汽轮发电组

汽轮发电组（共3篇）

汽轮发电组 篇1

1 机组现状

启新水泥有限公司于1977年安装、投入运行的两台国产N3-24型汽轮发电机组是完全利用水泥窑尾余热发电的能源综合利用机组。

长期以来, 其中一台机组的运行状况一直很不理想, 主要表现为:机组在升速过程中汽轮机2#瓦和减速机1#瓦的振动随转速增加而升高, 在带负荷约500kW时, 各轴承的振动均突增, 在继续增加负荷时, 振动变化不大。在停机过程中, 可听到机械撞击声, 同时轴承的振动亦突然变化。在长期运行停机后再开机低速暖机时, 机组减速机处有金属碰撞声, 随转速升高声音变小。停机后再开响声更大, 且轴承振动亦随负荷升高而加大, 机组所带负荷在半负荷及以上时, 各轴承振动均在70μm以上。因此, 在运行当中只能被迫采取将机组负荷降低到半负荷以下的运行方式来维持运转。同时机组的汽耗较标准汽耗高出40%, 造成很大的能源浪费。

2 振动原因的分析

使用正向推理诊断故障的方法来分析产生振动的原因, 即根据机组振动故障分类及相应的故障特征, 将不可能的振动故障原因排除掉。

一般来说, 振动与运行参数有时滞时, 则可能是汽轮发电机组转子热弯曲, 也可能是汽缸或轴承座膨胀受阻。根据监测的振动数据判断, 这两种产生振动的情况是不存在的, 可以首先排除掉。振动与运行参数无时滞时, 可能的原因如下。

(1) 发电机转子及线槽内填充物松弛、磨损, 线圈局部绝缘磨损短路, 发电机转子空气间隙不均等, 励磁机整流子及其碳刷磨损加剧。经发电机抽芯、励磁机解体检查, 没有发现上述情况。

(2) 汽轮机转子出现裂纹、转子动挠度、静挠度、晃度、弯曲度以及对轮瓢偏度、轴颈中心与轴瓦中心的偏离或转子质量不平衡。揭缸吊出转子测量x/2和2x振动分量的波特曲线, 未发现转子有裂纹, 测量转子动挠度、静挠度、晃度、弯曲度、轴颈中心与轴瓦中心的偏离等数据都在合格范围之内, 转子返厂做动平衡未见异常。

(3) 基础不牢、各支持轴承的刚度、压紧力不够。对机组振动过大的轴瓦进行波特曲线测试, 从根本上排除了这种可能性。

(4) 活动式联轴器磨损过多, 联轴器与转轴套装处紧力不足。N3-24型汽轮发电机组汽轮机与减速机间用齿型联轴器联接, 停机检查发现联轴器齿面严重磨损。通过分析知道, 齿型联轴器是靠联轴器的咬合传递力矩的, 不均匀磨损后, 运行中齿套中心不断变化, 导致振动的突变。

(5) 油流不畅、油质乳化杂质过多造成油膜不能很好地形成, 从而引起汽轮机组的振动。通过检查各轴瓦、油管路、油箱发现杂质太多, 油脂乳化情况相当严重。

3 解决方案

经过更换齿型联轴器对转子找中心, 并根据油脂的情况, 彻底清洗油箱、油管路, 更换新油, 加装现场滤油设备, 重新启动汽轮机, 经检测机组的各轴承振动数值在各种负荷条件下均在10μm左右, 机组汽耗也达到了额定汽耗标准。

汽轮发电组 篇2

多年来，我国电力企业和设备制造企业都在全力以赴进行机组改造，这是因为，在我国发电系统中，一些中低参数、小容量的蒸汽发电机组还在运行，这些机组的热效率很低，且大多属超期服役，如果将其在短期内全部拆除，从经济上和电力需求方面来看，是不现实的。同时，一些早期安装的高参数机组，如100～200MW机组，由于受当时设计制造水平的限制，运行时间较长，已接近或达到额定寿命(10万运行小时)，这些机组存在着效率低、煤耗高的问题。

因此，将中低参数机组改造为既发电又供热的“热电联产”机组，供生产和生活用汽需要。同时用现代科学技术改造和翻新老机组，使老机组焕发青春。机组通过改造不仅可以大大降低煤耗，提高机组的经济性，而且可以提高运行的可靠性和延长机组的寿命，这一措施无疑有着深远的意义和较高的经济价值。

