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【摘 要】汽轮机发电机组是重要的设备，电力生产由于其设备结构复杂、运行环境的特殊性，汽轮机组故障率高，而且故障危害也大。因此，汽轮发电机组的故障诊断一直是故障诊断技术应用的重要方面。在本文中，对汽轮发电机组的诊断方法进行了研究，用于分析和处理类似的振动问题。
【关键词】汽轮机；故障诊断；发展前景
1.引言
电力企业负责国家电力的生产经营，与国民经济和人民生活密切相关。近年来，汽轮机的振动诊断，状态监测和信号分析处理取得长足进步，确保发电企业的安全生产做出了很大的贡献，积累了大量的技术经验。但设备容量规模大，目前的经验和理论不能满足实际需求和振动信号分析和处理，仍然是影响设备安全的重要因素。
2.汽轮机故障诊断技术的发展
2.1 信号采集与分析
2.1.1 故障信息采集。
由于汽轮机在复杂环境下运行，传感器性能直接影响到所收集数据的可信度，所以如何开发高性能，高可靠性的传感器是必要的；从传感器获得的原始数据，混合了大量噪声，如何对这些信号进行准确可靠的处理是故障诊断更重要的研究课题，振动信号可以很好地反映机组运行的停滞或下降，最具代表性，处理和分析这些信号变得尤为重要。
2.1.2 信号分析与处理。
目前较为成熟的快速傅立叶变换（FFT）和小波变换分析方法，全息频谱分析，时间延迟缺陷，信号分形维数计算等，包括FFT，更多的思想FFT一般是时域信号表示为具有不同频率的谐波函数的线性叠加，假设信号是稳定的，因此对频率不变量进行统计分析，许多固定信号的FFT具有适用性，因此被广泛使用。引进现代人工智能，为专家系统和劳动力等故障诊断带来了新的活力神经网络等诊断理论认为，加入这些智能理论可以促进诊断的快速发展展览。设备诊断技术经历了理论启蒙发展，理论逐步完善，理论应用和现实健，连同企业信息化建设，已发展成为综合性的应用课题。
2.2 故障机理与诊断策略
2.2.1 故障机理。
故障机制是指故障的固有本质和原因，任何故障都有相应的特点，如何从这些故障征兆获得原始数据是故障诊断领域非常重要的研究方向。主要从现场找到故障规律，是通过统计分析方法得到的故障征兆和故障模型，基于数据等设置，对于汽轮机主轴运行状态，主要是通过分析振动信号，获取故障征兆，建立故障征兆。
2.2.2 诊断策略和诊断方法。
由于故障征兆集合的复杂性，如何确定故障是故障的最终问题，在汽轮机故障诊断领域，常用策略的诊断具有逻辑诊断，统计，模式识别，模糊诊断，专家系统和人工神经网络诊断。 如何实现上述算法，达到一定的可靠性，保证诊断速度成为研究的主要方向。
3.故障诊断中存在的问题
汽轮机的振动故障是汽轮机事故的重要组成部分。振动故障分析对机组安全稳定运行具有重要意义。通过对以往研究人员和企业运营经验的研究，总结了典型故障状态的特点和性能，在实时监控的基础上进行故障判断是重要的，操作人员可以掌握知识，首先由 理论知识决定故障，然后采取正确的措施。
3.1 转子质量不平衡
当转子不平衡力的作用下，振动将以一个随速度相同的强制振动频率，按照谐振曲线变化规律，在临界转速下达到最大值，如1X振幅大，高次谐波的存在，逐渐减少；当速度恒定时，其幅度和相位随时间而变化。轴轨迹呈现椭圆形。转子质量不平衡的原因有很多，包括原来的不平衡，组件松动，转子热弯，但原来的失衡是最大的。原始质量是指由不平衡引起的轉子不平衡因素所固有的，是由制造或维修安装过程造成的，振幅和相位在涡轮机起动过程中稳定周期性变化，因此通过观察涡轮机转速振动数据，可以确定转子原始质量是否不平衡还是移动。
故障的突然发生，振动在秒内增大，相位迅速变化。；转子热弯主要是随着时间的推移、功率频率振动发生变化，一般在一定参数下，随着参数的提高和缓慢的增加最终的稳定，也随着参数的变化而变化，所以转子的热弯是可以的随着环境的改造可以恢复，只要转子永久塑性变形不发生，就允许一定的变化范围。
3.2 转子动静碰摩
转子动静碰摩是运行过程中汽轮运动部件和固定部件的常见故障。由于设备的旋转部件和静态部件之间的间隙逐渐减小，这将导致设备在摩擦过程中发生的可能性增加，但一旦摩擦事件发生，则振动的单位将会产生强烈甚至永久的弯曲轴，反过来又会使系统摧毁，导致经济损失难以估计，所以如果发现问题并对机组安全稳定运行发出警告意义重大。
