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[摘要]本文应用层次分析方法对汽轮发电机结构和故障进行了分析，把汽轮发电机划分为系统、子系统和部件三个层次，分别对每个层次进行故障模式及影响分析，结合故障树分析方法得到了导致汽轮发电机振动故障的根本原因及其特征参数。提出了基于多属性特征距离的汽轮发电机振动故障诊断方法，最后给出了多特征属性距离诊断方法在汽轮发电机振动故障诊断中的工程应用实例。
[关键词]汽轮发电机 故障树分析 振动故障
中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0121-01
1、引言
汽轮发电机是电力系统的重要设备之一，其安全可靠运行对整个电力系统的稳定有着重要的意义。发电机振动状态是评价机组能否持续可靠运行的重要指标。发电机振动超过允许值会引起动、静部分摩擦，加速部件的磨損、产生偏磨、电刷冒火；使机组轴系不能正常工作；严重时将会导致机组密封系统遭到破坏；定子铁心松弛片间绝缘损坏，导致短路故障等。随着机组容量的增加，机组的结构越来越复杂，部件之间的联系也越来越紧密，机组故障原因的多样性和耦合性增加，传统的、单一参数故障诊断方法已不能对发电机振动故障原因做出准确诊断。针对这一问题，本文采用层次分析方法对汽轮发电机振动故障进行了故障模式及影响分析，并提出了基于多特征属性距离的故障诊断方法，并给出了多特征属性距离诊断方法在汽轮发电机振动故障诊断中的工程应用实例。
2、层次分析方法
层次分析方法（Analytical Hierarchy Process，AHP）是一种定性的多准则决策方法，把系统复杂问题的本质、影响因素以及内在联系进行深入分析后，构建一个有序层次结构模型，使专家经验知识层次化，为求解多目标、多准则复杂系统故障诊断问题提供一种简便的分析诊断方法。
2.1 汽轮发电机结构层次分析
汽轮发电机是机电的耦合系统，按其结构划分可以把汽轮发电机系统分为定子系统和转子系统两个子系统，子系统层下又可以划分为部件层。
2.2 汽轮发电机振动故障层次分析
采用故障模式与影响分析（Failure Mode andEffect Analysis，FMEA）方法对汽轮发电机振动故障进行层次分析，FMEA是用于确定、识别和消除系统已知和潜在的故障的工程技术，是一种定性的故障分析方法。通过严密分析，得到系统潜在的失效模式和可能造成的后果，通过对系统各组成部件的分析和改进，使系统的状态趋于最佳状态。
2.3 汽轮发电机振动故障特征分析
根据发电机振动故障层次FMEA和FTA的分析结果，对9类振动故障特征进行分析。在旋转机械振动频率特征表基础上，从频率特征属性、时变特征属性和工况特征属性三个方面来对发电机振动故障进行特征分析，分析结果如图1所示。
3、多特征属性距离诊断法
多特征属性距离诊断方法是一种针对复杂设备的故障诊断方法，通过对专家经验知识的故障特征属性量化，建立起故障标准特征属性，通过求解被检故障特征属性与标准属性之间的距离，得到故障诊断结果。避免了采用单一属性进行故障诊断造成的诊断片面性和不准确性。
4、汽轮发电机振动故障诊断
应用多特征属性距离诊断方法对汽轮发电机振动故障进行诊断，关键在于振动特征属性进行正确的赋值。
5、工程实例应用
某电厂汽轮发电机组轴系由汽轮机高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子组成，各转子之间均为刚性联轴器联接，共有8个支承轴承，如图2所示。
5.1 振动故障描述
机组经过大修后启动三次冲转至额定转速（3000r/min），发电机前轴承#7轴振动幅值较大，振动数据见表l所示。
5.3 故障处理
停机后，抽出发电机转子进行检查，发现转子通风道内有异物存在，有的孔内还有溶状物、通风道表面有高温气流冲刷的痕迹。
6、结论
