火力發(fā)電廠汽輪機(jī)常見故障分析與檢修

李立言

(神華廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，廣東 江門 529228)

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)常見故障分析與檢修

李立言

(神華廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，廣東 江門 529228)

汽輪機(jī)的正常運行是電力生產(chǎn)的基礎(chǔ)和保障，因此其故障與檢修是電力行業(yè)的重要課題，電力維修部門必須具備及時排除汽輪機(jī)故障的能力，才能保證火電廠的正常供電?，F(xiàn)從工作原理出發(fā)，總結(jié)了汽輪機(jī)可能出現(xiàn)的故障類型，分析了一般的故障檢修流程，并針對常見故障提出了相應(yīng)的檢修手段。

汽輪機(jī)；故障；檢修

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的提高和電力事業(yè)的不斷發(fā)展，小到人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾娖鞔蟮酱笮椭圃鞓I(yè)的機(jī)械設(shè)備，整個社會對電能質(zhì)量的要求越來越高。在此基礎(chǔ)上，對發(fā)電設(shè)備的運行維護(hù)與保養(yǎng)也提出了更高的要求?；鹆Πl(fā)電是我國電力生產(chǎn)的主要方式，而汽輪機(jī)作為火力發(fā)電結(jié)構(gòu)中的重要動力組成，其穩(wěn)定運行對電力供應(yīng)有著重要的意義。由于汽輪發(fā)電機(jī)組的運行環(huán)境受很多因素的影響，因此故障率較高，且一旦發(fā)生故障往往后果嚴(yán)重。因此，深入了解汽輪機(jī)的故障機(jī)理，提高故障檢修效率具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 汽輪機(jī)概述

1.1 汽輪機(jī)工作原理

汽輪機(jī)作為發(fā)電機(jī)的動力驅(qū)動裝置，本身是旋轉(zhuǎn)式的動力機(jī)械設(shè)備。同時由于具備單機(jī)工作效率高、功率大且壽命長的優(yōu)點，汽輪機(jī)是目前火力發(fā)電廠中應(yīng)用最為廣泛的原動裝置。汽輪機(jī)具備驅(qū)動與供熱的作用，工作原理是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，其利用機(jī)械能可以驅(qū)動風(fēng)機(jī)等各種泵類的運轉(zhuǎn)，利用汽輪機(jī)排汽或抽汽所帶來的熱能來實現(xiàn)生產(chǎn)生活的供熱。汽輪機(jī)由轉(zhuǎn)動部分和固定部分組成，具體如圖1所示。

圖1 汽輪機(jī)的構(gòu)成

1.2 汽輪機(jī)維護(hù)保養(yǎng)的必要性

在我國，火力發(fā)電作為主要發(fā)電形式，其穩(wěn)定性在很大程度上決定了我國電力的穩(wěn)定供給，擔(dān)負(fù)著保障國民經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展的使命。汽輪機(jī)的穩(wěn)定正常與否直接關(guān)系到發(fā)電廠的安全發(fā)電，一旦發(fā)生了故障，不僅會對人們的生活起居造成困擾，對大型設(shè)備也會造成不同程度的損傷。因此，汽輪機(jī)的維護(hù)與維修是我國電廠維護(hù)部門的重大課題，系統(tǒng)認(rèn)識汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)，從理論與經(jīng)驗兩方面提高汽輪機(jī)運行維護(hù)與維修的水平，并引進(jìn)理論素質(zhì)過硬、維修經(jīng)驗豐富的維修人員，對保證汽輪機(jī)組安全穩(wěn)定運行有著重要意義。

1.3 汽輪機(jī)故障分類

汽輪機(jī)在正常運行過程中所處環(huán)境復(fù)雜，在環(huán)境溫度、濕度、汽輪機(jī)本身的制造工藝以及壽命有限等因素的影響下，會引發(fā)各個方面的問題。汽輪機(jī)最易發(fā)生的故障就是異常振動，主要包括普通的強(qiáng)迫振動、非正常的強(qiáng)迫振動、自激振動3種。導(dǎo)致這3種異常振動的原因很多，具體如表1所示。

表1 汽輪機(jī)異常振動類型與產(chǎn)生原因

除此之外，汽輪機(jī)還會發(fā)生凝汽器真空偏低、調(diào)速系統(tǒng)擺動、調(diào)速馬達(dá)故障、含水含油量出現(xiàn)偏差、轉(zhuǎn)子永久性彎曲等故障。

2 汽輪機(jī)故障檢修的一般流程

傳統(tǒng)的汽輪機(jī)故障檢修一般都采用事后維修或計劃性維修的手段，不僅效率低下、不能將潛在故障限制在一定范圍之內(nèi)，還會造成人力、物力的嚴(yán)重浪費，存在諸多不足之處。隨著科技的發(fā)展和人們意識水平的提高，選用預(yù)防性檢修與狀態(tài)檢修的手段，對汽輪機(jī)故障狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測、分析，將故障維修知識系統(tǒng)化，大大提高了故障診斷的效率，降低了設(shè)備檢修的費用，增強(qiáng)了汽輪機(jī)組的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

