汽輪機運行故障分析及處理

彭紅杰

摘要：工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展促進了各種設(shè)備的普及應(yīng)用，帶動了現(xiàn)代化工業(yè)科技水平的穩(wěn)步增長，滿足了企業(yè)持續(xù)生產(chǎn)與經(jīng)營活動的可持續(xù)發(fā)展。近年來國內(nèi)對汽輪機設(shè)備的應(yīng)用功能展開研究，提出在原有汽輪機設(shè)備基礎(chǔ)上進行改造，重點解決汽輪機設(shè)備運行階段的故障問題。本文分析了汽輪機設(shè)備的應(yīng)用原理，總結(jié)了汽輪機運行階段的主要故障形式，提出切實可行的故障處理方案。

關(guān)鍵詞：汽輪機；故障分析；處理；措施

引 言

機械設(shè)備在提升工業(yè)生產(chǎn)效率方面有著重要作用，借助機械控制系統(tǒng)可以取代傳統(tǒng)人工作業(yè)模式，幫助企業(yè)解決現(xiàn)代化生產(chǎn)中遇到的相關(guān)問題。汽輪機是化工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的一部分，借助汽輪機運行為現(xiàn)實操作提供了強大的動力來源，維持其它機械設(shè)備的自動化生產(chǎn)。從現(xiàn)有設(shè)備運行來看，汽輪機不僅促使了化工企業(yè)內(nèi)部能量的高效轉(zhuǎn)換，且為相互連接機械設(shè)備提供的足夠動力，建立了穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)。

1.汽輪機設(shè)備功能

汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶螺旋槳等，還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。汽輪機是化工機械使用較多的設(shè)備之一，結(jié)合實際調(diào)控情況，汽輪機具有生產(chǎn)調(diào)度、動力供應(yīng)等多方面的應(yīng)用功能。為了進一步提升化工業(yè)生產(chǎn)效率，企業(yè)必須注重汽輪機設(shè)備的合理應(yīng)用，全面提升汽輪機生產(chǎn)運行的綜合效率。

2.汽輪機運行故障成因

與所有機械設(shè)備相同，汽輪機在運行階段也面臨著不同的故障風(fēng)險，尤其是設(shè)備調(diào)控引起的結(jié)構(gòu)性故障，往往降低了汽輪機組的工作效能，情況嚴(yán)重時引發(fā)一系列的安全事故。根據(jù)化工企業(yè)機械自動化控制情況，汽輪機運行故障原因包括：

2.1.設(shè)備因素?；I(yè)生產(chǎn)控制涉及到多個方面，對汽輪機設(shè)備功能要求也不之一，若采用汽輪機參數(shù)指標(biāo)不符合實際應(yīng)用要求，設(shè)備運行階段的故障率會普遍上升。例如，按照不同的壓力級別，汽輪機蒸汽參數(shù)差異明顯，如表1，選用配套設(shè)備才能達(dá)到預(yù)期的作業(yè)性能。企業(yè)配備汽輪機壓力等級時，對設(shè)備性能缺乏科學(xué)地計算，出現(xiàn)了“高壓低用，低壓高用”的問題，這是引發(fā)故障的主要原因之一。

2.2.操作因素。按照能量轉(zhuǎn)換原理，汽輪機是熱能、機械能之間的轉(zhuǎn)變過程，利用蒸汽在汽輪機設(shè)備內(nèi)的轉(zhuǎn)換操作，促使汽輪機完成對應(yīng)的動作指令。隨著汽輪機設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進，轉(zhuǎn)子和靜子是汽輪機的核心構(gòu)件，若調(diào)控不當(dāng)則會導(dǎo)致內(nèi)部構(gòu)件磨損，進而造成汽輪機故障的發(fā)生。例如，主軸、葉輪、動葉片、聯(lián)軸器等有不同程度的磨損，汽輪機運轉(zhuǎn)速率明顯下降，機械傳動系統(tǒng)無法正常的做功運動，降低了原始能量的轉(zhuǎn)換水平。

3.汽輪機主要故障分析與處理

化工行業(yè)是國民產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的主要構(gòu)成之一，為人們?nèi)粘Ｉ顒?chuàng)造出了許多的可利用產(chǎn)品，同時也為企業(yè)帶來了豐厚的經(jīng)濟收益。機械設(shè)備是化工生產(chǎn)的主要應(yīng)用設(shè)備，借助汽輪機實現(xiàn)了廠內(nèi)能量的自然轉(zhuǎn)換，為機械傳動系統(tǒng)搭建了廣闊的調(diào)度空間。隨著化工制造產(chǎn)品工藝要求的不斷變化，汽輪機承擔(dān)的動作荷載也越來越大，內(nèi)外部結(jié)構(gòu)共同面臨著一定的故障風(fēng)險。為了便于生產(chǎn)流程的持續(xù)運行，對汽輪機主要故障進行分析及處理，是機械設(shè)備功能持久發(fā)揮的重要保障。根據(jù)實際生產(chǎn)情況，汽輪機主要故障及處理：

