汽轮机状态检测、故障诊断与状态维修.ppt
《汽轮机状态检测、故障诊断与状态维修.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《汽轮机状态检测、故障诊断与状态维修.ppt(326页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、汽轮机状态监测、故障诊断与汽轮机状态监测、故障诊断与状态检修状态检修主要内容主要内容1.状态监测、故障诊断与状态检修的基本概念2.汽轮机设备状态监测、故障诊断与状态检修1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念1.1状态监测状态监测设备状态监测,是指用人工或专用的仪器工具,按照规定的监测点对能反映设备性能状态的某些参数(如振动、温度、压力、湿度、位移、端差、真空等)进行间断或连续的监测,以掌握设备异常的征兆和劣化程度。汽轮机及辅助设备人或专用仪器监测设备状态判断运行或设备状态参数图图1.1 1.1 设备状态监测流程设备状态监测流程1.1.状态监测、故障诊断
2、与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念设备的状态监测方法:在线监测、离线监测、定期解体点检。在线监测:是通过电厂的DCS、DAS、DEH、MIS等系统在线监测和显示各设备状态的特征参数;离线监测:是采用便携式振动监测仪、油液分析仪、红外线热成像仪、超声波检漏仪等对设备进行定期或不定期监测获得设备状态的特征参数;定期解体点检:是在设备的大、小修,低谷消缺,设备停运期间按设备解体点检标准、检修工艺及作业标准对设备解体以判断设备部件可能发生的劣化倾向状态。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念1.2故障诊断故障诊断设备故障诊断,是指在设备运行
3、中或基本不拆卸的情况下,根据设备的运行技术状态运行技术状态,判断故障的部位和原因,并预测设备今后的技术状态变化。设备技术状态是指:(1)设备的强度和性能,如汽轮机内效率、振动情况、润滑油温、轴向位移、真空等;(2)设备所受的应力;(如叶片、转子、汽缸)(3)设备的故障和劣化。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念1.3状态检修状态检修检修体制的演变经过了2个阶段:事后检修和预防性检修。事后检修:也称故障检修,是最早的检修方式,这种检修方式以设备出现功能性故障为判据,在设备发生故障且无法继续运行的时候才进行检修。采用这种检修方式需要付出很大的代价和检修费
4、用,不仅检修不足而且会严重的威胁到设备和人身的安全。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念预防性检修:是设备还没有发生故障,即对设备进行维修,以预防设备发生故障。预防性检修是第二次产业革命时期,开始推行的,经过多年的发展,根据检修的技术条件、目标的不同而出现了定期检修、以可靠性为中心的检修、状态检修、故障查找、使用至损害再修等7种检修方式;其中以定期检修和状态检修这两种检修方式最为主要。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念定期检修:定期检修也称计划检修,这种检修方式以时间为依据,根据长期实践经验,预先设定检修
