时域波形分析在汽轮机故障诊断上的应用

金松

（深圳妈湾电力有限公司）

摘要：在复杂汽轮机故障诊断过程中，采用波形识别技术，对时域波形进行识别，可以从设备振动信号的时域波形形态中直接观察出故障。同时结合时域指标，共同进行监测分析，既兼顾了稳定性又考虑对早期故障的敏感性。下面就对时域波形分析在我厂汽轮机故障诊断上的应用进行分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：时域波形分析；汽轮机故障诊断；应用

一、概述

2010年7月10日我司2号机1瓦振动从78（90）（1X（1Y）下同）um经过一分钟时间上升至184（196）um，后又经过七分钟左右回到稳定值88（94）um左右。整个过程经历十分钟左右，其中突变期为36秒左右，此时发电机功率无明显变化。1V，2瓦以及其他瓦振动无明显变化。

振动突变期间只有振动幅值有较大变化，1，2，0.5倍频以及间隙电压变化不明显。

二、时域波形分析与诊断

下面进行时域波形分析，首先分析振动由于负荷变化而渐变时候的振动时域波形特点：

1X振动时域波形（选取了振动未增加和由于负荷变化增加到峰值时的时域波形叠加图谱）：

1Y时域波形（选取了振动未增加和故障时时域波形叠加图谱）

从以上图谱可以看出当故障时：

（1）1X，1Y振动时域波形未突变时和突变峰值波形基本一致，但在正向峰值处叠加了一脉冲信号，脉冲频率为工频，脉冲宽度约为40度。

（2）此叠加脉冲信号Y向领先X向90度，方向和旋转方向相同。

（3）在峰值处频谱出现大量高频信号，为叠加脉冲信号频谱的特征。

通过以上分析可以初步得出如下结论：

（1）此次1瓦振动突变和机组其他参数无关，且与其他瓦振动无关联。

（2）可以排除突变原因为外界电气干扰信号，因为X方向振动峰值叠加的脉冲信号和Y方向振动峰值叠加的脉冲信号出现的时间不一致，两者有规律的相差90度。也就是X，Y方向的突变时域信号不是出现在同一时间。

（3）可以排除振动真实突变的可能，因为从X，Y方向振动时域波形只是在正向峰值叠加了一工频脉冲信号，宽度为40度，其他320度的波形信号突变时和突变前基本完全一致。

（1）初步判断有一非电气的干扰信号存在，此信号为工频，且方向和旋转方向相同。后此非电气干扰信号逐步消失。

在以上结论的指导下建议在检修中检查轴的振动测量面。在随后2015年大修过程中，转子抽出后检查发现在1瓦振动探头测量轴颈面有异物：

当机组运行到某个时间，涡流探头轴向移动到金属异物附近，会造成转子每转一圈，涡流探头测量出来的和轴颈的间隙到金属异物处产生突变，进而造成如上图中出现的时域波形异常。清理异物后1瓦振动再也没有出现同类型的异常。

三、结论

通过此次振动信号异常的处理，我们可以看出一般振动分析除了频谱分析外，普通的时域波形分析对于判断故障也有很重要的帮助。

在设备故障诊断技术中，时域波形分析和频谱分析是常用的故障诊断手段，两者结合起来进行分析，能较准确地判断出设备故障类型及故障部位，这为我厂提前发现设备故障隐患，减少设备事故的发生提供了保障。

参考文献：

[1]盛兆顺，尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2003

[2]王江萍．机械设备故障诊断技术及应用[M].西安：西北工业大学出版社．2001