随着我国火电机组规模的持续扩张和设备运转强度的不断提高，汽轮机轴系所承受的机械应力、热应力和动载荷日益复杂，其运行稳定性面临更严峻挑战^[1]。轴系一旦发生故障，不仅会影响整套发电系统的安全性，还可能引发严重的次生损害，造成巨大的经济损失。传统依赖人工经验判断的维护方式已难以满足现代化电厂对高效、精准运维的要求，迫切需要引入先进的诊断与检修技术。在机电一体化、传感技术与人工智能发展的推动下，汽轮机轴系的故障识别与处理正逐步向自动化和智能化方向转变，科学高效的诊断与检修体系成为提升机组可靠性的重要支撑。

一、汽轮机轴系常见故障类型

（一）轴系结构故障
    轴系结构故障在火电运行中较为常见，主要包括轴弯曲、轴承磨损以及联轴器损伤等情况。轴弯曲通常由热胀冷缩不均、启动过程中受力异常或瞬时冲击等因素引发，会导致轴心偏移，影响转子运行稳定性。轴承在长期高负荷运转下，易出现磨损、刮伤、金属剥落等问题，进而导致润滑不良和温升异常。联轴器作为传递扭矩的关键部件，其不对中或松动亦可能造成转子失衡，引发连锁式振动问题，危及轴系安全。

（二）振动故障
    振动问题是轴系运行状态的重要反映，不平衡、错位或转子不对称均可引发显著振动。振动频率与幅度的变化，常预示着结构或受力的异常，若未能及时识别，可能进一步诱发共振。共振现象在特定转速下极易放大系统震动，造成疲劳损伤甚至断裂，严重威胁设备运行安全。通过日常振动监测可及时发现趋势异常，对故障进行早期干预。

（三）温度异常故障
    温度变化是衡量轴系运行健康状况的另一关键指标。润滑不足、轴承摩擦升温或冷却系统故障均会引起局部或整体温升，若超过警戒值，易加剧部件磨损并诱发连锁反应。通过布设热电偶、红外传感等装置，实时采集轴承座和联轴器温度，有助于提前发现热故障苗头，保障设备处于安全运行温区。

二、汽轮机轴系故障诊断技术

（一）传统诊断方法
    在早期火电运行中，轴系故障多依赖现场经验和简单仪表判断。振动分析法是最常用的手段之一，依据轴承座振动幅值与频率变化趋势，初步判断是否存在不平衡、不对称或松动等问题。该方法对周期性振动具有一定敏感性，但在故障初期识别方面存在局限。油液监测则通过分析润滑油中的磨损颗粒、酸值、水分含量，判断轴承、齿轮等部件是否存在异常磨损或密封失效。温度监测则利用测温点采集轴承及油路温度，辅助判断冷却不足、润滑不良或局部摩擦等问题。虽然上述方法操作简单、成本低廉，但受限于诊断精度与反应速度，难以满足复杂运行环境下的早期预警需求。

（二）现代诊断技术
    随着信息技术的发展，现代故障诊断更强调数据的全面性与分析的智能化。在信号处理方面，采用小波分析、包络调解等算法，对非平稳信号进行特征提取，可有效识别微小故障所引起的特征变化。人工智能的引入使得模式识别与状态分类更加精准，利用深度神经网络训练轴系故障模型，在大量运行数据中实现自动分类与预测。支持向量机、K近邻等算法也常被用于故障边界识别与趋势判断，提升诊断灵敏度。传感器技术的提升使数据获取更为全面，结合无线传输与边缘计算，构建多源融合的状态感知平台，有助于实现对轴系运行的连续监测与异常定位^[2]。

（三）故障诊断系统的集成应用
   实际应用中，单一技术往往难以全面掌握轴系运行状态，因此逐步向系统集成方向发展。通过将振动、温度、油液等多维数据接入中央诊断平台，构建智能化综合评估模型，能够实时输出设备运行状态评分与健康指数。系统还具备数据趋势回溯功能，便于排查历史隐患与制定检修策略。结合SCADA系统、分布式控制系统等，实现轴系诊断的自动化与可视化，提升故障识别的实时性和操作决策的科学性。数据融合技术在该过程中起到关键作用，通过算法模型优化不同数据源之间的权重关系，提高综合判断的准确度与稳定性。

三、汽轮机轴系检修技术

（一）检修前的故障分析与评估
    检修工作的前提是对故障现象进行清晰判定与深入分析。现场通过采集轴系振动、温度、噪声等数据，结合历史运行参数与异常记录，识别故障发展趋势与潜在风险点。针对关键部位，如轴承、联轴器、密封结构等，需综合振动频谱分析仪油液磨粒检测结果，定位损伤区域与故障性质。风险评估阶段需结合机组等级、故障影响范围、备用能力等多重因素，制定检修优先级，有效配置资源，避免因局部误判导致全系统返修。趋势分析工具可通过对比历史与当前参数变化，判断故障是否处于早期发展或临近失效阶段，为制定科学检修计划提供决策依据。

（二）检修方案设计与实施
    制定检修方案需从故障性质出发，明确检修目标与所需工艺路线。轴系检修中常涉及解体、测量、配合件更换、同轴度调整等步骤，要求精度高、作业规范。结构复杂或定位困难的部位可结合激光对中仪、内窥镜等辅助设备提升检修效率与精度。对于存在疲劳裂纹或材料变形的部件，在条件允许下可采用冷修工艺通过技术修复维持功能，避免整件替换造成材料浪费。在关键检修过程中应实施多点质量控制，设置专人复检节点工序，确保加工精度与装配公差符合设计标准。为防止二次故障，检修过程中应注意轴系清洁度、密封完好性及油路畅通情况，形成闭环控制。

（三）检修后的监测与跟踪
    设备检修完成后需开展全面功能验证，包括无负荷试运行、动平衡测试、关键点温升与振动测试等，确认运行指标回归正常范围。通过对比修前与修后的状态参数变化，评估检修效果与问题解决程度。中长期运行阶段，应建立检修后跟踪机制，定期复查易故障部位的运行状态，防止短期内重复性损伤^[3]。为提升检修策略的科学性，还可将关键检修参数与运行数据录入管理平台，形成检修数据库，逐步积累典型案例与数据模型，提升故障预判能力。在设备运行条件允许的前提下，通过技术升级替代部分高故障频次部件，推动轴系维护由被动响应向预防性检修转变。

结语：汽轮机轴系的稳定运行关系到整个火电机组的安全与效能。将故障诊断技术与智能化监测手段相结合，通过对运行状态的持续掌握与故障预判，可有效降低突发停机风险。在检修环节，通过工艺优化与质量控制提升关键部位处理精度，延长设备使用寿命。随着智能运维体系的完善，轴系管理正迈向数据驱动、主动防控的新阶段，为火电安全性与经济性提供坚实保障。

参考文献：

[1]杨岩.汽轮机组常见故障原因与处理措施分析[J].中国机械,2024,(27):129-132.

[2]宋景全.垃圾焚烧发电厂汽轮机通流部分故障诊断模型研究[J].中国设备工程,2023,(20):17-19.

[3]陆颂元,吴峥峰.汽轮发电机组振动故障诊断及案例[J].汽轮机技术,2020,62(01):81.