水旁路聯(lián)成閥均失靈，汽側(cè)安全閥設(shè)置不合理，以致高壓加熱器汽側(cè)殼體爆破的事故；發(fā)生過給水加熱器疏水管路沖刷泄漏，水噴向發(fā)電機(jī)，以致發(fā)電機(jī)出口電壓互感器短路的事故；發(fā)生過高壓加熱器疏水系統(tǒng)運(yùn)行不當(dāng)，疏水管道劇烈振動(dòng)，被迫停機(jī)的事故；發(fā)生過疏水管道彎頭磨薄、爆破，噴出熱水燙死人的事故。有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，回?zé)嵯到y(tǒng)對電廠效率的影響很大，給水溫度降低10℃，熱耗率增加約0．4％。大容量機(jī)組的高壓加熱器若不能投人運(yùn)行，將使機(jī)組出力降低8％～10％，煤耗率增大3％～5二、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的可靠性模型在火力發(fā)電廠中，為了把鍋爐給水的溫度加熱到設(shè)計(jì)值，需要設(shè)置若干臺(tái)加熱器串聯(lián)運(yùn)行。例如，在一臺(tái)300M我機(jī)組的回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中。共設(shè)八級加熱。這種串聯(lián)系統(tǒng)可簡化成如圖8-l所示的通用模型。二、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的可靠性模型在火力發(fā)電廠中，為了把鍋爐給水的溫度加熱到設(shè)計(jì)值，需要設(shè)置若干臺(tái)加熱器串聯(lián)運(yùn)行。例如，在一臺(tái)300M我機(jī)組的回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中。共設(shè)八級加熱。這種串聯(lián)系統(tǒng)可簡化成如圖8-l所示的通用模型。很顯然，串聯(lián)系統(tǒng)能否正常工作取決于系統(tǒng)中所有設(shè)備能否正常地執(zhí)行其功能。某一設(shè)備發(fā)生故障，就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)失效，所以整個(gè)系統(tǒng)的可靠度應(yīng)小于等于系統(tǒng)中各單元可靠度的最小值，即三、影響回?zé)嵯到y(tǒng)可靠性的因素由于發(fā)電廠給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)是一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，其故障率是組成系統(tǒng)的各部件的故障率之和。影響整個(gè)回?zé)嵯到y(tǒng)的可靠性的因素有：(1)系統(tǒng)中單元數(shù)的多少。組成系統(tǒng)的單元(部件)數(shù)越多．系統(tǒng)的故障率就越高。即使是各單元的可靠度很高，在單元數(shù)很多的情況下，系統(tǒng)的可靠度也不高。對于汽輪機(jī)組而言，隨著單機(jī)容量和主蒸汽參數(shù)的提高，回?zé)峒墧?shù)的增加，回?zé)嵯到y(tǒng)復(fù)雜度的增加，機(jī)組可靠性將下降。(2)系統(tǒng)中單元可靠度。在回?zé)嵯到y(tǒng)中有許多單元，且每一個(gè)單元的可靠度是不相同的。有些單元(如低壓加熱器)的可靠度在較長時(shí)間內(nèi)可以維持較高的值，而有些單元(如高壓加熱器)的可靠度隨時(shí)間的變化下降得根快。在一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)中，可靠度最小的單元對整個(gè)系統(tǒng)的可靠度的影響最大。事實(shí)上，高壓加熱器的可靠性對整個(gè)回?zé)嵯到y(tǒng)的可靠性有著決定性的影響。(3)執(zhí)行工作任務(wù)的時(shí)間。對于同一個(gè)單元或同一個(gè)系統(tǒng)，隨著工作時(shí)間的增加，其可靠度是逐步下降的。當(dāng)可靠度下降到一定值后，系統(tǒng)(或單元)就不能穩(wěn)定工作，這時(shí)需要通過適當(dāng)?shù)木S修來提高系統(tǒng)(或單元)的可靠度。(4)運(yùn)行操作水平。隨著機(jī)組參數(shù)的不斷增加，高壓加熱器的單件體積也越來越大，大形鍛件和厚板材的普遍使用，致使限制熱應(yīng)力沖擊的要求也越來越嚴(yán)。為了避免過大的熱應(yīng)力沖擊加熱器本體，造成不必要的損失，加熱器(特別是高壓加熱器)的起停應(yīng)嚴(yán)格遵守溫升率和溫降率的規(guī)定。研究表明，溫升率和溫降率應(yīng)控制在1．85℃／min之內(nèi)，最多不超過3．7℃／min四、提高回?zé)嵯到y(tǒng)可靠性的技術(shù)措施為了提高回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的可靠性，可采取如下幾個(gè)方面的技術(shù)措施：(1)提高系統(tǒng)中的單元可靠度特別是薄弱單元的可靠度。對一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的可靠度是各單元的可靠度的乘積。所以，整個(gè)系統(tǒng)的可靠度肯定小于系統(tǒng)中各單元可靠度的最小值。提高各單元的可靠度就可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠度。特別是，當(dāng)系統(tǒng)中一個(gè)或若干個(gè)單元的可靠度明顯小于其他單元的可靠度時(shí)，提高這些薄弱單元的可靠度，可大大提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠度。提高薄弱單元可靠度的方法主要有：①優(yōu)化單元本身的結(jié)構(gòu)；②選用高強(qiáng)度材料；③提高加工工藝水平。(2)加強(qiáng)對關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測與狀態(tài)診斷。加強(qiáng)回?zé)嵯到y(tǒng)中的關(guān)鍵單元(如高壓加熱器)的運(yùn)行監(jiān)測，實(shí)施在線診斷是提高系統(tǒng)可靠度的重要措施。對系統(tǒng)中的關(guān)鍵單元進(jìn)行在線監(jiān)測和診斷．可以及時(shí)了解設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，預(yù)測設(shè)備狀態(tài)的發(fā)展趨勢，診斷出設(shè)備發(fā)生的故障，從而及時(shí)采取適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行和維修措施，將事故消除在萌芽狀態(tài)，達(dá)到提高系統(tǒng)可靠度的目的。