5、工作内容与周期。我国电力工业的定期检修制度是20世纪50年代从前苏联引入的。直到80年代定期检修仍是主流的检修制度。定期检修主要是根据设备的运行周期,编制设备的大修与小修计划,贯彻预防为主的方针,当设备到达检修的时间周期时,不论设备是否有缺陷和问题,都要停下来进行检修。特点是“到期必修,修必修好”。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念采用定期检修,可以把故障隐患消灭在萌芽状态,避免大量严重故障或事故的发生,定期检修在保证重大设备正常工作中确实起到了直接防止和延迟故障的作用,但实践证明,定期检修制度不可避免地存在两大缺点:检修过剩与检修不足。检修过剩会
6、增加生产成本,检修不足则造成故障停机和事后检修,两者都影响企业的经济效益。在这种形势下,将机械设备状态监测和故障诊断技术纳入设备管理检修体制,发展了状态检修。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念状态检修:状态检修也称为预知性检修或预测维修,这种检修方式是在定期检修和监测技术的基础上,发展形成的一种新的检修制度。利用在线或离线监测监测技术,以设备当前的状况为依据,通过状态监测,识别故障识别故障的早期征兆,对故障部位、严重程度及发展趋势作出判断判断,确定设备是否存在缺陷与问题缺陷与问题、是否需要退出运行进行必要的检检修修,判断设备最佳检修时机最佳检修时机
7、。状态检修的特点是“该修则修,修必修好”。状态检修是当前耗费最低、技术最先进的检修方式,它作为设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了可靠的技术和管理保障。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念设备状态监测和诊断技术是两项既有区别又密切联系的设备管理技术。设备状态监测是状态检修的初级阶段,而设备诊断技术是状态监测后的识别和判断阶段。设备状态监测是状态检修的核心。设备状态监测和诊断技术是实施状态检修、预知检修的重要基础。1.1.状态监测、故障诊断与状态检修状态监测、故障诊断与状态检修基本概念基本概念实践证明,设备状态检修可以实现经济效益和社会效益上
8、的提高。主要表现在以下三个方面:1.能够充分利用已有的状态信息,通过多方位、多角度的分析,最大限度地把握设备的状态,依此制定合理的检修维护策略;2.可以通过适时的检修来避免重要设备故障,同时又避免了不必要的检修作业,以此在有限检修经费中寻求优化分配使用。特别是在做到能对设备的寿命进行正确估计后,就可以更有效地储存和安排设备备件,这可节省大量的备品经费。3.通过设备的状态分析,对于预防类似事故、提高设备监督管理水平具有重要的指导意义。2.2.汽轮机设备状态监测与故障诊断汽轮机设备状态监测与故障诊断设备的状态监测和分析诊断是状态检修的先决条件,只有完善汽轮发电机组的状态监测和分析诊断技术,及时做出
9、故障诊断,才能够做到时机合理的状态检修。针对汽轮机设备,目前国内外常用的状态监测和分析诊断技术有:振动监测与诊断技术、油液污染监测技术、转子应力监测技术、汽轮机性能监测技术等。2.2.汽轮机设备状态监测与故障诊断汽轮机设备状态监测与故障诊断2.1 振动监测分析与诊断2.2 汽轮机性能监测2.1 振动监测分析与诊断2.1.1 汽轮发电机组轴系振动监测与诊断2.1.2 汽轮机叶片振动监测2.1.1 2.1.1 汽轮发电机组轴系振动监测汽轮发电机组轴系振动监测与诊断与诊断2.1.1.1 2.1.1.1 振动测量传感器振动测量传感器2.1.1.2 2.1.1.2 振动的基本参数振动的基本参数2.1.1
10、.3 2.1.1.3 机组振动标准机组振动标准2.1.1.4 2.1.1.4 机组振动故障诊断方法机组振动故障诊断方法2.1.1.5 2.1.1.5 机组振动故障分类机组振动故障分类2.1.1.6 2.1.1.6 机组振动故障诊断机组振动故障诊断2.1.1 2.1.1 汽轮发电机组轴系振动监测汽轮发电机组轴系振动监测分析与诊断分析与诊断通常情况下,旋转设备的损坏都会在振动强度上有所表现。振动信号中包含了丰富的机组状态信息,当机组状态发生变化时,其振动形态也将随之发生改变。对机组振动进行监测,并利用适当方法对监测到的信号进行分析,可提取反映设备状态的信息。振动监测由振动传感器和分析系统组成,带有