导致机组碰摩主振动的原因是转子不在中间，运动间隙不足。以上可能是由于设计人员设计不当造成的主要原因，安装人员安装位置错误，维修人员错误引起的触摸设备本身不足，材料和设备造成的收缩和不平衡，故障早期检测解决方案不会影响机组的正常运行。
3.3 转子不对中
所谓的转子故障是指通过联轴器连接的两个转子的中心线不成行，并且存在一定的偏转，这也是汽轮机的常见故障之一。两个转子的物理特征未显示为两个转子的中心轴不是直线，导致平行偏移或一定角度；在数据处理级别，表示时域波形基本旋转频率的高阶分量，2X振动非常明显，轴轨迹为香蕉形，甚至“8”字形。
转子轴偏移的可能原因有：（1）加工错误和安装。导致不正确的加工过程连接两个转子轴线不垂直于表面和中心或螺栓孔和轴颈不同，它会产生额外的弯矩，但它的尺寸和方向是固定的，相当于设备本身的固有属性只增加了不平衡力，分析时会产生较大的振动次数； （2）维护和引起热量的错误。根据不同的工作环境，冷热状态不同，冷态主要是指由于维护过程中或安装过程中人员的不当操作，可以避免这种情况。在加热状态的情况下，器件是由材料在高温下的膨胀引起的。
4.汽轮机故障诊断的发展前景
汽轮机故障诊断技术研究受到关注，一般电力企业和各种新型汽轮机的专业技术人员及其各种故障检测技术系统是主要的研究方向之一，在许多研究型大学和专业方面都有强大机构不可避免地会出现许多科技成果，所以，故障机制研究势必然促进故障诊断技术的发展。故障机制研究逐步深入，将重点研究开发故障的定量表征，对整个系统故障状态的判断指标体系及其判断阈值将是另一个重要方向。对于汽轮机的故障诊断，优先考虑振动诊断，考虑热影响诊断，性能诊断，逻辑顺序等诊断。诊断结合模拟技术将主要体现在汽轮机故障模拟识别中，通过系统仿真故障诊断专家系统提供知识规则和学习样本，通过使用逻辑仿真组件进行系统故障诊断。
参考文献：
[1]熊伟. 基于Petri网的远程智能故障诊断方法研究 华北电力大学，2014.
[2]韩延鹏. 汽轮机组转子热弯曲故障诊断方法研究及应用 .华北电力大学，2014.
[3]高洪涛. 工业汽轮机热力性能在线监测与故障诊断的研究[ 大连理工大学，1998.
[4]吴景丰. 汽轮发电机组常见振动故障诊断的研究 大连理工大学，2003.
[5]刘征远. 汽轮机故障诊断与预测 华北电力大学（北京），2009.
【关键词】汽轮机；故障诊断；发展前景
1.引言
电力企业负责国家电力的生产经营，与国民经济和人民生活密切相关。近年来，汽轮机的振动诊断，状态监测和信号分析处理取得长足进步，确保发电企业的安全生产做出了很大的贡献，积累了大量的技术经验。但设备容量规模大，目前的经验和理论不能满足实际需求和振动信号分析和处理，仍然是影响设备安全的重要因素。
2.汽轮机故障诊断技术的发展
2.1 信号采集与分析
2.1.1 故障信息采集。
由于汽轮机在复杂环境下运行，传感器性能直接影响到所收集数据的可信度，所以如何开发高性能，高可靠性的传感器是必要的；从传感器获得的原始数据，混合了大量噪声，如何对这些信号进行准确可靠的处理是故障诊断更重要的研究课题，振动信号可以很好地反映机组运行的停滞或下降，最具代表性，处理和分析这些信号变得尤为重要。
2.1.2 信号分析与处理。
目前较为成熟的快速傅立叶变换（FFT）和小波变换分析方法，全息频谱分析，时间延迟缺陷，信号分形维数计算等，包括FFT，更多的思想FFT一般是时域信号表示为具有不同频率的谐波函数的线性叠加，假设信号是稳定的，因此对频率不变量进行统计分析，许多固定信号的FFT具有适用性，因此被广泛使用。引进现代人工智能，为专家系统和劳动力等故障诊断带来了新的活力神经网络等诊断理论认为，加入这些智能理论可以促进诊断的快速发展展览。设备诊断技术经历了理论启蒙发展，理论逐步完善，理论应用和现实健，连同企业信息化建设，已发展成为综合性的应用课题。
2.2 故障机理与诊断策略
2.2.1 故障机理。
故障机制是指故障的固有本质和原因，任何故障都有相应的特点，如何从这些故障征兆获得原始数据是故障诊断领域非常重要的研究方向。主要从现场找到故障规律，是通过统计分析方法得到的故障征兆和故障模型，基于数据等设置，对于汽轮机主轴运行状态，主要是通过分析振动信号，获取故障征兆，建立故障征兆。
2.2.2 诊断策略和诊断方法。