本文应用层次分析方法对汽轮发电机振动故障进行了分析，得到了汽轮发电机振动故障的特征属性。建立了基于多特征属性距离的汽轮发电机振动故障诊断方法，与传统的单一特征属性诊断方法相比具有诊断准确性较高，并可以诊断出引发振动故障的具体原因等优点。最后通过工程实例应用，验证了方法的确性与可行性。
[关键词]汽轮发电机 故障树分析 振动故障
中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0121-01
1、引言
汽轮发电机是电力系统的重要设备之一，其安全可靠运行对整个电力系统的稳定有着重要的意义。发电机振动状态是评价机组能否持续可靠运行的重要指标。发电机振动超过允许值会引起动、静部分摩擦，加速部件的磨損、产生偏磨、电刷冒火；使机组轴系不能正常工作；严重时将会导致机组密封系统遭到破坏；定子铁心松弛片间绝缘损坏，导致短路故障等。随着机组容量的增加，机组的结构越来越复杂，部件之间的联系也越来越紧密，机组故障原因的多样性和耦合性增加，传统的、单一参数故障诊断方法已不能对发电机振动故障原因做出准确诊断。针对这一问题，本文采用层次分析方法对汽轮发电机振动故障进行了故障模式及影响分析，并提出了基于多特征属性距离的故障诊断方法，并给出了多特征属性距离诊断方法在汽轮发电机振动故障诊断中的工程应用实例。
2、层次分析方法
层次分析方法（Analytical Hierarchy Process，AHP）是一种定性的多准则决策方法，把系统复杂问题的本质、影响因素以及内在联系进行深入分析后，构建一个有序层次结构模型，使专家经验知识层次化，为求解多目标、多准则复杂系统故障诊断问题提供一种简便的分析诊断方法。
2.1 汽轮发电机结构层次分析
汽轮发电机是机电的耦合系统，按其结构划分可以把汽轮发电机系统分为定子系统和转子系统两个子系统，子系统层下又可以划分为部件层。
2.2 汽轮发电机振动故障层次分析
采用故障模式与影响分析（Failure Mode andEffect Analysis，FMEA）方法对汽轮发电机振动故障进行层次分析，FMEA是用于确定、识别和消除系统已知和潜在的故障的工程技术，是一种定性的故障分析方法。通过严密分析，得到系统潜在的失效模式和可能造成的后果，通过对系统各组成部件的分析和改进，使系统的状态趋于最佳状态。
2.3 汽轮发电机振动故障特征分析
根据发电机振动故障层次FMEA和FTA的分析结果，对9类振动故障特征进行分析。在旋转机械振动频率特征表基础上，从频率特征属性、时变特征属性和工况特征属性三个方面来对发电机振动故障进行特征分析，分析结果如图1所示。
3、多特征属性距离诊断法
多特征属性距离诊断方法是一种针对复杂设备的故障诊断方法，通过对专家经验知识的故障特征属性量化，建立起故障标准特征属性，通过求解被检故障特征属性与标准属性之间的距离，得到故障诊断结果。避免了采用单一属性进行故障诊断造成的诊断片面性和不准确性。
4、汽轮发电机振动故障诊断
应用多特征属性距离诊断方法对汽轮发电机振动故障进行诊断，关键在于振动特征属性进行正确的赋值。
5、工程实例应用
某电厂汽轮发电机组轴系由汽轮机高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子组成，各转子之间均为刚性联轴器联接，共有8个支承轴承，如图2所示。
5.1 振动故障描述
机组经过大修后启动三次冲转至额定转速（3000r/min），发电机前轴承#7轴振动幅值较大，振动数据见表l所示。
5.3 故障处理
停机后，抽出发电机转子进行检查，发现转子通风道内有异物存在，有的孔内还有溶状物、通风道表面有高温气流冲刷的痕迹。
6、结论
本文应用层次分析方法对汽轮发电机振动故障进行了分析，得到了汽轮发电机振动故障的特征属性。建立了基于多特征属性距离的汽轮发电机振动故障诊断方法，与传统的单一特征属性诊断方法相比具有诊断准确性较高，并可以诊断出引发振动故障的具体原因等优点。最后通过工程实例应用，验证了方法的确性与可行性。