3.1.異常振動故障處理

3.1.1.安裝失誤 。二次灌漿澆注質(zhì)量不好，支座（底盤）與基礎(chǔ)貼合不緊密；地腳螺栓松動；基礎(chǔ)不均勻下沉。汽輪機起動后，隨著升速站在機旁就能感覺到基礎(chǔ)與汽輪機一起振動，軸振動振幅變化不明顯，振動信號中有低頻分量，軸承座殼體振幅明顯增大，振幅不穩(wěn)定。 對于安裝不當(dāng)引起的故障問題，這種情況最好的解決辦法是重新安裝，安裝專業(yè)人員對設(shè)備進行拆卸、組裝，從而實現(xiàn)設(shè)備功能的最優(yōu)化配制。重新安裝之后，需經(jīng)過調(diào)試確定無異常再正式投入生產(chǎn)運行。

3.1.2. 運行操作。運行操作不當(dāng)也是汽輪機運行故障發(fā)生的原因之一，這是由于汽輪機整體結(jié)構(gòu)操控錯誤，造成內(nèi)結(jié)構(gòu)部件運行失效而產(chǎn)生的故障。蒸汽品質(zhì)不良，通流部分結(jié)垢、腐蝕，因轉(zhuǎn)子動平衡受到破壞而引起振動，這種原因引起的振動，除非葉片斷落，一般不會是突發(fā)性的，振動隨運行時常延長而逐漸增大，振動頻率與轉(zhuǎn)速合拍。對于運行操作引起的故障，葉片結(jié)垢程度可從推力軸承溫度，調(diào)節(jié)級后壓力的變化作出判斷，如有必要及時清洗或大修時清除。

3.2.油系統(tǒng)故障處理

3.2.1.主、輔油泵切換困難。油系統(tǒng)是保持汽輪機持續(xù)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，同時對部件調(diào)試有一定的潤滑作用，全面提升了汽輪機動力能變換的工作效率。現(xiàn)場運行發(fā)現(xiàn)，汽輪機主輔油泵在運轉(zhuǎn)切換階段，常出現(xiàn)油系統(tǒng)供應(yīng)受阻等問題。例如，注油引射器底閥不能正常開啟，達(dá)不到要求的開度，引射器吸油損失增大使主油泵吸油困難。通常，檢修人員需詳細(xì)檢查底閥，如有卡澀，通過修理使其運作正常，必要時對油箱的油用濾油機重新過濾，以保持油系統(tǒng)供輸?shù)臐櫥浴?/p>

3.2.2.漏油。漏油不僅增加了油系統(tǒng)運行的耗損系統(tǒng)，并且有可能對汽輪機組潤滑系統(tǒng)產(chǎn)生危害，增加了部件磨損程度而影響運轉(zhuǎn)速率。部件裝配、油管路裝接時操作不符合要求，造成密封不良，密封面損傷，與油接觸連接面局部離縫等，這些缺陷引起的漏油、滲油在試運行時就會顯露，根據(jù)對漏油部位的檢查，作相應(yīng)處理，消除漏油。 例如，對油系統(tǒng)管路重新安裝或密封處理，提高部件結(jié)構(gòu)層的牢固性，進而加大汽輪機組故障的防御措施。

3.3.凝汽系統(tǒng)故障

3.3.1.冷卻水量不足。在一定負(fù)荷下，循環(huán)水進、出口溫差增大，凝汽器真空緩慢降低，大多是冷卻水量不足引起的，尤其在夏季，由于循環(huán)水進口溫度升高，有的機組既使增大冷卻水量亦不能維持要求的真空。為了保持凝氣系統(tǒng)冷卻水供應(yīng)的持續(xù)性，這種情況下應(yīng)限制機組負(fù)荷，嚴(yán)格控制運轉(zhuǎn)時的荷載大小，通過減小汽輪機排汽量，以恢復(fù)正常真空，保證了凝氣系統(tǒng)冷卻供應(yīng)的正常性。

3.3.2.真空系統(tǒng)不嚴(yán)密。真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，漏入凝汽器氣側(cè)的空氣量增多，抽氣器超負(fù)荷工作引起真空下降。真空系統(tǒng)可能發(fā)生漏氣的地方很多，諸如排汽缸與接管法蘭，接管焊口，排汽安全閥，疏水器，閥門、接頭等。故障處理主要是提高真空的嚴(yán)密性，避免真空泄漏而對凝氣系統(tǒng)產(chǎn)生損耗，通常要查找缺陷不僅需熟悉系統(tǒng)，而且還需細(xì)致和耐心，在查明原因后及時正確處理。

結(jié)論：

汽輪機在化工業(yè)生產(chǎn)中具有多方面的應(yīng)用功能，隨著汽輪機設(shè)備型號的多樣式發(fā)展，對設(shè)備功能特點及故障隱患深入分析，有助于提升汽輪機總體的運行效率。從應(yīng)用實況分析，造成汽輪機運行故障主要因素集中于設(shè)備性能及操控方式，振動故障、油系統(tǒng)故障、凝氣系統(tǒng)故障等是主要問題，參照上述汽輪機主要故障形式，擬定針對性處理方案可避免對汽輪機造成更大的損壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]王善永，陸頌元，馬元奎，瞿紅春.汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子動靜碰摩故障檢測的小波分析方法研究[J].中國電機工程學(xué)報.1999（03）

[2]王善永，陳勇，馬元奎，陸頌元，鄧陳斌.汽輪發(fā)電機組兩倍頻振動原因分析與診斷[J].汽輪機技術(shù).1998（05）

[3]李錄平，韓西京，韓守木，楊叔子，史鐵林，黃樹紅.從振動頻譜中提取旋轉(zhuǎn)機械故障特征的方法[J].汽輪機技術(shù).1998（01）