汽轮机转子在线故障诊断系统

　　引言

　　汽轮机是火电厂的核心设备之一。在长期连续高速旋转过程中，汽轮机转子在某些情况下可能出现故障，而汽轮机故障程度不同将引起机组振动。异常振动对安全生产构成了重大隐患，并已经造成了一些严重的设备事故。如1988年我国秦岭发电厂200MW汽轮发电机组的严重断轴毁机事故，就造成了巨大的经济损失。由此可见，汽轮机转子在线故障诊断是关系到发电厂安全运行的重要课题之一。为此，我们开发了基于Windows操作系统、采用Delphi语言编程的汽轮机转子在线故障诊断系统(TRFDS)。

　　一、系统的特点

　　TRFDS的主要任务是实现对汽轮发电机组转子的状态监测、报警处理、数据采集、数据管理、数据分析、故障诊断和维护咨询等。TRFDS的特点是:

　　a)能适应大型汽轮机转子在线监测的要求，即精度高，采样、分析速度快，可以满足机组启停监测的要求;

　　b)能满足变转速下整周期采样的要求;

　　c)具有较强的分析、诊断和预报功能;

　　d)操作简便，自动化程度高，同时能直观地显示各种图像和数据，反映振动参数的变化趋势。

　　二、硬件配置

　　TRFDS由硬件和软件两大部分组成，硬件部分包括传感器、数据采集卡和计算机等。

　　2.1 传感器

　　传感器是实现振动测量的首要环节。传感器的种类很多，TRFDS系统采用电涡流传感器和光电传感器分别测量振动的振幅、相位和转速。

　　汽轮机转子在运行过程中可能发生各种故障，如质量不平衡、摩擦、油膜振荡、汽流激振和参数激振等。当汽轮发电机组的转速为3000r/min时，还可能激发分频振动和高次谐波振动。也就是说可能激发1/4基频至8倍频(即12.5～400Hz)的频率振动。通常电涡流传感器的频率响应范围为0～10kHz(1～2dB)，能够满足汽轮机发电机的这种频率要求。

　　2.2 振动数据采集卡

　　汽轮机转子在运行时，其转速高达3000r/min，因此需要采用高性能的数据采集卡。本系统采用的高速数据采集卡具有高速、高分辨率、实时采样，采样数据可以实时读入PC内存，采样容量仅受PC限制等特点。

　　2.3 计算机

　　TRFDS选用Pentium200及以上计算机，并配以高速数据采集卡，其速度快，抗干扰能力强，容量大。此外，还设有打印机和其它外围设备。

　　三、软件设计

　　TRFDS的软件包括操作环境(Windows95或Windows98)和分析、诊断软件等。具体分为如下几个模块:数据采集、信号监测分析、故障诊断、数据库管理和其它辅助软件。系统软件的功能框图如图1所示。