(3)提高運(yùn)行水平。運(yùn)行操作水平是影響系統(tǒng)可靠度的一個(gè)重要因素。運(yùn)行操作水平高，可將加熱器(或閥門、管道)的關(guān)鍵零部件的應(yīng)力水平控制在允許范圍內(nèi)，延長系統(tǒng)中各單元的壽命，提高系統(tǒng)的可靠度。在運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制加熱器材料的溫升率和溫降率，其中控制溫升率比控制溫降率對加熱器的可靠性更為重要?？刂茰囟茸兓实目尚蟹椒ㄊ潜O(jiān)視加熱器出口給水溫度的變化。(4)設(shè)置性能可靠的保護(hù)系統(tǒng)。如果加熱器發(fā)生故障或傳熱管泄漏，將使高壓水漏人殼體，使正常水位發(fā)生波動(dòng)，甚至水從抽汽口進(jìn)人汽輪機(jī)，導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水。所以，為了鍋爐的連續(xù)供水和確保汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，必須對高壓加熱器系統(tǒng)設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)?；?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)主要有：①給水旁路系統(tǒng)。給水旁路系統(tǒng)主要有大旁路和小旁路，其中大旁路系統(tǒng)主要用于小功率機(jī)組的高壓加熱器上，而小旁路常用于300MW及以上機(jī)組上。②安全閥。當(dāng)加熱器管系泄漏時(shí)，會(huì)引起汽側(cè)壓力增加，當(dāng)汽側(cè)壓力超過一定值時(shí)，安全閥動(dòng)作，汽側(cè)迅速泄壓，可防止加熱器爆炸。第二節(jié)高壓加熱器的故障原因分析導(dǎo)致高壓加熱器發(fā)生故障而不能正常工作的原因很多，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)高壓加熱器內(nèi)部管系泄漏。內(nèi)部泄漏是高壓加熱器最為常見的故障之一，在導(dǎo)致高壓加熱器停運(yùn)的原因當(dāng)中，內(nèi)部管系泄漏列在首位。高壓加熱器出現(xiàn)內(nèi)部泄漏時(shí)將嚴(yán)重影響汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行，如使汽輪機(jī)進(jìn)永、高壓加熱器爆炸等。當(dāng)高壓加熱器出現(xiàn)內(nèi)部管系泄漏故障時(shí)，若高壓加熱器運(yùn)行過程中的抽汽參數(shù)基本正常，會(huì)出現(xiàn)疏水水位升高或疏水調(diào)整門開度增大(或二者同時(shí)出現(xiàn))，給水溫升減小，疏水溫度降低，給水進(jìn)、出口壓差增大等現(xiàn)象。導(dǎo)致高壓加熱器內(nèi)部管系泄漏的原因主要有管束振動(dòng)產(chǎn)生裂紋、管子與管板之間連接松動(dòng)、管子腐蝕、管子磨損、超壓爆管、管子材質(zhì)差和工藝不良等。(2)疏水調(diào)節(jié)裝置、熱工自動(dòng)與熱工保護(hù)裝置故障。這與設(shè)備的選型、調(diào)整、維護(hù)水平有關(guān)。若疏水調(diào)節(jié)裝置、熱工自動(dòng)與熱工保護(hù)裝置(或加熱器的疏水閏)出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致疏水閥的開度異常，可能出現(xiàn)兩種不同的結(jié)果。一種是加熱器滿水，淹沒管束．從而導(dǎo)致給水溫升減小，抽汽量明顯減少，端差增加；另一種是加熱器無水位運(yùn)行，疏水溫度增加，本級抽汽明顯增加，下一級抽汽量減少，同時(shí)，本級抽汽漏人下一級，降低了蒸汽的能量使用品位。(3)排氣管道故障。當(dāng)排氣管道出現(xiàn)故障時(shí)，加熱器內(nèi)的不凝結(jié)氣體增加，傳熱系數(shù)降低，致使給水端差增大。如果高壓加熱器運(yùn)行投有過負(fù)荷，且各運(yùn)行參數(shù)基本正常，此時(shí)，由于蒸汽的分壓力下降將導(dǎo)致疏水端差(下端差)略有減小。(4)傳熱面結(jié)垢。在運(yùn)行參數(shù)基本正常的情況下，當(dāng)傳熱面結(jié)垢時(shí)．降低了傳熱系數(shù)，致使給水端差增大，疏水端差也有所增大。(5)高壓加熱器內(nèi)部進(jìn)出水側(cè)短路。當(dāng)各運(yùn)行參數(shù)及進(jìn)出水溫度正常時(shí)，若高壓加熱器內(nèi)部進(jìn)水側(cè)與出水側(cè)短路，將會(huì)出現(xiàn)給水端差增加，給水溫度下降．進(jìn)、出口給水壓差減小等現(xiàn)象。(6)給水水路管束堵塞。當(dāng)給水水路管束堵塞時(shí)，給水端差將增加，進(jìn)、出口壓差會(huì)明顯增大。(7)抽汽管路異物堵塞。當(dāng)抽汽管路中有異物時(shí)，將使蒸汽的通流面積減少，流動(dòng)阻力增加，從而出現(xiàn)給水溫升明顯減少．端差顯著增加，疏水流量明顯減小的現(xiàn)象。第三節(jié)高壓加熱器管系泄漏的故障機(jī)理分析由于內(nèi)部管系泄漏是高壓加熱器的常見故障，且是造成后果最為嚴(yán)重的故障，所以，本節(jié)專門討論高壓加熱器內(nèi)部管系泄漏故障的機(jī)理。一、因管束振動(dòng)引起的管系泄漏1．管束振動(dòng)損壞的機(jī)理具有一定彈性的管束在殼側(cè)流體擾動(dòng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)激振力頻率與管柬自然振動(dòng)頻率或其倍數(shù)吻合時(shí)，將引起管束共振，使振幅大大增加，造成管束損壞。管束的自然頻率取決于管束的幾何特性、管材、流體介質(zhì)特性等，而殼側(cè)流體的激振頻率又與其流速及流動(dòng)區(qū)域的幾何特性有關(guān)。管子的振幅可以看成是沒有振動(dòng)的管子在流體作用下的靜態(tài)變形量與一個(gè)放大系數(shù)的乘積。而放大系數(shù)又和激振頻率、自然頻率的比值及系統(tǒng)的阻尼有關(guān)，當(dāng)頻率比接近1時(shí)，就可能出現(xiàn)大的振幅。管束振動(dòng)損壞的機(jī)理主要有：①由于振動(dòng)而使管子或管子與管板連接處的應(yīng)力超過材料的疲勞持久極限，使管子疲勞斷裂。②振動(dòng)的管子在支撐隔板的管孔中與隔板金屬發(fā)生摩擦，使管壁變薄，最后導(dǎo)致破裂。@當(dāng)振幅較大時(shí)，在跨度的中間位置相鄰的管子會(huì)互相摩擦，使管子磨損或疲勞斷裂。