11、分析功能的监测系统,可获取较为全面的振动信息,包括幅值、相位、频率、振动波形、轴心轨迹和振动趋势等,根据这些信息可判断振动的起因,进行事故分析。2.1.1.1 2.1.1.1 振动测量传感器振动测量传感器种类:电涡流位移传电涡流位移传感器感器、速度传感器速度传感器、加速度传感器。加速度传感器。电涡流传感器:电涡流传感器:一一 组成组成有扁平的感应线圈,把它固定在不锈钢螺栓一端,感应线圈的引线从螺栓另一端与高频电缆相连。图2.1电涡流传感器外形1头部线圈;2螺母:3引出线 二二 工作原理工作原理 当头部线圈通上高频(1-2MHz)电流时,线圈L周围就产生了高频电磁场。如果线圈附近有一金属板,金属
12、板内就要产生感应电流。这种电流在金属板内是闭合的,所以叫做涡流。根据焦耳楞次定律,电涡流产生的电磁场与感应线圈的电磁场方向相反,这两个磁场相互叠加,改变了线圈的电感。电感的变化程度,与线圈的外形尺寸、线圈及金属板之间的距离、金属体材料的电阻率、导磁率、激励电流强度、频率及线圈的几何形状等参数有关。假定金属体是均质的,其性能是线性和各向同性的,则线圈的电感可用如下函数来表示:当被测材料一定时,电阻率 、导磁率 为常数;具体仪表中,激励电流强度 、频率 为定值;传感器制成后,线圈的几何形状 也为常数。可见,如果控制 恒定不变,那么电感就成为距离 的单值函数。位移的变化,引起电感变化,使传感器的输出
13、频率发生变化,即 。将传感器的涡流线圈接入振荡回路,振荡回路输出一个与d值有关的高频谐波,经高频放大、检波、滤波后,便可得到一个与d值大小成正比的输出电压。输出电压的直流分量表示线圈与金属之间的静态间隙;若线圈与金属板之间存在振动,则有交流电压输出,它表示金属板相对于线圏的位移值,因此这种传感器又称位移传感器。它不但可作静态测量,而且还可以作动态测量。电涡流传感器测得交直流信号是叠加在线圏的高频电源上的,易受干扰,必须在附近设置由放大器、检波器和滤波器组成的前置器,将振动信号放大并检出后送到振动仪。前置器到电涡流传感器这段高频电缆,是由制造厂精心调配好的,不同型号或不同系列的传感器不能互换,而
14、且不能延长和截短。有些电涡流传感器为了安装方便,制造厂配制了延长线,目前最长达10m,凡是配制了延长线的电涡流传感器,使用时必须将延长线接上,否则仪表指示值和零位与实际不符。三三 传感器的安装传感器的安装 正确安装传感器是准确测量的前提,任何一种影响电涡流效应因素的出现,均会造成测量的结果不可信,使用中必须考虑这些因素的影响。1.1.对工作温度的要求对工作温度的要求 一般涡流传感器最高容许温度 ,目前国产涡流传感器最高容许温度大部分是在 以下,实际上工作温度超过 ,不仅灵敏度会显著降低,还会造成传感器的损坏,因此测量汽轮机高、中、低转轴振动时,传感器必须安装在轴瓦内,只有特制的高温涡流传感器才
15、容许安装在汽封附近。2 2对被测体的要求对被测体的要求 为防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出,安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间。若被测体与传感器间不允许留有空间,可采用绝缘材料灌封。若在测试过程中在某一部位需要同时安装两个或两上以上传感器,为避免交叉干扰,两个传感器之间应保持一定的距离。5mm探头安装时,应保证端部之间的距离不少于1.5英寸(38.1mm)。另外,被测体表面积应为探头直径的3倍以上;表面不应有锤击,撞伤以及小孔和缝隙等,不允许表面电镀。被测体材料应与探头、前置器标定的材料一致,否则需重校。3 3对探头支架的要求对探头支架的要求 探头通过支架固定在轴承座上