1 机组改造的几种技术形式

汽轮机改造有多种技术形式，每种形式都有其特点，必须具体问题具体分析，全面考虑，达到改造的目的。

1.1 通流部分现代化改造

随着现代科学技术的快速发展和设计方法的不断完善，汽轮机设计水平较过去有了很大提高，全新高效新叶型、全三元气动设计技术系统、通流部分通道优化设计、自带围带动叶片、高效新型整圈阻尼长叶片设计和调频技术、弯扭型和马刀型叶片设计等新技术在各制造厂新产品开发中成功应用。这些技术代表汽轮机领域内最新发展趋势，通过采用这些先进技术来改造老机组将使机组的经济性、安全可靠性及运行灵活性达到国外同类机组的先进水平。这也是国外电站行业发展的一个显著特点。因此近几年来，各制造厂都在努力开展机组改造工作。其中200MW机组改造已全面展开，并取得了很大成绩，为以后机组通流改造积累了很多经验。

1.2 抽汽改造

汽轮机抽汽改造是利用原回热抽汽口加大面积或利用汽缸开孔增加抽汽，供生产和生活用汽需要，实现热电联产;联通管开孔(如100MW机组)抽汽也是一种特殊形式。

采用较多和较容易实现的是非调整抽汽改造，要求抽汽量不大，且比较稳定，抽汽压力允许有一定的波动，抽汽量和抽汽参数可以通过调整进汽量而小范围调整，这种改造简单易行，费用也低，但供汽量小，热能利用率不够高。根据机组本身的具体情况，也可改造成可调整抽汽，完全变成抽汽机组，实现热电联产，以热定电，经济价值较高，综合效益及社会效益明显。

联通管打孔抽汽也易改为可调整抽汽，机组加装调节阀，在热负荷较大及变化幅度较大的情况下可实现稳定的供汽参数。

还有一种改造方式是将抽汽后隔板堵掉一定面积，流过的蒸汽满足加热器和转子冷却要求。这种改造简单易行，供汽量更大，但要求供汽量比较稳定。当然如果热负荷很稳定，量又很大，也可改造为背压机组运行，这是另外一种形式的技术改造。

总之，进行抽汽改造实现热电联产，既供热又发电，是节约能源的有效途径，是目前采用较多的一种机组技术改造形式。

1.3 改造为背压机组

改造机组以供汽为主，发电为辅，供汽负荷稳定且不要求冷凝工况运行，无热负荷时机组停运，此时可将机组改造为背压机组，这样可以保证机组改造获得最佳经济效益。背压可根据热负荷来确定，根据热力核算确定排汽口位置，将以后的各级拆除。调节系统仍可采用原系统适当进行调整。这种改造适用于生产均衡的工业企业供热或集中供热系统。

1.4 改造为低真空运行机组

凝汽机组改造为低真空循环水供热亦即将凝汽器循环水系统略加修改，增设管路及热水泵等设备，并与外部热水网相连接，在机组运行时，使循环水出口温度升高到40～60℃或更高的温度，以达到采暖供热的要求。改造后，机组发电能力虽有所降低，但机组排汽的汽化潜热得到了充分利用，减少了冷源损失，提高了能源利用率，使高品位的热能用于生产高质量的电能，低品位的热能用于采暖，实现了能源的梯级利用，而且可取代单独供暖锅炉，改善城镇居民的生活环境。

1.5 安装新的前置和后置机组

这种改造是将中低参数锅炉改为高参数新锅炉，在原机组前加装一台高参数背压机组，使排汽参数满足原机组进汽参数要求，从而提高了机组效率，如果能同时将中低参数机组改造为抽汽机组，则综合效益会更高。这种形式的改造，机组在运行时，要做好前后机组的运行匹配。

有的电厂根据当时情况安装了高参数背压或抽汽机组，但后来热负荷发生了变化，造成背压机组不能正常运行，抽汽机组不能在最大工况下运行，甚至在冷凝工况下运行，造成设备闲置和浪费，在这种情况下可以考虑加装后置机组，提高设备的利用率和电厂综合经济效益。