所以，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管束在支撐隔板的管孔處發(fā)生磨損或在跨度中間位置處磨損或斷裂時(shí)，應(yīng)考慮到管束振動(dòng)損壞的可能性。2．管束振動(dòng)的原因管束振動(dòng)是管殼式加熱器中普遍存在的問題，U形管高壓加熱器也不例外。管束發(fā)生振動(dòng)，在運(yùn)行過程中必須存在激振源。這一激振源就是流體的流動(dòng)。在換熱器中，流體分縱向流動(dòng)和橫向流動(dòng)，而縱向流動(dòng)又分為管內(nèi)縱向流動(dòng)和管外縱向流動(dòng)。一般情況下(除非流速極高的場合)，縱向流動(dòng)所產(chǎn)生的激振作用很小，危害性不大，可以忽略。橫向流動(dòng)產(chǎn)生的激振作用很大，能產(chǎn)生較大振幅的振動(dòng)，對管子的危害也最大。因此，下面主要分析換熱器中橫向流動(dòng)所產(chǎn)生的幾種激振作用。(1)漩渦分離產(chǎn)生的激振力。流體橫向掠過管子時(shí)。流體交替地在管子背后脫離，在下游形成卡門渦街，如圖8-2所示。隨著流體雷諾數(shù)Re的增大，漩渦的分離頻率增加。加熱器管子的主要激振力來自于漩渦分離。由于管子兩側(cè)漩渦的交替產(chǎn)生并分離，導(dǎo)致兩側(cè)的流體阻力不相同，并且呈周期性變化。在漩渦形成并長大的一側(cè)，流體速度低，靜壓較大，而在漩渦脫離的另—側(cè)，流動(dòng)速度高，靜壓較低，這樣就產(chǎn)生一個(gè)由阻力大的一側(cè)向阻力小的一側(cè)的一個(gè)推力，該推力的方向與流動(dòng)方向垂直。同理，在另半個(gè)周期里，又產(chǎn)生了與此相反的推力。在這種方向交替改變的激振力的作用下，使管子在與流體流動(dòng)方向垂直的平面上發(fā)生振動(dòng)。很顯然，管子振動(dòng)的頻率與漩渦分離的頻率相等。流體橫向掠過管子時(shí)，漩渦分離的頻率可由下式來確定式中——斯脫羅哈(Stroual)數(shù)，是與雷諾數(shù)有關(guān)的無量綱量(見表8—2)；——流體的流動(dòng)速度，m；——圓管直徑，m。(2)流體的彈性激振。若將管子和流體視為一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)流體橫向掠過管子或管束時(shí)，由于某種原因使一根管子偏離原來的平衡位置發(fā)生位移，此時(shí)由于流體的彈性作用使流場發(fā)生變化。從而破壞了原來系統(tǒng)的平衡，使其他管子也相應(yīng)的發(fā)生位移，使管子處于振動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流體的速度達(dá)到某一值時(shí)，流體彈性力對管子系統(tǒng)所做的功就大于管子系統(tǒng)阻尼作用所消耗的功，振幅逐漸增大，直至發(fā)生管子碰撞磨損。實(shí)際上，這種振動(dòng)屬于自激振動(dòng)。(3)紊流抖振。紊流中，脈動(dòng)壓力發(fā)生變化，速度場不斷供給管子能量，當(dāng)紊流脈動(dòng)的主頻率與管子的固有頻率相近時(shí)，管子吸收能量并產(chǎn)生振動(dòng)。(4)聲學(xué)激振。當(dāng)加熱器殼側(cè)熱交換介質(zhì)是蒸汽或其他氣體時(shí)，在換熱器內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生聲學(xué)激振現(xiàn)象。氣(汽)流橫向掠過管束時(shí)，漩渦分離，導(dǎo)致氣(汽)流的壓力脈動(dòng)，由于氣(汽)流的可壓縮性，這種壓力脈動(dòng)以聲波的形式既可沿管子的軸線又可沿垂直于流動(dòng)方向傳播，當(dāng)加熱器的結(jié)構(gòu)滿足一定條件時(shí)，就形成駐波。當(dāng)聲學(xué)駐波頻率與管子或殼體的固有頻率接近或相等時(shí)，將使加熱器產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，并伴隨著較大的噪聲。3．管束發(fā)生振動(dòng)損壞的重要位置及原因(1)過熱蒸汽冷卻段。過熱蒸汽冷卻段是發(fā)生管束振動(dòng)損壞可能性最大的區(qū)域。蒸汽冷卻段殼側(cè)是按通過過熱蒸汽來設(shè)計(jì)的，汽流設(shè)計(jì)速度比較高，一般為30～40m/s。有兩種情況可能會(huì)使汽流速度大幅度增加：一種是高加超負(fù)荷，使得蒸汽的流速超過設(shè)計(jì)值；另一種是蒸汽壓力大幅度降低，蒸汽的比容增加，導(dǎo)致蒸汽的容積流量增加，蒸汽流速超過設(shè)計(jì)值。(2)主凝結(jié)段。主凝結(jié)殷內(nèi)的管束振動(dòng)可能發(fā)生在兩個(gè)部位，即U形管彎頭處和直管段。在U形管彎頭處，管子的自由長度一般比直管段大得多，尤其是外層管子。自由長度大，則自然頻率低，容易產(chǎn)生共振。特別是有些臥式高壓加熱器，通常將上級疏水人口設(shè)在U形彎頭附近，疏水在那里擴(kuò)容蒸發(fā)，產(chǎn)生很大的擾動(dòng)。如果疏水人口處的防沖板設(shè)計(jì)不合適，那么引起管束彎頭部分振動(dòng)的可能性將更大。振動(dòng)會(huì)使彎頭部分的管子破裂或折斷。直管段的振動(dòng)損壞一般發(fā)生在管束支撐隔板布置不合理、管子跨度較長、殼側(cè)汽流速度較大的區(qū)域。(3)疏水冷卻段。疏水冷卻段中殼側(cè)疏水的紊流比較大，因而產(chǎn)生的激振力也比較大。尤其當(dāng)?shù)退换驘o水位運(yùn)行時(shí)，汽水混合物以比設(shè)計(jì)值高得多的速度流經(jīng)疏水冷卻段，更容易引起管束的振動(dòng)。由于設(shè)計(jì)或運(yùn)行上的原因．若在疏水冷卻段內(nèi)發(fā)生閃蒸現(xiàn)象，則同樣也可能引起管束的振動(dòng)。二、因腐蝕引起的管系泄漏腐蝕損壞是高壓加熱器管束損壞的一種常見形式，尤其對碳鋼管高壓加熱器腐蝕現(xiàn)象更為普追。通過對發(fā)電廠中近80臺(tái)高壓加熱器的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有30％的設(shè)備損壞事故是由腐蝕引起的。通常所見的腐蝕種類有：(1)電化學(xué)腐蝕。換熱器的管子和其他部件均與水、蒸汽和各種介質(zhì)接觸發(fā)生腐蝕，在腐蝕過程中，金屬原子失去電子及其他物質(zhì)得到電子的氧化還原反應(yīng)，即構(gòu)成了原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在加熱器中，表面質(zhì)量的差異、內(nèi)部缺陷、材質(zhì)不同、所處的環(huán)境不同等都會(huì)產(chǎn)生金屬間的電位差異，從而引起電化學(xué)腐蝕。