16、,支架应有足够的刚度以提高其自振频率,避免或减小被测体振动时支架的受激自振。一般而言,支架的自振频率至少应为机器旋转速度的10倍。支架分为永久性、半永久性和临时性三种。永久性固定支架用于油介质密封的被测系统。例如:在高压腔内或密封环外测油膜厚度,安装时传感器用高性能粘接剂灌封,干固后连同轴或轴瓦一起精加工,直至达到工艺要求。半永久性固定用于一般位移振动测量,为便于调整间隙,常设计成可调式,一旦调试完毕,常用螺丝拧紧。临时性固定一般用于实验或简单现场测试,常用磁力表架。虽然探头的中心线以垂直位置变化15,对变送器系统的特性无影响,但支架支撑的探头,位置应与被监视的表面垂直。4.4.对初始间隙的要
17、求对初始间隙的要求 各种型号电涡流传感器应在一定的间隙电压(传感器顶部与被测物体之间间隙,在仪表上指示一般是电压)值下,其读数才有较好的线性度,所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙。转子旋转和机组带负荷后,转子相对于传感器将发生位移。如把传感器装在轴承顶部,其间隙将减少;如装在轴承水平方向,其间隙取决于转子旋转方向;当转向一定时,其间隙取决于安装在右侧还是左侧。为了获得合适的工作间隙值,在安装时应估算转子从静态到转动状态机组带负荷后轴颈位移值和位移方向,以便在调整初始间隙时给予考虑。根据现场使用经验,转子从静态到工作转速,轴颈抬高大约为轴瓦间隙的1/2;水平方向位移与轴瓦形式、轴瓦两侧间
18、隙和机组滑销系统工作状况有关,一般位移值为0.050.20mm。轴颈在轴瓦内发生位移除与转速有关外,还与机组有功负荷有关,对于质量较小的汽机高压转子和带减速器的转轴,在部分进汽和齿轮传递力矩作用下,会把轴颈推向轴瓦的一侧,其位移值有可能接近于轴瓦的直径间隙。在调整传感器初始间隙时,除了要考虑上述这些因素外,还要考虑最大振动值和转子原始晃摆值。传感器初始间隙应大于转轴可能发生的最大振幅和转轴原始晃摆值的1/2。5 5安装步骤安装步骤1)探头插入安装孔之前,应保证孔内无杂物,探头能自由转动而不会与导线缠绕。2)为避免擦伤探头端部或监视表面,可用非金属测隙规测定探头的间隙。3)也可采用连接探头导线到
19、接长电缆及前置器的电气方法整定探头间隙。当探头间隙已调整适合后,旋紧防松螺母。此时应注意,过份旋紧会使螺纹损坏。探头被固定后,探头的导线亦需牢固。延长电缆的长度(指探头至前置器之间的距离),应与前置器所需的长度一致。任意地加长或缩短均将导致测量误差。前置器应置于铸铝的盒子内,以免机械损坏及污染。不允许盒子上附有多余的电缆,在不改变探头到前置器电缆长度的前提下,允许在同一个盒内装有多个前置器,以降低安装成本,简化从前置器到监视器的电缆布线。采用适当的隔离和屏蔽接地,将信号所受的干扰降至最低限度。信号电缆的屏蔽层只允许单端接地,以避免形成接地回路。四、位移传感器的特点四、位移传感器的特点 1.可以
20、直接测量转轴振动,而且能作静态和动态测量,适用于绝大多数机器的环境条件。2.输出信号与振动位移成正比,对于采用振幅描述振动状态的大多数机器来说,它可以获得较髙的输出信号 3.结构简单、尺寸小,对于,汽轮发电机组振动来说,具有合适的频响范围,标定较容易。4.除测量振动和部件静态位置外,还可测量轴中心的位置,启动过程轴中心的移动轨迹,轴承中心的变化等。此外,还可以作为转速测量和振动相位测量的键相信号。5.当测量振动物体材料不同时,影响传感器线性范围和灵敏度,需要重新标定。6.需外加电源,安装比较麻烦,要求十分严格,必须配前置器。2.1.1.1 2.1.1.1 振动测量传感器振动测量传感器速度传感器
