張文彬
摘 要:本文從汽輪機(jī)通流部分具體的工作原理談起,闡述由此引起的故障類型和故障原因,進(jìn)而探討故障診斷的方法模型,以此來(lái)為提高汽輪機(jī)的安全生產(chǎn)提供一定的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);通流部分;故障診斷;模型分析
0 引言
目前火力發(fā)電占我國(guó)所有發(fā)電類型總體的70%以上,而且它在我國(guó)未來(lái)發(fā)電建設(shè)中依舊扮演發(fā)電主體的角色。而汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠的原動(dòng)機(jī),在發(fā)電的過(guò)程中汽輪機(jī)的安全運(yùn)行將直接影響到電廠的發(fā)電效率。因此,解決汽輪機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的故障對(duì)維護(hù)發(fā)電廠的生產(chǎn)效益非常重要。一般汽輪機(jī)的流通部分最易發(fā)生故障,汽輪機(jī)通流部分就是指汽輪機(jī)本體蒸汽通道,從汽缸進(jìn)汽到排汽,工質(zhì)(蒸汽)膨脹做功的流道,由高、中、低壓3個(gè)通流部分組成,所以需要對(duì)汽輪機(jī)這3個(gè)流通部分進(jìn)行有效的故障診斷,以減少汽輪機(jī)發(fā)生故障的頻率,保證機(jī)組的安全運(yùn)行,提高生產(chǎn)。
1 通流部分具體工作原理
1.1 高壓部分
高壓通流部分結(jié)構(gòu)形式由靜葉片和動(dòng)葉片兩部分構(gòu)成,由1個(gè)單列調(diào)節(jié)級(jí)和11級(jí)壓力級(jí)組成。單列調(diào)節(jié)級(jí)的葉片形式為沖動(dòng)式的三叉三銷三聯(lián)體葉片結(jié)構(gòu),即葉片根部為三叉形,所有葉片均由單獨(dú)一塊材料加工形成,并將其插入轉(zhuǎn)子上的槽內(nèi),再用三只縱向的銷子固定。這種形式的葉片在承受最小的部分進(jìn)汽運(yùn)行工況下不會(huì)遭到損壞,具有很好的強(qiáng)度性能。11級(jí)由方鋼材料制成的變截面扭葉的靜葉安裝在高壓靜葉持環(huán)上,其將偏心葉根和整體圍帶連接在一起焊接,形成具有水平中分面的隔板,并使用L型填隙條來(lái)鎖緊裝于靜葉持環(huán)上直槽內(nèi)的每半塊隔板,再用制動(dòng)螺釘將每個(gè)上半隔板固定在上半靜葉持環(huán)上。在靜葉持環(huán)內(nèi)徑及隔板內(nèi)徑處均裝有嵌入式汽封,與動(dòng)葉圍帶和轉(zhuǎn)子形成較小的徑向間隙,減小各級(jí)間漏汽。動(dòng)葉片為渦型葉片,并由方鋼材料通過(guò)銑制工藝加工形成。將葉片通過(guò)倒T型葉根上的末葉槽周向插入輪槽內(nèi),并在每只葉片根底填入墊片以使葉根支承面與輪槽緊密貼合。用鉚接來(lái)固定裝有圍帶的各級(jí)動(dòng)葉片??紤]到高壓部分的壓力較高,因此采用倒T型葉根,目的是為了防止蒸汽泄漏,保障汽輪機(jī)在安全工況下運(yùn)行。
1.2 中壓部分
中壓通流部分結(jié)構(gòu)形式與高壓部分類似,也是由靜葉片和動(dòng)葉片兩部分組成。兩者區(qū)別在于中壓部分的靜葉片與動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)形式均是變截面形扭葉,且該部分總共由2×9壓力級(jí)組成。在設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中利用彈簧保證轉(zhuǎn)子與葉片圍帶徑向間隙適中從而實(shí)現(xiàn)汽體密封。
1.3 低壓部分
低壓通流部分采用的是雙流式結(jié)構(gòu),總共由28個(gè)壓力等級(jí)組成。其他結(jié)構(gòu)安裝形式與布置形式及原理與中壓部分相似。
2 汽輪機(jī)通流部分故障診斷方法模型
2.1 通流部分故障類型分析
引起汽輪機(jī)通流部分發(fā)生故障的原因有很多方面,如通流部分葉片脫落、進(jìn)汽閥門閥桿斷落及葉片斷裂等都會(huì)引發(fā)汽輪機(jī)發(fā)生故障。具體分析其故障類型包括以下幾個(gè)方面:
(1)汽輪機(jī)通流部分的面積發(fā)生變化而引發(fā)的故障;
(2)因未及時(shí)處理通流部分通道內(nèi)的污垢而引發(fā)的故障;
(3)因通流部件運(yùn)行磨損而引起的故障。