2 机组改造的一些技术措施

2.1 热负荷的确定

准确地确定热负荷是保证机组改造成功及提高经济性的关键，

对于不可调抽汽改造，其抽汽量和抽汽参数只能通过调整进汽量而小范围调整，因此确定抽汽量应根据当时的用汽情况，长时间保持稳定，以保证机组能在经济性较佳的抽汽工况下运行，当热负荷偏大和偏小时，再适当地采取其它措施或利用其它设备，保证改造机组的热能利用率和综合经济效益。

2.2 低真空运行的一些技术措施

采用低真空供暖后，需要注意的问题：

a.内效率降低。由于采用低真空运行，末几级在偏离设计工况下运行，降低了内效率，同时末几级容量流量大幅度降低，造成脱流、回流，引起不稳定振动，使末几级尤其末级动应力增大，增加了疲劳破坏的危险性。因此机组改造后，应进行末级流场和强度计算校核。

b.因提高背压和循环水温，凝汽器热膨胀增大，影响凝汽器铜管在管板上紧固的严密性，或者铜管内结垢或聚积从70～80℃的热网中分离出的一些氧化物，导致传热恶化，使排汽温度和端差不断上升而无法运行。因此在运行时，需经常注意观察和维护。

2.3 排汽温度的变化和机组振动问题

机组改造为背压式或低真空运行，由于末端温度升高，低压轴承温度也升高，但一般升高不多，可由轴承润滑油带走，回油温度略有升高。若要避免回油温度升高太多，则可适当扩大进油口，增加进油量。

同时，由于排汽温度升高，排汽缸支承座膨胀量增加，使汽轮机后轴承抬高量增加，造成机组振动值增大，因此需进行轴承抬高量详细核算和重新确定标高值。经计算及分析表明，若在转子找中时考虑轴承的标高变化，不会产生振动问题。

对于拆除叶轮的改造，由于转子质量变轻，轴承比压及静挠度发生变化，改造后需重新计算临界转速及轴承静抬高量，并要重新进行转子动平衡试验，保证不出现振动问题。

2.4 强度和刚度核算

机组改造后，对工作条件及结构发生变化的部件如汽缸、隔板、叶片、转子、螺栓等需进行详细的强度和刚度核算，对改造为背压机组还需进行密封性校核，必要时可更换螺栓材料，提高螺栓的初应力。

2.5 热力系统

为使机组改造后在满足热负荷的条件下提高效率和经济性，对原有加热器尽可能保留，但由于各抽汽口的参数可能会发生变化，因此应进行适当的调整，必要时也可取消个别加热器。

2.6 抽汽管的布置与焊接工艺

当机组改为抽汽时，抽汽口应尽量利用原抽汽口加大。如要在汽缸上开孔，为了不使汽缸刚度降低太多，一般采用一个或几个圆孔或扁圆孔，然后采用联箱汇聚在一起。抽汽管的材料若用合金钢管，则焊条也需用合金钢焊条，焊接时需整体加热，以保证汽缸不引起较大的变形。若用奥氏体钢焊条，虽可以冷焊，但汽缸易产生裂纹。因此，在温度允许时最好采用碳钢管，用结507焊条，塑性较好，焊后回火，可保证强度。在抽汽管道设计时，应注意不应有过大的附加推力作用在汽缸上，可以在管道上加装膨胀节，以免推力过大使汽缸跑偏。

2.7 轴封系统

机组改造为背压或低真空供热机组，使轴封端压力升高，为了保证汽封不向外泄漏，可增加抽汽器，并将后汽封体加长，增加汽封圈数，对于背压机组可将汽封体移到拆除级的位置。

2.8 抽汽机组的补给水

改造为抽汽机组后，补给水量增加，如果是补充热水可直接补在除氧器内，如补给水温度较低，需加热后补在除氧器内。也可在凝汽器喉部采用喷雾冷凝排汽，满足补给水需要，但这种补水方法对补给水量有一定的限制。