(2)氧腐蝕。由于給水和蒸汽中都會(huì)溶解一定的氧，所以，加熱器在運(yùn)行過程中和停運(yùn)過程中都可能發(fā)生氧腐蝕。發(fā)生氧腐蝕時(shí)，金屬表面有鼓疤形成。由于腐蝕產(chǎn)物的不同，鼓疤的大小和顏色有較大的差異。在鼓疤下面，便是由腐蝕而形成的小坑。(3)應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕破裂是指在應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用下引起的金屬破壞。其特點(diǎn)是：大部分表面未被破壞，只有部分細(xì)裂紋穿透金屬。這種破壞可以發(fā)生在設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍內(nèi)，因此，后果嚴(yán)重。影響應(yīng)力腐蝕破裂的因素有：溫度、介質(zhì)成分、金屬成分、應(yīng)力以及零件的結(jié)構(gòu)。隨著應(yīng)力的增加，產(chǎn)生破裂的時(shí)間縮短。隨著使用溫度的提高，破裂的速度加快。在同樣的應(yīng)力條件下，在單相水溶液中的腐蝕速度比有相變發(fā)生時(shí)慢。(4)堿腐蝕。加熱器的堿腐蝕是由于水中存在游離狀態(tài)的NaOH，它在水垢或其他附著層中局部濃縮至很高的濃度時(shí)，引起了金屬的溶解。(5)酸腐蝕。加熱器運(yùn)行過程中，工作介質(zhì)里會(huì)夾雜有使pH值降低的雜質(zhì)，如二氧化碳及有機(jī)酸等。酸腐蝕與堿腐蝕的不同之處在于它更容易引發(fā)換熱器臂子的脆性破裂，而且脆裂失效一般先于穿孔出現(xiàn)，它引起的損壞范圍大，危險(xiǎn)性高。發(fā)生酸腐蝕時(shí)，管子金屬均勻減薄，無明顯的凹坑。另外，酸腐蝕的附著物很薄，一般不超過1mm，而堿腐蝕則有較厚的貝殼狀附著物。(6)沖刷腐蝕。如果介質(zhì)中古有固體顆?；蚰承┎课坏牧魉龠^高，則會(huì)產(chǎn)生沖刷腐蝕。在由腐蝕引起的加熱器故障中，沖刷腐蝕為腐蝕的主要原因。在高壓加熱器殼程蒸汽人口處，由于存在較大的水滴高速?zèng)_擊金屬表面，故此處有比較嚴(yán)重的沖刷腐蝕。另外，在折流板、支承板處，存在有相當(dāng)多的冷凝液，此處的管子易產(chǎn)生沖刷腐蝕。研究表明，150～200℃的冷凝液對碳錒的沖刷腐蝕最為嚴(yán)重。一般來說，沖刷腐蝕只發(fā)生在流動(dòng)中材料(7)管于人口端侵蝕。管子人口端侵蝕損壞只發(fā)生在碳鋼管加熱器中，損壞部位一般限制在管束的給水入口端約200mm的范國內(nèi)。人口管蠟愎蝕是一種侵蝕和腐蝕共同作用的損壞過程，其機(jī)理是管壁金屬在表面形成的氧化膜被高紊流度給水破壞帶走．在這種連續(xù)不斷的過程中，金屬材料不斷損失，最終導(dǎo)致管子的破損。有時(shí)損壞面可以擴(kuò)大到管端焊縫甚至管板。影響人口管端侵蝕損壞的主要因素有：給水pH值、臺(tái)氧量、溫度和素流度。在流動(dòng)的水中，pH值上升，材料損耗速度下降。當(dāng)pH值達(dá)到9．6時(shí)管端侵蝕現(xiàn)象幾乎消失。較高的溫度有利于磁性氧化鐵的形成，這種磁性氧化鐵在鋼材表面形成保護(hù)膜，把腐蝕介質(zhì)與金屬隔開，起到減輕腐蝕保護(hù)金屬材料的作用。因此。一般認(rèn)為．當(dāng)給水溫度低于200℃左右時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)明顯的侵蝕。水的紊流引起壓力波動(dòng)和對管壁的沖擊，是使磁性氧化鐵膜破壞的主要原因。紊流的形成主要來自給水從進(jìn)水管流入水室時(shí)的強(qiáng)大擾動(dòng)和給水進(jìn)入管束時(shí)在端部出現(xiàn)的收縮和脫離。這種紊流的影響一般可深入到管內(nèi)約200mm迅速，因而侵蝕速度也越快。三、因磨損引起的管系泄漏導(dǎo)致高壓加熱器零部件磨損的主要原因來自于管子振動(dòng)。管子發(fā)生振動(dòng)時(shí)，如果振幅較大，將使相鄰的管子互相撞擊或管子撞擊殼體。大多數(shù)情況下發(fā)生在管子跨距中點(diǎn)，此處會(huì)產(chǎn)生特殊的菱形磨損。另外，在折流板處，由于管孔的直徑一般比管子外徑大，所以管子可以自由運(yùn)動(dòng)，并在振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生磨損，使管壁逐漸變薄直至穿孔。四、因超壓引起的管系泄漏對于配用定速驅(qū)動(dòng)給水泵的系統(tǒng)，如果只根據(jù)正常運(yùn)行時(shí)的給水壓力來確定加熱器水側(cè)的設(shè)計(jì)壓力，那么，在啟動(dòng)過程中或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于給水流量小，給水泵出口壓力增大，會(huì)使管束承受超過設(shè)計(jì)值的給水壓力而發(fā)生爆管。另外，由于水質(zhì)問題和銅的沉積，引起管內(nèi)外表面的腐蝕，削弱了管子的強(qiáng)度。若原設(shè)計(jì)中又沒有考慮腐蝕裕量，更是加大了管系泄漏的可能性。在機(jī)組運(yùn)行中，如高壓加熱器因故停用，給水進(jìn)出口閥門關(guān)閉嚴(yán)密，而進(jìn)汽閥門有泄露時(shí)，被封閉在加熱器銅管側(cè)的給水將受到漏人的蒸汽的加熱，管束內(nèi)的水壓將大幅度上升，從而導(dǎo)致加熱器爆管。第四節(jié)汽輪機(jī)組凝汽系統(tǒng)的故障分析凝汽設(shè)備是凝汽式汽輪機(jī)的一個(gè)重要組成部分。由于設(shè)計(jì)、安裝、檢修、運(yùn)行機(jī)制等方面的原因，在運(yùn)行過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)凝汽器真空偏低的現(xiàn)象。如果凝汽器真空過低，不僅會(huì)引起蒸汽在機(jī)組中的有效焓降減小，循環(huán)熱效率下降，還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)排汽溫度升高，排汽缸變形和振動(dòng)等故障。因此，凝汽設(shè)備的工作性能直接影響到整個(gè)汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性和安全性，研究凝汽設(shè)備的故障診斷具有重要意義。凝汽系統(tǒng)的各種故障最終都會(huì)導(dǎo)致真空度的下降。所以，凝汽系統(tǒng)工作狀態(tài)的好壞可用真空度這一綜合指標(biāo)來進(jìn)行評價(jià)。一、凝汽器真空的確定眾所周知，正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關(guān)系是飽和蒸汽的壓力和溫度的關(guān)系。