在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,依靠蒸汽膨脹做功來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,從汽缸進(jìn)汽到排汽,工質(zhì)及做功的動(dòng)靜葉片都處于高溫高壓的環(huán)境下,這就導(dǎo)致流通流道的調(diào)節(jié)汽門和調(diào)節(jié)級(jí)發(fā)生故障的概率大大提高,主要原因是在運(yùn)行過(guò)程中汽輪機(jī)的多數(shù)焓降發(fā)生在調(diào)節(jié)氣門及調(diào)節(jié)級(jí)上,進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行部件在長(zhǎng)期交變熱應(yīng)力作用下遭到破壞,引起部件腐蝕、葉片斷裂等不良現(xiàn)象。而由破壞作用產(chǎn)生金屬碎屑脫落落入通流通道內(nèi)也會(huì)加重對(duì)部件的磨損,加劇通道的堵塞。當(dāng)發(fā)生通道污垢堵塞和葉片斷裂等故障時(shí),也改變了原有的通道形狀和流道面積,造成調(diào)節(jié)級(jí)后壓力大小也相應(yīng)的變化。此外,汽輪機(jī)啟停、變更負(fù)載、操作不當(dāng)?shù)热藶橐蛩囟紩?huì)造成軸封的磨損,進(jìn)而加重了高、中、低壓缸的漏汽程度。經(jīng)過(guò)以上研究分析,由于高溫高壓等工作環(huán)境影響著汽輪機(jī)通流部分的運(yùn)行狀況,因此及時(shí)調(diào)節(jié)因參數(shù)變化而造成的汽門故障和調(diào)節(jié)級(jí)后壓力大小,及時(shí)處理汽門閥桿斷裂和結(jié)垢的現(xiàn)象,有利于汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2 診斷試驗(yàn)?zāi)P团c數(shù)據(jù)分析
為了更好地解決好汽輪機(jī)通流部分的故障,需要我們建立診斷試驗(yàn)?zāi)P?,并?duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。而在進(jìn)行故障診斷上通常采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的故障診斷系統(tǒng),如圖1所示:
在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行故障診斷時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地檢驗(yàn)、對(duì)比熱參數(shù)、分析通流部分的具體效率等方式能推斷出故障的性質(zhì)。當(dāng)汽輪機(jī)通流部分發(fā)生故障時(shí)會(huì)造成汽輪機(jī)機(jī)組負(fù)荷能力下降時(shí),應(yīng)該檢查門前后的具體壓力,判斷是否是門芯掉落而引起的故障,檢驗(yàn)6級(jí)高調(diào)門的具體開啟狀態(tài)和實(shí)際運(yùn)行情況??傊?,在汽輪機(jī)流通部分發(fā)生故障的時(shí)候應(yīng)首先全面排查實(shí)際操作現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)汽輪機(jī)里面各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),當(dāng)汽輪機(jī)的通流部分出現(xiàn)故障時(shí),汽輪機(jī)的蒸汽壓力及調(diào)節(jié)壓力會(huì)出現(xiàn)明顯上升或下降的趨勢(shì)。如果數(shù)據(jù)參數(shù)呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì),則表明故障很可能是流通通道內(nèi)有異物堵塞而使得通流面積變小,但如果下降的幅度不大,那么故障原因主要在調(diào)節(jié)級(jí)上。
3 結(jié)語(yǔ)
在對(duì)汽輪機(jī)流通部分進(jìn)行故障診斷時(shí),通過(guò)分析汽輪機(jī)通流部分的故障類型和故障原因,得出了故障診斷的方法模型,為解決汽輪機(jī)故障提供一定的參考,保障了汽輪機(jī)的安全有效運(yùn)行,提高了火電廠的生產(chǎn)效率。
參考文獻(xiàn)
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