2.9 调节和保护系统

机组改造时，调节系统需进行调整或改造，对于冷凝式机组，其调节系统是按转速——电负荷关系来进行调节的，改为供热机组后，对于非调节抽汽，应按热负荷来调节进汽量。为了节省投资，可采用电气调压系统由压力变送器产生电气信号，经同步器动作调速系统，调节进汽量，维持供汽压力。机组改造为可调整抽汽机组，调节系统应进行较大改造，以便可根据热电负荷来调节进汽量，或者调节电负荷满足热负荷需要。调节系统需要增加调压器、油动机、滑阀及连接件和管路等，并需要增加调节系统进油量。

对抽汽改造的保护系统，在紧急工况甩负荷时应自动切除调压系统，强迫关闭抽汽逆止阀和抽汽调节阀(回转隔板)，并动作同步器，关闭调节阀。当抽汽压力过高时，应有过压保护。

3 结束语

3.1 用现代科学技术翻新和改造老机组，是投资少、见效快、提高经济效益的有效途径;

3.2 城市电厂老机组改造为热电联产、集中供热，从技术上是可行的，经济效益是显著的;

3.3 在今后电网中，随着大功率高参数机组的增加，电网供需矛盾逐步缓解，100MW和200MW凝汽机组改造为以热定电的供热机组将是未来改造的一种趋势;

3.4 每种改造形式都有其特点和难点，具体问题具体分析，对不同型号机组进行不同形式的技术改造，以达到提高机组运行经济性和延长寿命的目的;

大型汽轮发电机组故障诊断 篇3

1 大型汽轮发电机组故障诊断技术的目的和意义

对大型汽轮发电机组的故障诊断, 其根本目的就是确保设备的安全、可靠、经济、高效运行, 在此就其主要目的进行阐述:

其一, 针对设备的故障状态或异常状态作出及时、正确、有效的诊断, 将故障消除在萌芽状态。

其二, 对设备的运行维护起到必要的指导作用, 确保设备安全、可靠、有效的运行。

其三, 制定科学合理的监测维护制度, 使设备应有的功能得以最大发挥, 在条件允许的前提下, 充分挖掘设备的潜力, 使设备的使用寿命得以延长, 使设备寿命周期的维护费用大大降低。

其四, 通过故障分析、性能评估等方法, 为设备的优化设计、高质量制造以及生产过程提供可靠的数据和信息。

鉴于汽轮发电机组设备机构的复杂性, 一旦发生故障将直接影响到整个设备甚至整个生产过程的正常运行, 其后果不堪设想。关于设备故障的原因, 多种多样, 从设备的设计、制造、安装、运行、维护等各个环节, 都有可能引发不同的故障。为了提高机组的等效可用率, 除了在产品质量、安装、调试、运行维护等方面下功夫外, 还要对其进行可靠、有效的故障诊断, 以确保生产过程的正常进行。因此, 对汽轮发电机组故障机理、发生原因以及故障征兆和发展趋势进行研究是十分必要的, 同时还应提出切实有效的诊断方法, 以确保设备运行的安全性和可靠性。

2 大型汽轮发电机组故障诊断方法

由于设备故障较为复杂, 且设备与故障征兆之间也非常复杂, 这就从很大程度上决定了设备故障诊断具有探索性过程的特点。设备故障诊断重在研究故障诊断方法。以下就几种主要的故障诊断方法进行分析:

2.1 传统诊断法

传统的诊断方法, 在很大程度上依赖于经验丰富的运行人员以及领域专家。他们主要凭借自身经验或通过试验对设备故障实施重点查找, 以此来确定设备的故障原因和部位所在。频域诊断法则是基于频谱特征的变化, 对设备的运行状态和故障成因做出判断。时域分析法主要是根据时间序列模型和有关的特性函数来进行诊断。统计分析法是利用概率统计模型进行分析。其中, 频域诊断法和时域分析法, 实行性较强, 能够将设备故障特征全面、深入地反映出来, 但也存在一定的不足和缺陷。主要表现为:移植性较差, 且对复杂、非线性系统的故障很难作出有效的诊断和识别。

2.2 专家系统故障诊断法

由于设备故障表现形式的复杂性, 且故障类型与征兆之间关系较为复杂, 在很多情况下, 故障诊断往往依赖于专家的经验或直觉, 这就是所谓的“浅知识”, 很难用数学模型或逻辑推理进行求解。随着人工智能技术的快速发展, 尤其是专家系统技术的发展和应用, 专家系统故障诊断法应运而生。

