本书比较全面地讨论了发电厂动力设备的结构特点、工作过程特点,在此基础上阐述了大功率旋转动力机械设备的常见故障及其故障原因;论述了动力机械故障诊断基本理论与基本方法;对大功率旋转动力机械的振动特性进行了深入讨论,对振动故障的机理、原因和特征,以及振动故障的诊断方法进行了详细的讨论,给出了一些典型振动故障分析案例;分别针对蒸汽轮机、水轮机、风力机和燃气轮机的典型故障、故障原因、故障诊断方法进行了专门讨论,并结合工程实际案例进行了分析。本书旨在为学习者在动力设备的理论知识、障诊断理论知识与工程应用之间搭建起联系桥梁,为学习者开展动力设备状态监测与故障诊断领域的知识创新和技术创新提供初步的帮助。本书介绍的许多内容仍然是本领域的研究热点问题,可引导读者在这些方面开展探索与深入研究。
本书主要内容包括:动力设备及其在发电领域的应用;常见发电系统及其设备故障;动力设备状态监测理论与系统;旋转机械常见振动故障的诊断;汽轮机常见故障分析;水轮机常见故障分析;风力机常见故障分析;燃气轮机常见故障分析。
本书比较全面地讨论了发电厂动力设备的结构特点、工作过程特点,在此基础上阐述了大功率旋转动力机械设备的常见故障及其故障原因。
动力设备是将自然界中的各种潜在能源予以转化、传导和调整的设备,在国民经济的各个领域都具有十分重要的作用。在发电领域,动力设备特别是旋转动力机械是关键设备。随着发电机组的单机容量持续增加,旋转动力机械设备及其系统越来越复杂,故障因素越来越多#故障机理越来越复杂,故障产生的后果也越来越严重。对于大功率旋转动力机械而言,一旦发生故障#轻者影响机组的出力,严重者引起保护动作而跳机,最严重者导致机组毁坏并酿成严重的社会后果。所以,根据现代发电工程的技术现状和发展趋势的要求,本领域的工程技术人员应该具备动力设备的状态监测、故障诊断、故障处理的基本知识和基本能力,懂得动力设备状态监测与故障诊断系统开发的基本方法,能够根据设备在运行过程中检测到的参数信号开展设备现场故障诊断工作。基于上述原因,许多高校为能源动力领域的硕士研究生开设了动力设备的状态监测与故障诊断课程,为同类专业的高年级本科生开设了相类似的专业选修课程。但是,目前国内动力设备状态监测与故障诊断方面的成熟教材还不多见。为了满足能源动力类学科专业高素质工程技术人才培养的需要,解决人才培养过程的教材瓶颈问题,本书编写团队经过通力合作#共同完成了本书的撰写工作。
本书编写团队成员长期从事发电厂动力设备故障诊断的理论、方法和技术研究、针对发电厂动力设备的典型故障开展了大量的理论和工程应用研究,积累了较为丰富的写作素材。本书由长沙理工大学李录平拟定撰写提纲。具体编写任务分工如下:第一章、第四章由李录平编写;第二章第二节、第六章由刘忠编写;第二章第一节、第五章由张世海编写;第二章第三节、第五节和第八章由卢绪祥编写;第二章第四节、第七章由陈向民编写;第三章由晋风华编写。李录平负责全书的统稿,并对各章内容进行了补充、修改。
本书在撰写过程中参考了本领域有关科技文献资料和部分研究成果,书中的图片来自互联网,在此,对被引用文献和图片的作者表示诚挚的谢意!
由于作者的理论水平和工程实际经验有限,书中难免出现错误和疏漏以及某些论述不当之处,书的内容体系也不够完整,还望各位读者、同行专家不吝赐教。
本书的出版得到了长沙理工大学研究生重点课程建设项目的资助。
李录平,博士,长沙理工大学教授。长期以来,从事能源领域的设备状态监测与故障诊断的理论与技术、机械振动及其控制技术、节能技术研究。近年来,主持或参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金重点项目、湖南省自然科学基金一般项目、湖南省省高校创新平台项目、湖南省建设厅科技项目、长沙市科技项目、各类电力攻关项目等二十余项。已公开发表科研论文100余篇,其中被EI、ISTP收录论文二十余篇;出版学术专著2部、“十二五”国家规划教材1部。曾获湖南省优秀教师称号。现兼任湖南省动力工程学会副理事长,为教育部热能与动力工程专业教学指导委员会委员,中国动力工程学会理事、中国电机工程学会高会员,长沙市政府聘任的能源专Z家。
前言
第一章动力设备及其在发电领域的应用
第一节动力设备及其相关应用领域
第二节动力机械的特点分析
第三节动力机械故障的分类
思考与讨论题
参考文献
第二章常见发电系统及其设备故障
第一节火力发电系统及其设备故障
第二节水力发电系统及其设备故障
第三节核能发电系统及其设备故障
第四节风力发电系统及其设备故障
第五节燃气轮机发电系统及其设备故障
思考与讨论题
参考文献
第三章动力设备状态监测理论与系统
第一节设备状态监测的基本概念
第二节设备故障的分布规律
第三节设备故障诊断基本方法
第四节设备状态诊断基本方法
第五节设备状态预报基本方法
第六节设备状态监测与故障诊断系统
思考与讨论题
参考文献
第四章旋转机械常见振动故障的诊断
第一节描述转子运动的基本方程及其理论解
第二节旋转机械常见振动故障及其原因
第三节旋转机械常见振动故障的基本特征
第四节转子支承系统结构共振故障案例分析
第五节转子裂纹故障案例分析
第六节流体激振故障案例分析
第七节动静碰磨故障案例分析
思考与讨论题
参考文献
第五章汽轮机常见故障分析
第一节汽轮机工作过程特点
第二节汽轮机组常见故障
第三节汽轮机通流部分故障案例分析
第四节凝汽系统故障案例分析
第五节回热加热系统故障案例分析
第六节高压阀门内部泄漏故障案例分析
思考与讨论题
参考文献
第六章水轮机常见故障分析
第一节水轮机工作过程特点
第二节水轮机常见故障及其处理措施
第三节水轮机出力不足故障案例分析
第四节水轮机水力振动故障案例分析
第五节水轮机泥沙磨损故障案例分析
第六节水轮机空化空蚀故障分析
思考与讨论题
参考文献
第七章风力机常见故障分析
第一节风力机的工作过程特点
第二节风力机常见故障原因及其诊断方法
第三节风电机组传动系统故障案例分析
第四节变桨系统故障案例分析
第五节偏航系统故障案例分析
第六节桨叶断裂故障案例分析
思考与讨论题
参考文献
第八章燃气轮机常见故障分析
第一节燃气轮机发电机组特点分析
第二节燃气轮机常见故障与寿命损耗诊断方法
第三节燃气轮机热悬挂故障案例分析
第四节燃气轮机燃烧振动故障案例分析
第五节压气机喘振故障分析
思考与讨论题
参考文献