由于故障征兆集合的复杂性，如何确定故障是故障的最终问题，在汽轮机故障诊断领域，常用策略的诊断具有逻辑诊断，统计，模式识别，模糊诊断，专家系统和人工神经网络诊断。 如何实现上述算法，达到一定的可靠性，保证诊断速度成为研究的主要方向。
3.故障诊断中存在的问题
汽轮机的振动故障是汽轮机事故的重要组成部分。振动故障分析对机组安全稳定运行具有重要意义。通过对以往研究人员和企业运营经验的研究，总结了典型故障状态的特点和性能，在实时监控的基础上进行故障判断是重要的，操作人员可以掌握知识，首先由 理论知识决定故障，然后采取正确的措施。
3.1 转子质量不平衡
当转子不平衡力的作用下，振动将以一个随速度相同的强制振动频率，按照谐振曲线变化规律，在临界转速下达到最大值，如1X振幅大，高次谐波的存在，逐渐减少；当速度恒定时，其幅度和相位随时间而变化。轴轨迹呈现椭圆形。转子质量不平衡的原因有很多，包括原来的不平衡，组件松动，转子热弯，但原来的失衡是最大的。原始质量是指由不平衡引起的轉子不平衡因素所固有的，是由制造或维修安装过程造成的，振幅和相位在涡轮机起动过程中稳定周期性变化，因此通过观察涡轮机转速振动数据，可以确定转子原始质量是否不平衡还是移动。
故障的突然发生，振动在秒内增大，相位迅速变化。；转子热弯主要是随着时间的推移、功率频率振动发生变化，一般在一定参数下，随着参数的提高和缓慢的增加最终的稳定，也随着参数的变化而变化，所以转子的热弯是可以的随着环境的改造可以恢复，只要转子永久塑性变形不发生，就允许一定的变化范围。
3.2 转子动静碰摩
转子动静碰摩是运行过程中汽轮运动部件和固定部件的常见故障。由于设备的旋转部件和静态部件之间的间隙逐渐减小，这将导致设备在摩擦过程中发生的可能性增加，但一旦摩擦事件发生，则振动的单位将会产生强烈甚至永久的弯曲轴，反过来又会使系统摧毁，导致经济损失难以估计，所以如果发现问题并对机组安全稳定运行发出警告意义重大。
导致机组碰摩主振动的原因是转子不在中间，运动间隙不足。以上可能是由于设计人员设计不当造成的主要原因，安装人员安装位置错误，维修人员错误引起的触摸设备本身不足，材料和设备造成的收缩和不平衡，故障早期检测解决方案不会影响机组的正常运行。
3.3 转子不对中
所谓的转子故障是指通过联轴器连接的两个转子的中心线不成行，并且存在一定的偏转，这也是汽轮机的常见故障之一。两个转子的物理特征未显示为两个转子的中心轴不是直线，导致平行偏移或一定角度；在数据处理级别，表示时域波形基本旋转频率的高阶分量，2X振动非常明显，轴轨迹为香蕉形，甚至“8”字形。
转子轴偏移的可能原因有：（1）加工错误和安装。导致不正确的加工过程连接两个转子轴线不垂直于表面和中心或螺栓孔和轴颈不同，它会产生额外的弯矩，但它的尺寸和方向是固定的，相当于设备本身的固有属性只增加了不平衡力，分析时会产生较大的振动次数； （2）维护和引起热量的错误。根据不同的工作环境，冷热状态不同，冷态主要是指由于维护过程中或安装过程中人员的不当操作，可以避免这种情况。在加热状态的情况下，器件是由材料在高温下的膨胀引起的。
4.汽轮机故障诊断的发展前景
汽轮机故障诊断技术研究受到关注，一般电力企业和各种新型汽轮机的专业技术人员及其各种故障检测技术系统是主要的研究方向之一，在许多研究型大学和专业方面都有强大机构不可避免地会出现许多科技成果，所以，故障机制研究势必然促进故障诊断技术的发展。故障机制研究逐步深入，将重点研究开发故障的定量表征，对整个系统故障状态的判断指标体系及其判断阈值将是另一个重要方向。对于汽轮机的故障诊断，优先考虑振动诊断，考虑热影响诊断，性能诊断，逻辑顺序等诊断。诊断结合模拟技术将主要体现在汽轮机故障模拟识别中，通过系统仿真故障诊断专家系统提供知识规则和学习样本，通过使用逻辑仿真组件进行系统故障诊断。
参考文献：
[1]熊伟. 基于Petri网的远程智能故障诊断方法研究 华北电力大学，2014.
[2]韩延鹏. 汽轮机组转子热弯曲故障诊断方法研究及应用 .华北电力大学，2014.
[3]高洪涛. 工业汽轮机热力性能在线监测与故障诊断的研究[ 大连理工大学，1998.
[4]吴景丰. 汽轮发电机组常见振动故障诊断的研究 大连理工大学，2003.
[5]刘征远. 汽轮机故障诊断与预测 华北电力大学（北京），2009.