专家系统故障诊断法是根据实践经验以及大量的故障信息知识而设计出的一种智能化的计算机程序系统, 特别适用于难以用数学模型来描述的复杂的故障诊断问题的解决。故障诊断专家系统主要包括推理机、知识库、解释程序和知识获取程序这四部分。其中, 推理机和知识库的设计是最为重要的。该系统具有较大的优越性, 可以在某种程度上代替领域专家, 并能将推理、判断、结论的过程完整地记录下来, 大大提高了诊断的可信度。但因专家系统的建立是基于大量知识, 若知识库的规则不够完备, 势必会影响到诊断结果的准确性和可靠性, 因此需要着重解决这几个问题:一是不精确领域知识的表述;二是征兆与故障之间非简单线性关系的反映;三是诊断信息的合理运用。

2.3 模糊诊断方法

模糊诊断方法主要包括模糊关系的诊断、模糊模式的识别以及模糊聚类分析。模糊关系诊断法主要是依据故障现象与故障形成原因之间的模糊关系矩阵, 使征兆空间向故障空间转化, 利用故障隶属度值对故障类型做出判断;所谓模糊模式的识别, 则是将由测量参数所形成的特征向量纳入故障模式类中。该方法的关键就是故障模式类的模糊向量的确定;模糊聚类方法无需标准信息群, 也不需要了解样本群变化过程中涉及到的内容, 只需要具备样本群最初的状况, 以此作为基准, 就可按分类结果获取被监测样本的变化趋势, 特别适合于难以确定标准信息征兆群的情况。

模糊诊断法是一种基于数值运算的诊断方法, 可在无人工干预的情况下, 自动进行, 对于要求快速、实时的场合非常适用。模糊数学是一种处理不精确信息的有效工具, 对于汽轮发电机组的故障诊断有着十分重要的作用。但从目前来看, 模糊数学在故障诊断方面多局限于单一故障的诊断, 对于多故障还无法做出有效的诊断。模糊诊断仅仅是一种初步的、简单的诊断, 要想进行精密、复杂的诊断还需要获取更多的信息。

2.4 基于神经网络的故障诊断法

近年来, 随着神经网络的不断发展, 产生了基于神经网络的故障诊断法。目前使用较多的神经网络主要包括:Hopfield网络、BP网络以及自组织映射网络。该故障诊断法具有显著的优点, 它不要求开发者专门的领域知识, 只需有一定数目的具有适当类间距的示例。但该方法也存在一定的局限性, 主要体现在:一是因诊断系统的性能主要受制于所选择示例, 若示例的正交性、完备性不足够好时, 将造成系统性能不良, 在实际情况中, 很难确保训练集的正交性和完备性;二是人工神经网络只能对数字化信息进行处理。神经网络技术是一种针对低层次的智能模拟, 要想对高层次进行智能模拟, 必须有大量的符号知识的表达及处理。

该技术虽然取得了丰硕的成果, 尤其是在网络收敛性方面做了大量的工作, 但应用该技术解决复杂的实际问题还有很多工作要做。

2.5 遗传算法的应用

遗传算法是一种源于自然选择以及群体遗传机理的搜索算法, 运用该方法可以对自然选择以及遗传过程中所发生的杂交、繁殖、突变现象进行模拟。采用遗传算法对问题进行求解时, 将问题的每一个可能的解编码成一个“染色体”, 也就是个体, 所有可能的解, 即群体, 是由若干个个体构成的, 可以视为一个由可行解组构成的群体逐代进化的过程。自遗传算法产生至今, 无论是在应用方面、算法设计方面, 还是在基础理论方面, 都取得了一定的成绩, 已成为计算机科学、应用数学、运筹学、信息科学等诸多学科所共同关注的热点领域。

3 结束语

随着国民经济的持续增长, 我国电力系统正逐渐进入高电压、大容量、大机组的发展阶段, 人们越来越注重电力设备运行的安全性和可靠性, 经济性和高效性。目前, 我国在大型汽轮发电机组故障诊断方法的研究方面, 取得了一系列可喜的成绩, 但实践表明, 这还远远达不到工程领域的具体要求, 无论是诊断的正确性还是诊断的自动化水平都有待进一步的提高。

参考文献

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