這樣，實(shí)際凝汽器內(nèi)的排汽壓力可由與其相應(yīng)的飽和蒸汽溫度來確定，而飽和蒸汽溫度可用下式計(jì)算二、凝汽器運(yùn)行真空偏低的原因及特征導(dǎo)致凝汽器運(yùn)行真空偏低的原因主要有(參見圖3—1)：(1)當(dāng)循環(huán)水泵出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，將使循環(huán)水中斷。此時(shí)，進(jìn)人凝汽器的少量冷卻水的溫升急劇增大，從而使增加，最終導(dǎo)致。增加，真空下降。主要故障特征為：循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)電流為零，水泵出口壓力降至零，抽氣器抽出的空氣溫度與冷卻水進(jìn)口溫度之差增加。(2)當(dāng)后軸封供汽突然中斷時(shí)，大量空氣將漏入凝汽器，使其真空急劇下降。主要故障特征為：凝汽器端差增加，凝結(jié)水過冷度增加，轉(zhuǎn)子因急劇冷卻而產(chǎn)生負(fù)差脹。(3)當(dāng)凝汽器水位調(diào)整失靈等原因引起凝汽器滿水時(shí)，排汽與冷卻水之間的熱交換面積將急劇減小，使凝汽器真空急劇下降。主要故障特征為：凝汽器端差增加，凝結(jié)水過冷度增加，循環(huán)水溫升減小，凝結(jié)水泵出口壓力增加，水泵電動(dòng)機(jī)電流增加，抽氣口抽出的空氣溫度與冷卻水進(jìn)口溫度之差增加。(4)當(dāng)真空系統(tǒng)管路破裂時(shí)，將使凝汽器真空下降。主要故障特征為：凝汽器端差增加，凝結(jié)水過冷度增加，真空急劇下降。(5)當(dāng)真空系統(tǒng)不嚴(yán)密時(shí)，將使真空下降。主要故障特征為：凝汽器端差增加，凝結(jié)水過冷度增加，真空緩慢下降。(6)當(dāng)凝結(jié)水泵工作不正常時(shí)，將使真空下降。主要故障特征為：凝汽器水位升高，端差增加，凝結(jié)水過冷度增加．凝結(jié)水泵出口壓力下降，凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)電流減小。(7)當(dāng)凝汽器銅管在運(yùn)行過程中發(fā)生部分破裂時(shí)，將使凝汽器真空下降。主要故障特征為；凝汽器水位升高，端差增加，凝結(jié)水過冷度和導(dǎo)電度增加，凝結(jié)水泵出口壓力增加，凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)電流增加。(8)當(dāng)最后一級低壓加熱器的銅管發(fā)生破裂時(shí)，將使真空下降。主要故障特征為：凝汽器水位升高，端差增加，凝結(jié)水過冷度增加，凝結(jié)水泵出口壓力增加，凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)電流增加，低壓加熱器水位增高。(9)當(dāng)凝汽器銅管臟污時(shí)，將使傳熱效果降低，真空下降。主要故障特征為：端差增加，循環(huán)水進(jìn)出口溫升減小，抽氣口抽出的空氣溫度與冷卻水進(jìn)口溫度之差增加。(10)當(dāng)凝汽器銅管堵塞(或循環(huán)水量不足)時(shí)，將使凝汽器真空下降。主要故障特征為：端差增加，循環(huán)水進(jìn)出口溫升增加，抽氣口抽出的空氣溫度與冷卻水進(jìn)口溫度之差增加。(11)當(dāng)抽氣器工作不正常時(shí)，將使凝汽器真空下降。主要故障特征為：端差增加，凝結(jié)水過冷度增加，凝汽器抽氣口至抽氣器進(jìn)口之問的壓差減小。第一節(jié)汽輪機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的任務(wù)特點(diǎn)汽輪機(jī)組屬于大型設(shè)備，由于工作環(huán)境的復(fù)雜性、特殊性，決定了其故障的復(fù)雜性和多態(tài)性，從而決定了監(jiān)測與診斷任務(wù)的特殊性，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)信號(hào)監(jiān)測多元化。其含意是：①信號(hào)種類多樣化，不僅對振動(dòng)信號(hào)(快變信號(hào))進(jìn)行采集，而且還對另外兩類重要信號(hào)—工藝量(慢變信號(hào))和開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行采集；②同一類信號(hào)測點(diǎn)分布化，即對重要參量在機(jī)組的不同部位布置測點(diǎn)，并在數(shù)據(jù)采集板上留出足夠的通道數(shù)，以保證全面地了解該類信號(hào)所反映的機(jī)組運(yùn)行狀況；③不僅對機(jī)組的穩(wěn)態(tài)工況進(jìn)行信號(hào)采集，而且還對非穩(wěn)態(tài)工況(瞬態(tài))，比如對啟停過程、過臨界點(diǎn)過程以及異常工況的信號(hào)進(jìn)行采集。(2)信號(hào)監(jiān)測連續(xù)化。汽輪機(jī)組的工作過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，為了確保機(jī)組安全、可靠地運(yùn)行，提高其生產(chǎn)效率，必須進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，使機(jī)組存在的隱患及早地發(fā)現(xiàn)、處理。(3)采樣方式多樣化。系統(tǒng)應(yīng)提供等時(shí)間間隔和等空間間隔的采樣方式，以滿足不同信號(hào)的采集與處理的需要。(4)數(shù)據(jù)采集與處理的實(shí)時(shí)化。為保證實(shí)時(shí)地跟蹤、監(jiān)測機(jī)組的運(yùn)行變化，數(shù)據(jù)采集與處理要滿足一定的時(shí)間限制。這不僅需要采用高速數(shù)據(jù)采集部件和微處理器，而且還需要有合適的數(shù)據(jù)采集策略和系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，以協(xié)調(diào)外圍采集部件的高速可靠運(yùn)行，完成數(shù)據(jù)采集與傳輸，提高整個(gè)系統(tǒng)的處理速度。(5)數(shù)據(jù)記錄歷史化。在進(jìn)行機(jī)組故障診斷時(shí)不僅需要當(dāng)前數(shù)據(jù)，同時(shí)也需要?dú)v史數(shù)據(jù)，從機(jī)組的狀態(tài)變化趨勢中，確認(rèn)機(jī)組所處的狀態(tài)，并對當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。