21、:速度传感器属于接触式传感器,用来测量轴承座、机壳或者基础的振动。一、工作原理一、工作原理它的工作原理实际上是一个往复式永磁小发电机。按其支承系统工作原理分,有绝对式和相对式两种。图图2.2 2.2 速度传感器速度传感器绝对式速度传感器的结构如图所示:绝对式速度传感器的结构如图所示:图2.3 绝对式速度传感器的结构 1簧片 2永久磁钢 3阻尼杯 4导磁体 5 连接杆 6外壳 7动线圈 8引出线接头当传感器的外壳固定在振动物体上时,整个传感器跟着振动物体一起振动,传感器的磁钢2与壳体6固定在一起。而处在空气间隙内的动线圈是用很软的簧片1、8固定在外壳上的,其自振频率n较低。当振动物体的振动频率1
22、.5n时,动线圈处在相对(相对于传感器外壳)静止状态,线圈与磁钢之间发生相对运动,动线圏切割磁力线而产生感应电动势E E=BLv式中 B磁场强度;L感应线圏导线长度;V 相对运动速度。当B、L一定时,输出电动势E正比于振动速度v,所以称它为速度传感器。又因为其振动的相对速度是相对于空间某一静止点而言,故又称为绝对式速度传感器,或称地震式速度传感器。相对式速度传感器工作原理和绝对式速度传感器基本相同,不同的是动线圈采用较硬的簧片和外壳固定,与动线圈直接相连的拾振杆伸出传感器外壳,测量振动时将拾振杆直接压在物体上,传感器外壳固定在支架上,测量的振动是表示支架相对于物体的振动,所以称它为相对式速度传
23、感器。由于拾振杆与振动物体间存在摩擦,因此这种传感器目前很少采用。二、速度传感器的安装二、速度传感器的安装 速度传感器一般是用来测量轴承振动的,在少数情况下也用来测量转轴振动。测量轴承振动时,速度传感器安装比较简单,目前在现场采用的有手扶、橡皮泥粘接、永磁吸盘固定、螺栓固定等四种方式。在临时性振动测试中,绝大多数采用手扶传感器,这种方式测试灵活、使用方便,特别是当传感器数目不足和各个传感器互换性不好时,它有突出的优点;但是测试误差较大,而且劳动强度也大。用橡皮泥粘接传感器比较方便,测量正确性较手扶高得多,但是橡皮泥黏性不大,它不能将传感器粘接到垂直平面上,只能固定在水平面上,例如测量轴承座顶部
24、垂直、水平、轴向振动。在粘接牢靠时,50Hz时,最大能测量300um振动。橡皮泥粘接传感器的主要缺点是其粘接力受温度影响较大,温度较高和较低都使粘接力显著降低,因此它不适用于温度较高的汽机高中压转子和带盘车齿轮的轴承;冬季冷态启动时,轴承温度过低也不宜采用。永磁吸盘固定传感器较橡皮泥更方便,而且目前国内也能制造出尺寸为或50mm50mm的永磁吸盘,其吸力能达196N,用这样的吸盘固定500g以下的传感器,吸附在水平面上,最大可测量1000um振动。但是一般机组轴承座都涂有泥子和油漆,使吸盘的吸力降低,因此当吸附在垂直平面上、振幅较大时,仍需手扶,以免脱落,摔坏传感器。用螺栓直接将传感器固定在轴
25、承上,不仅可以牢靠地测量轴承座顶部三个方向振动,而且可以测量垂直平面上两个方向振动。这种安装方法是四种安装方法中最牢靠地一种,所以在固定式传感器安装中均采用这种方法,临时性测试中显得有些麻烦。为了获得正确的测量结果,速度传感器的安装应注意下列几点:1.工作温度 一般速度传感器工作温度均在以下,温度过高会使传感器绝缘损坏和退磁,使其灵敏度降低。对于高中压转子的轴承,当其轴封漏汽严重时,传感器不能较长时间装在轴承上。2.避免传感器固定不稳和共振 不论是采用哪一种方式与轴承连接,传感器都必须紧密地固定在被测物体上,不能有松动,否则会引起传感器的撞击,使测量结果失真。传感器采用单个螺丝固定,有时会引起
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽轮机 状态 检测 故障诊断 维修
限制150内