汽轮机轴承安全风险在线监视与控制装置及方法

摘要

本发明涉及一种汽轮机轴承安全风险的在线监视与控制装置和方法。所述的方法包括：计算汽轮机轴承的故障概率F_Pi；在线监视汽轮机转子振动信号、转子轴向位移信号、汽轮机轴瓦金属温度信号、轴承回油温度信号、轴承润滑油压力信号；计算轴承的平均检修时间MTTR_i：确定轴承故障后果的权重系数W_i；计算汽轮机轴承的安全风险排序数RPN_i；评定汽轮机轴承安全风险等级；确定汽轮机轴承的最大安全风险排序数RPN_max；推荐汽轮机轴承的风险控制措施。本发明给出了汽轮机轴承安全风险的在线监视与控制方法，实现了汽轮机轴承安全风险的在线计算与控制。

主权项

一种汽轮机轴承的安全风险在线监视与控制方法，使用一种汽轮机轴承安全风险的在线监视与控制装置，所述的汽轮机轴承安全风险的在线监视与控制装置包括振动传感器(1)、轴向位移传感器(2)、轴瓦金属温度传感器(3)、轴承回油温度传感器(4)和轴承润滑油压力传感器(5)，高中压转子调速器侧的推力轴承上设有一个轴向位移传感器(2)、一个轴瓦金属温度传感器(3)和一个轴承回油温度传感器(4)，高中压转子调速器侧的径向轴承、高中压转子发电机侧的径向轴承、低压转子调速器侧的径向轴承和低压转子发电机侧的径向轴承上各设有两个振动传感器(1)、一个轴瓦金属温度传感器(3)、一个轴承回油温度传感器(4)和一个轴承润滑油压力传感器(5)，振动传感器(1)、轴向位移传感器(2)、轴瓦金属温度传感器(3)、轴承回油温度传感器(4)和轴承润滑油压力传感器(5)皆与汽轮机热工保护系统接口连接，汽轮机热工保护系统接口连接计算服务器，计算服务器连接网页服务器，网页服务器连接用户端浏览器，其特征在于，采用C语言编写汽轮机轴承安全风险的计算软件，运行在计算服务器上，应用于汽轮机轴承安全风险在线监视与控制，其具体步骤为：第一步：计算汽轮机轴承的故障概率F_Pi：使用计算机软件，分别在线计算高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承发生第i种故障模式的概率F_Pi$F_{\mathrm{Pi}}=\frac{8760(n_i+n_{0i})}{(t_i+t_{0i})}$式中，n_i为本台汽轮机各轴承已发生第i种故障模式的次数，i=1，2，3或4，第1种故障模式为轴瓦烧损，第2种故障模式为轴瓦磨损，第3种故障模式为轴承漏油，第4种故障模式为轴瓦温度偏高，n_0i为软件数据文件中已有的同型号汽轮机相应轴承发生第i种故障模式的总次数的历史数据统计值，t_i为本台汽轮机从投运至当前的日历小时数，t_0i为软件数据文件中已有的同型号汽轮机使用的总日历小时数的历史数据的统计值；第二步：在线监视汽轮机转子振动信号：采用振动传感器(1)，在线监视汽轮机转子振动双振幅，根据转子振动双振幅监视值的大小，分别定义高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承故障发生可能性的第1个系数P₁表示在表1；表1：第三步：在线监视转子轴向位移信号：采用转子轴向位移传感器(2)，在线监视汽轮机转子轴向位移，根据汽轮机转子轴向位移监视值的大小，分别定义高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承故障发生可能性的第2个系数P₂表示在表2；表2：第四步：在线监视汽轮机轴瓦金属温度信号：采用轴瓦金属温度传感器(3)，在线监视汽轮机轴瓦金属温度，根据汽轮机轴瓦金属温度监视值的大小，分别定义高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承故障发生可能性的第3个系数P₃表示在表3；表3：第五步：在线监视轴承回油温度信号：采用轴承回油温度传感器(4)，在线监视汽轮机轴承回油温度，根据汽轮机轴承回油温度监视值的大小，分别定义高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承故障发生可能性的第4个系数P₄表示在表4；表4：第六步：在线监视轴承润滑油压力信号：采用轴承润滑油压力传感器(5)，在线监视汽轮机轴承润滑油压力，根据汽轮机轴承润滑油压力监视值的大小，分别定义高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承故障发生可能性的第5个系数P₅表示在表5；表5：第七步：计算轴承的平均检修时间MTTR_i：使用计算机软件中已有的历史数据，分别在线计算高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承发生第i种故障模式的平均检修时间MTTR_i${\mathrm{MTTR}}_i=\frac{{\tau }_{0i}}{n_{0i}}$式中，τ_0i为软件数据文件已有的同型号汽轮机相应轴承发生第i中故障模式引起的汽轮机的总的非计划停运时间；第八步：确定轴承故障后果的权重系数W_i：定义汽轮机轴承发生以下四种故障模式的故障后果的权重系数W_i表示在表6；表6：故障模式W_i轴瓦烧损4轴瓦磨损3轴承漏油2轴瓦温度偏高1第九步：计算汽轮机轴承的安全风险排序数RPN_i：使用计算软件，分别计算高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承发生第i种故障模式的安全风险排序数RPN_iRPN_i=F_Pi×P₁×P₂×P₃×P₄×P₅×MTTR_i×W_i第十步：评定汽轮机轴承安全风险等级：根据汽轮机轴承安全风险排序数的RPNi大小，分别把汽轮机轴承的安全风险分为5个等级，表示表7；表7：第十一步：确定汽轮机轴承的最大安全风险排序数RPN_max：采用如下公式，计算高中压转子两侧的径向轴承、高中压转子调速器侧的推力轴承以及低压转子两侧的径向轴承的安全风险排序数中的最大安全风险排序数RPN_maxRPN_max=max{RPN_i}第十二步：推荐汽轮机轴承的风险控制措施：根据汽轮机轴承的最大安全风险排序数RPN_max的计算值，推荐以下风险控制措施对策：(1)若RPN_max<8，有五级风险，轻微风险，可接受风险，建议按《发电企业设备检修导则》规定的检修间隔和检修内容安排C级检修，进行全面检查；(2)若8≤RPN_max<24，有四级风险，普通风险，可接受风险，建议在本月内安排C级检修中，进行全面检查；(3)若24≤RPN_max<72，有三级风险，重要风险，不可接受风险，建议在本周内安排临时检修，进行全面检查；(4)若72≤RPN_max<168，有二级风险，严重风险，不可接受风险，建议在三天内安排临时检修，进行全面检查；(5)若RPN_max≥168，有一级风险，重大风险，不可接受风险，建议立即停机安排临时检修，进行全面检查。