由于系統(tǒng)每一次獲得的數(shù)據(jù)量較大，若全部記錄，經(jīng)過一段時(shí)間后，其數(shù)據(jù)量將是巨大的，因此必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，并采用滾動(dòng)方式進(jìn)行記錄。(6)監(jiān)測和診斷的并行與協(xié)作。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和模塊性，必須使監(jiān)測功能和診斷功能并行執(zhí)行，二者既要相互聯(lián)系，又要相對獨(dú)立，不能因?yàn)樵\斷而中斷了監(jiān)測。第二節(jié)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、功能及特點(diǎn)一、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，采用了多級子系統(tǒng)形式的分布式結(jié)構(gòu)，以滿足機(jī)組在線實(shí)時(shí)性的要求。圖9-1是作者所在研究小組開發(fā)出來的200MW和300MW汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由傳感器子系統(tǒng)、監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、局域網(wǎng)絡(luò)、故障診斷子系統(tǒng)及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)等六大部分組成。1．傳感器子系統(tǒng)傳感器子系統(tǒng)是狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的主要信息來源，屬于一次儀表，關(guān)系到整個(gè)監(jiān)測、分析和診斷結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。傳感器主要包括：測量振動(dòng)的電渦流位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器以及汽缸膨脹、脹差、閥位、溫度、壓力、流量等傳感器。本質(zhì)上所有的故障特征信號(hào)都可以用傳感器來監(jiān)測．但由于對故障的機(jī)理了解不夠和現(xiàn)場實(shí)際條件所限，目前還僅僅局限于部分工藝參數(shù)信號(hào)和有限的振動(dòng)信號(hào)，主要包括：①轉(zhuǎn)于相對軸承座的徑向振動(dòng)、軸向振動(dòng)；②軸位移；③轉(zhuǎn)速及鑒相信號(hào)；④機(jī)組的熱工參數(shù)，如溫度、壓力、流量等；⑤各類開關(guān)量信號(hào)。2．教據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的任務(wù)是采集機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)(包括穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和瞬態(tài)數(shù)據(jù))。另外，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)對采得的原始數(shù)據(jù)還進(jìn)行預(yù)處理，比如FFT譜分析與校正、數(shù)字濾波等，同時(shí)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了二次處理，抽取其中的主要特征。執(zhí)行數(shù)據(jù)壓縮。3．?dāng)?shù)據(jù)庫子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)中存有機(jī)組的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)中，既有原始數(shù)據(jù)，又有經(jīng)過二次處理后抽取的故障特征數(shù)據(jù)。還有診斷結(jié)論數(shù)據(jù)。4．局域網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、監(jiān)測子系統(tǒng)、故障診斷子系統(tǒng)以及管理子系統(tǒng)之間提供了一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞的媒體，并為分布式監(jiān)測與診斷機(jī)制提供了有效的途徑。通過這個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，使得各個(gè)子系統(tǒng)之間能夠互相訪問，并可以與電廠的其他局域網(wǎng)絡(luò)相接，實(shí)現(xiàn)資源共享。5．監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測子系統(tǒng)的任務(wù)是了解和掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括采用各種檢測、測量、監(jiān)視、分析和判斷方法，向用戶及時(shí)報(bào)告設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)。并對設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行顯示和記錄，對異常狀態(tài)做出報(bào)警。6．故障診斷子系統(tǒng)故障診斷子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其任務(wù)是根據(jù)狀態(tài)監(jiān)鍘所獲得的信息，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)、環(huán)境條件和設(shè)備的運(yùn)行歷史(包括運(yùn)行記錄和曾發(fā)生過的故障及維修記錄等)，對設(shè)備可能發(fā)生的或已發(fā)生的故障進(jìn)行分析、判斷，確定故障的性質(zhì)、類別、程度、原因和部位。7．系統(tǒng)管理子系統(tǒng)該子系統(tǒng)的任務(wù)是對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)。用戶和有關(guān)專家通過該子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與整個(gè)系統(tǒng)的交互，如對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充、修改以及數(shù)據(jù)的查詢、數(shù)據(jù)的人工輸人和輸出等。