汽輪機(jī)設(shè)備故障中常見的有汽輪機(jī)的滲透現(xiàn)象和氣缸變形。由于氣缸在正常工作時受到汽輪機(jī)內(nèi)外蒸汽的壓力差、零部件的靜載荷、蒸汽對靜止部分的反作用力、與汽輪機(jī)連接的管道作用等各方面的影響，因此容易產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生滲透泄漏故障。再者，氣缸在出廠時的時效處理不當(dāng)也會造成氣缸的變形。為了消除氣缸在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的作用，在出廠前需要對氣缸進(jìn)行時效處理，如果時效處理時間較短，則氣缸很容易發(fā)生泄漏，而且在工作中會不斷變形產(chǎn)生不同程度的泄漏故障。因此，選用氣缸鑄件時，應(yīng)該仔細(xì)檢查氣缸結(jié)合面，選用結(jié)合面嚴(yán)密的氣缸，避免選用次品。一旦發(fā)生故障，要仔細(xì)檢查氣缸變形程度，查找泄漏原因，并記錄在案。

3 汽輪機(jī)的常見故障及檢修

3.1 汽輪機(jī)異常振動故障及檢修

汽輪機(jī)發(fā)生異常振動故障存在不同的成因，主要是由氣流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動引起。不同成因引起的故障，其檢修手段也不同。

氣流激振引起的異常振動，一般體現(xiàn)為低頻分量成分較多或者振動在很大程度上受運行參數(shù)的影響，出現(xiàn)上述狀態(tài)，基本可以判斷汽輪機(jī)異常振動由氣流激振造成。針對這種情況，就應(yīng)該盡可能地消除氣流激振，由于氣流激振是葉片末端的氣流不均衡導(dǎo)致的，而機(jī)組的給水量和高壓調(diào)速汽門控制的氣流量是控制氣流激振的2個因素，因此配合著不斷調(diào)節(jié)這2個物理量是解決該種振動的主要方法。

轉(zhuǎn)子熱變形引起異常振動主要表現(xiàn)為：一倍頻振幅與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)之間有著直接而緊密的關(guān)系。在該種情況下，機(jī)組的冷態(tài)啟動定速符合，就會使得汽輪機(jī)組發(fā)生異常振動。檢修手段智能是更換轉(zhuǎn)子來減小振動力。

摩擦振動能夠產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，更為嚴(yán)重的是可以造成轉(zhuǎn)子熱彎曲的現(xiàn)象，因此摩擦振動是通過使轉(zhuǎn)子熱彎曲來引起汽輪機(jī)的異常振動的，也需要更換轉(zhuǎn)子。

3.2 汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)擺動故障及檢修

汽輪機(jī)組在啟動時發(fā)生轉(zhuǎn)子定速困難、轉(zhuǎn)速擺動較大(達(dá)20 r/min)的情況，可以判斷發(fā)生了高壓調(diào)速系統(tǒng)故障，該現(xiàn)象會引起汽輪機(jī)軸瓦加速振動，對機(jī)組產(chǎn)生不利的影響。該種故障大多引起左右振動，尤其是在閥門處，振動現(xiàn)象尤為明顯。

針對該種故障，可以采取定期更換硅藻土過濾器等裝置、保證油質(zhì)、保持油壓穩(wěn)定等措施進(jìn)行預(yù)防。同時，應(yīng)定期清洗或更換電液伺服閥內(nèi)的過濾網(wǎng)以及螺紋門桿、螺紋門桿與油動機(jī)的連接套等關(guān)鍵組件，消除一切可能引起汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)擺動故障的因素。

3.3 汽輪機(jī)凝汽器真空偏低故障及檢修

汽輪機(jī)凝汽器的真空度決定了熱效率的高低，真空度偏低會妨礙汽輪機(jī)正常運轉(zhuǎn)，而隨著溫度的升高，故障現(xiàn)象越來越明顯。引起凝汽器真空度偏低的因素有2個：真空氣密性與凝汽器結(jié)垢。故障成因不同，檢修辦法也不同。前者造成的真空度偏低現(xiàn)象可以通過灌水檢漏的方法對汽輪機(jī)喉部的噴嘴進(jìn)行檢查與清洗，同時，定期檢查汽輪機(jī)的軸封與機(jī)組漏汽點，來盡量降低故障率。后者減小了凝汽器的受熱面積，降低了冷卻效果，最終造成真空偏低的故障現(xiàn)象。一般采用化學(xué)除垢法進(jìn)行檢修，選用適當(dāng)濃度的有機(jī)酸進(jìn)行循環(huán)清洗即可。

4 結(jié)語

在火力發(fā)電廠的實際運行中，汽輪機(jī)發(fā)生故障是難免的。電廠維護(hù)部門應(yīng)該引進(jìn)科學(xué)的管理辦法與新型人才，通過定期檢查易損部件并及時更換來預(yù)防潛在故障的發(fā)生，并對汽輪機(jī)常見故障點、故障類型及原因進(jìn)行統(tǒng)計、歸總、記錄，來提高汽輪機(jī)乃至整個電廠的故障處理效率，維護(hù)電廠的穩(wěn)定運行。

[1] 王文鶴.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的常見故障分析與檢修[J].企業(yè)導(dǎo)報，2013(22)

[2] 王彤.論發(fā)電廠汽輪機(jī)常見故障分析與排除[J].通訊世界：下半月，2013(7)

2014-08-29

李立言(1987—)，男，甘肅慶陽人，碩士研究生，助理工程師，研究方向：汽輪機(jī)設(shè)備運行及檢修。