东南大学火电机组振动国家工程研究中心

东南大学火电机组振动国家工程研究中心

火电机组振动国家工程研究中心（以下简称“中心”）于1994年由国家发改委（原国家计委）批准成立，是国内专业从事大型动力装置（汽轮机、燃气轮机、发电机、压缩机、风力机、风机、泵、推进系统等）振动分析的国家级工程研究中心。“中心”于2003年通过国家验收，并在国家发改委2008年起组织的连续3次国家工程研究中心评价中都被评为优秀。2012年获得国家发展与改革委员会授予的“国家工程研究中心杰出贡献奖”。
“中心”的目标和任务是：针对我国大型动力装置安全运行中存在的问题，对大型旋转机械转子动力学分析技术、机组振动分析技术、流固耦合振动抑制技术、故障诊断及治理技术、测试及监测监控技术等进行工程化研究开发，不断满足工业技术发展需求，提高我国大型机组运行的安全性与可靠性。
“中心”以东南大学为依托，以东南大学振动工程研究所及相关学科点为支撑组成研发基地，以南京东大测振仪器有限公司为中试基地，以南京东大能发科技有限公司为产业化基地，形成研发、中试、产业化基地三位一体、分工协作、统一协调运行架构。“中心”主任为傅行军教授，副主任为杨建刚和朱晓东教授。1996年“中心”被全国总工会授予“五一”劳动奖。

 

                              图1 “中心”运行模式                        

“中心”拥有3100平方米的研发大搂，装备有价值2000多万元的国际先进、国内一流的仪器设备。建造了大型轴系振动模拟试验装置、大型密封动力特性试验装置、轴承动力特性试验装置，引进了大型机组结构激振系统、移动式动平衡机及转子动力学工程化开发软件，建立了江苏省振动测试计量及环境模拟实验室，为承担大型机组安全方面重大工程项目、进行多学科工程化开发奠定了坚实的基础。   

  

                                     转子试验台   ZONIC公司电液激振器                                   B&K公司振动标定系统

      

 轴承试验台                                                              密封试验台

图2 分析测试仪器组图

        10多年来，“中心”累计科技经费投入23332万元、承担国家级省部级项目75项、主持或参与国家与行业标准11项、获得发明专利授权108项、国家科学技术进步奖1项、省部级奖16项，取得了48项实用性科技成果，其中14项国际先进、21项国内领先、9项国内先进，转化科研成果91项。其中：“提高大型机组安全稳定运行技术的综合研究”获得国家科技进步三等奖，“大型汽轮发电机组异常振动故障诊断与治理技术获得江苏省科技进步一等奖。据不完全统计，“中心”建设期内（1994年～2003年），为电力企业创造直接经济效益11.2亿，增加工业产值150亿。2004年以来，创造直接经济效益23.6亿元，增加工业产值100多亿元。

  

国家科技进步三等奖                    江苏省科技进步一等奖

 图3 获奖证书

        在长期为电力行业解决重大疑难振动故障的工程实践中，“中心”形成了具有特色的机组振动故障诊断和稳定运行、工况监测与故障诊断、机组监控和运行优化、轴系及结构动态特性优化、测试及传感等五大类技术。先后解决了田湾和秦山核电、平圩、宣城、姚孟等40多家电厂100多台机组重大疑难振动问题，获得省科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。“中心”研发了SE系列振动传感器、ZXP系列振动分析仪、振动监测保护及事故追忆装置TSI和在线分析系统TDM等，并向中试基地转化，已被广泛应用于电力、石化、冶金等行业，部分替代了国外同类产品。火电机组优化运行技术及系统已成功应用于100多台大型机组，并被中电联评为电力企业新技术新产品推广项目。机组状态监测、故障诊断和性能优化系统已在30多家电厂应用，先进控制技术在50多台火电机组上应用，发电厂生产过程信息化管理系统已在20多家电厂应用。
        经过20多年的持续发展，“中心”在“大型发电机组异常振动诊断及治理技术”、“振动测试分析、监测技术与系统”、“SIS平台下机组状态监测与性能优化技术”等方面取得关键性突破：

         提出了轴系载荷分配测试、分析和优化调整技术，解决了长期困扰电厂的技术难题。发展了动平衡技术和振动故障诊断技术，提高了动平衡效率和故障诊断准确率，动平衡一次加准成功率达到75%以上，故障诊断准确率达到90%以上。先后解决了田湾和秦山核电、平圩、宣城、姚孟、福州等40多家电厂100多台、次大型机组重大疑难振动问题。近5年来，创造直接经济效益14.5亿元。该项成果先后获得江苏省科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。

 

             转子模型                                                               汽缸模型

 

                   风机和叶轮强度计算分析                   密封流场计算分析

图4 汽轮发电机组轴系和结构动力学优化设计

  图5 现场试验组图

  表1 获奖项目

 

序号	名 称
1	1997，“提高国产200MW机组运行稳定可靠性的综合研究”， 国家科技进步三等奖
2	2002，“哈尔滨第三发电厂600MW机组振动综合治理”， 黑龙江省科技进步三等奖，黑龙江省电力局科技进步一等奖
3	2001，“大型汽轮发电机组疑难振动故障的诊断治理技术”， 江苏省科技进步一等奖

   

 汽轮机振动保护装置校准系统                                 ZXP24通道振动分析仪

  

 图6 “中心”研发的传感器、振动分析与监测系统

   

  图7 远程振动监测系统框架图

  3 SIS平台下的状态监测、故障诊断和性能优化技术和系统

        针对火电机组节能降耗重大技术需求，研发了SIS平台下机组状态监测、故障诊断和性能优化系统，由生产过程在线监视和集成平台、机组性能计算和运行优化平台和在线监测故障诊断平台组成。通过对全厂生产数据的在线监测，实现机组监测、分析、诊断与决策。该系统能够帮助运行人员及时了解机组运行性能和状态，预防事故发生和发展，改善机组运行和检修方式，保证机组安全经济运行。本项研究成果已在多家电厂应用。

 图8 系统总体方案框架

 图9 系统网络拓扑图

 图10 系统统一数据库平台

 图11 DCS系统主蒸汽系统图

 图12 DCS系统主给水系统图

 　图13 历史数据查询

 

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