二、系統(tǒng)的主要功能1．?dāng)?shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與顯示系統(tǒng)有數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)等功能，并建立機(jī)組的各種數(shù)據(jù)庫文件。數(shù)據(jù)的采集方式可由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)控制，可實(shí)現(xiàn)等時(shí)間或等空間采樣，采集好的數(shù)據(jù)可在監(jiān)測及診斷子系統(tǒng)上顯示，并且每間隔一定時(shí)間刷新一次。顯示方式可采用模擬監(jiān)視儀表和數(shù)字顯示相結(jié)合的形式，并通過綠、黃、紅三種顏色給出了正常、異常和危險(xiǎn)三級指示。2．信號(hào)分析與處理信號(hào)分析是對汽輪機(jī)組進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重要手段，可以對采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，并以數(shù)據(jù)或圖形的方式給出分析的結(jié)果，主要包括：(1)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析。對機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析和顯示，包括時(shí)域波形圖、軸心軌跡圖和幅值頻譜圖等；(2)啟停過程信息分析。對機(jī)組啟停機(jī)過程中的信號(hào)分析和顯示，包括轉(zhuǎn)速時(shí)間曲線、Bode圖、三維頻譜圖以及各種參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化圖等；(3)趨勢分析。對機(jī)組長期運(yùn)行的各種狀態(tài)參數(shù)和經(jīng)過分析處理后的參數(shù)進(jìn)行趨勢分析，做出趨勢圖?？娠@示當(dāng)前趨勢(30min內(nèi))或歷史趨勢的所有監(jiān)測參數(shù)及頻率特性參數(shù)，包括振動(dòng)峰—峰值、基頻、各倍頻振動(dòng)的幅值和相位以及慢變過程信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)等，能迅速讀出趨勢圖上任一點(diǎn)所對應(yīng)的日期、時(shí)間及特征參量值。它不僅可以反映特征值的變化過程，確定故障的初發(fā)時(shí)刻、發(fā)展速度和趨向，判斷缺陷發(fā)展的程度。而且還可預(yù)測早期故障的發(fā)生。3．征兆獲取采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號(hào)分析與處理后。形成了大量的數(shù)據(jù)文件．系統(tǒng)可利用征兆獲取程序自動(dòng)獲取機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的有關(guān)征兆。能夠自動(dòng)獲取的征兆主要有：參數(shù)型征兆、波形征兆、軌跡型征兆、振動(dòng)頻譜型征兆等，并將征兆自動(dòng)轉(zhuǎn)化為模糊語義形式。4．故障診斷對于汽輪機(jī)組來說，故障診斷是一個(gè)十分復(fù)雜的任務(wù)，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心內(nèi)容。它主要采用基于知識(shí)的診斷方法，根據(jù)傳感器子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集到的機(jī)組的各種狀態(tài)信息和報(bào)警信息．來識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)，并完成對機(jī)組各種常見故障的診斷。診斷過程中利用了多方面的知識(shí)，包括診斷對象汽輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)、功能、行為方面的知識(shí)，監(jiān)測分析提供的各種信號(hào)處理方面的知識(shí)，人類領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的故障診斷方面的背景知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)等。5．故障處理對策及維修咨詢當(dāng)系統(tǒng)完成診斷過程后，可通過對策咨詢庫或通過事例獲得處理建議及維修建議。根據(jù)機(jī)組故障特點(diǎn)，針對常見故障分別提供了維修和處理建議，供用戶參考。此外，還提供了進(jìn)一步充實(shí)完善功能，用戶可不斷輸入專家及技術(shù)人員在這方面的經(jīng)驗(yàn)，供以后使用。這樣，咨詢功能可不斷得到完善。6．知識(shí)蕕取與學(xué)習(xí)知識(shí)獲取與學(xué)習(xí)功能是獲取知識(shí)(包括規(guī)則和事例)和知識(shí)庫一致性的檢驗(yàn)與精煉。獲取知識(shí)可以由領(lǐng)域?qū)＜一蛑R(shí)工程師通過手工方式對規(guī)則庫和事例庫進(jìn)行操作，完成規(guī)則或事倒的顯示、編輯、修改、存儲(chǔ)及打印，也可以采用改進(jìn)決策樹的方法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法從大量的分類示例中自動(dòng)地歸納出分類規(guī)則，或通過事例學(xué)習(xí)模塊自動(dòng)地完成診斷過程中事例的獲取。7．教據(jù)及報(bào)表的打印報(bào)表打印功能可以把機(jī)組各個(gè)測點(diǎn)振動(dòng)的峰—峰值、轉(zhuǎn)速等以報(bào)表的形式輸出，便于用戶查看。三、系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)圖9-1所示的診斷系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：1．多任務(wù)信息處理該系統(tǒng)是一個(gè)集信號(hào)采集、分析、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、運(yùn)行與維修指導(dǎo)、知識(shí)獲取與學(xué)習(xí)為一體的多任務(wù)信息處理系統(tǒng)。將常規(guī)監(jiān)測與診斷技術(shù)同基于知識(shí)的推理技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起．使數(shù)值處理與符號(hào)推理兩方面的優(yōu)勢都得到了發(fā)揮。2．監(jiān)測與診斷的分布式結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)采用了分布式結(jié)構(gòu)，把復(fù)雜的監(jiān)測及診斷任務(wù)分解到多個(gè)子系統(tǒng)中，由各子系統(tǒng)完成各自相應(yīng)的任務(wù)，共同協(xié)作完成總的監(jiān)測與診斷任務(wù)。由于充分利用了監(jiān)測與診斷中的并行性，所以提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。3．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)具有兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性。PC總線為微機(jī)模塊間提供了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通路，可充分利用軟硬件資源，局域網(wǎng)絡(luò)使得系統(tǒng)今后的擴(kuò)充(特別是在網(wǎng)上增加其他診斷系統(tǒng))更加容易。4．多種推理機(jī)制集成在故障診斷方法上，系統(tǒng)采用了基于框架、規(guī)則和事例的知識(shí)組織與表達(dá)，并提供了不確定性推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷推理及基于事例的推理，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)求解問題的能力。5．多用途的能力系統(tǒng)備有功能豐富的工具庫，不僅可用于汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷，而且可直接作為一個(gè)開發(fā)工具來建立其他對象的診斷系統(tǒng)。6．功能易于擴(kuò)充系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了面向?qū)ο蟮臋C(jī)制和模塊化結(jié)構(gòu)的方法，使系統(tǒng)的功能擴(kuò)充更加容易、方便。在不需要更改程序結(jié)構(gòu)的情況下，很容易增加新的功能。7．操作方便系統(tǒng)具有良好的用戶界面，采用全中文方式工作，通過采用多級菜單、圖標(biāo)選擇等技術(shù)，操作變得十分方便，并具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。另外，系統(tǒng)還提供了聯(lián)機(jī)幫助功能。第三節(jié)監(jiān)測子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)監(jiān)測于系統(tǒng)的功能包括：完成數(shù)據(jù)分析、處理、狀態(tài)監(jiān)視、向診斷部分提供必要的信息等。監(jiān)測部分的結(jié)構(gòu)如圖9-2所示，主要由管理模塊、系統(tǒng)組態(tài)模塊、狀態(tài)監(jiān)測模塊、動(dòng)態(tài)分析模塊、瞬態(tài)分析模塊及趨勢分析模塊組成。1．系純組態(tài)模塊系統(tǒng)組態(tài)模塊是對系統(tǒng)、機(jī)組和測點(diǎn)進(jìn)行的初始設(shè)置，并形成組態(tài)文件，以便使系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和不同配置的需要。它是在系統(tǒng)運(yùn)行之前通過人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置的，其內(nèi)容主要包括：(1)傳感器的類型、靈敏度、安裝位置等；(2)監(jiān)測參數(shù)的門限值(異常和危險(xiǎn))；(3)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的組態(tài)，比如數(shù)據(jù)采集通道數(shù)、狀態(tài)、采樣方式等；(4)監(jiān)視儀表的標(biāo)定系數(shù)等。2．狀態(tài)監(jiān)測模塊(1)數(shù)據(jù)管理。對采集到的數(shù)據(jù)根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理地分類、存儲(chǔ)，建立一些數(shù)據(jù)庫。如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)文件、瞬態(tài)數(shù)據(jù)文件、趨勢數(shù)據(jù)文件、報(bào)警數(shù)據(jù)文件等。(2)報(bào)警產(chǎn)生。根據(jù)各個(gè)狀態(tài)參數(shù)的報(bào)警值和機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的報(bào)警方法，確定機(jī)組的工作狀態(tài)是正常還是異常，若異常則產(chǎn)生報(bào)警信息。(3)實(shí)時(shí)監(jiān)視。每隔5s讀取一次原始數(shù)據(jù)文件，并通過屏幕在線實(shí)時(shí)地顯示反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的全都參數(shù)，并且視用戶需要可在打印機(jī)上作報(bào)表輸出。3．動(dòng)態(tài)分析與瞬態(tài)分析模塊動(dòng)態(tài)分析模塊和瞬態(tài)分析模塊分別完成機(jī)組在穩(wěn)態(tài)工作和啟停工作的各種信號(hào)的分析與處理．如可完成時(shí)域波形分析、軸心軌跡分析、頻譜分析、啟停過程的三維譜分析、Bode圖分析等。4．趨勢分析模塊趨勢分析模塊可對反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)作趨勢分析，即根據(jù)其歷史數(shù)據(jù)來推斷缺陷的發(fā)展速度與趨勢。確定設(shè)備的殘存壽命，其目的是為早期判定故障提供一個(gè)有效的手段。趨勢分析可以對當(dāng)前趨勢(30min內(nèi))和歷史趨勢進(jìn)行分析，如快變信號(hào)(振動(dòng)蜂一峰值、基頻、各倍頻振動(dòng)的幅值和相位)和慢變信號(hào)(熱工參數(shù))及開關(guān)量信號(hào)等。第四節(jié)故障診斷子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、故障診斷子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)故障診斷子系統(tǒng)是一個(gè)智能診斷專家系統(tǒng)，它由任務(wù)管理模塊、動(dòng)態(tài)黑板、知識(shí)庫、征