火力發(fā)電廠汽輪機的常見故障與檢修處理方式研究

石澤紅

摘要：在我國能源組成中，有很大一部分是火力發(fā)電。全國火電安裝至少在3000座以上，總裝機容量超過9億千瓦時。汽輪機是火力發(fā)電廠中最重要的主設(shè)備，長時間的運轉(zhuǎn)，難免會發(fā)生故障。倘若不能對故障及時檢查并解決，那么會影響火力發(fā)電廠的安全穩(wěn)定長周期運行。鑒于此，本文立足當前火力發(fā)電廠發(fā)展現(xiàn)狀，分析汽輪機容易產(chǎn)生故障的原因，探討有效處理措施。

Abstract： A large part of China's energy composition is thermal power generation. The national thermal power installation is at least 3，000， and the total installed capacity exceeds 900 million kWh. The steam turbine is the most important main equipment in a thermal power plant. Faults are inevitable after long time operation. If the fault cannot be checked and solved in time， it will affect the safe and stable long-term operation of the thermal power plant. In view of this， this paper based on the current development status of thermal power plants， analyzes the causes of steam turbines' common failures， and explores effective treatment measures.

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;汽輪機;故障;研究

Key words： thermal power plant;steam turbine;fault;research

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）25-0205-03

0? 引言

汽輪機作為火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，運行環(huán)境有很高的要求，在日常運行中，非常容易受到其他因素的影響，所以難免會引發(fā)故障。汽輪機發(fā)生故障的次數(shù)如果比較多，會直接影響火力發(fā)電廠的運營，造成不必要的損失。所以，為了火力發(fā)電廠的正常運行和長足發(fā)展，必須重視汽輪機的日常維護和定期檢修工作，對發(fā)生的故障及時采取有效措施解決問題。

1? 汽輪機常見故障類型

1.1 異常振動

汽輪機在日常運行過程中，容易發(fā)生比較異常的振動，相關(guān)工作人員必須要引起高度重視，對汽輪機進行全面、細致的檢查，仔細查找發(fā)生故障的原因，同時要對故障類型進行準確分類，比較常見的振動原因有以下三種：①普通的被迫振動。振動原因為：其一，汽輪機轉(zhuǎn)子不平衡造成振動故障。這種故障原因發(fā)生在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不合理，制造誤差大，材質(zhì)不均勻，動平衡等級低，轉(zhuǎn)子結(jié)垢或轉(zhuǎn)子上零件配合松動;其二，部分結(jié)構(gòu)的剛度降低，造成結(jié)合面的差別振動比較大，這種情況比較容易發(fā)生在落地軸承結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)聯(lián)接松動;其三，轉(zhuǎn)子位置不正確、不對中，引起過大振動。此類故障往往出現(xiàn)在安裝精度未達到技術(shù)要求、基礎(chǔ)沉降不勻?qū)χ胁?、保溫不良、軸系各部熱變形不同;其四，共振故障，當汽輪機的轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時，會導(dǎo)致軸承座部位的振動加快。②非正常被迫振動。與普通被迫振動相比較，非正常被迫振動的主要表現(xiàn)為：振動幅度不穩(wěn)定，相位也不穩(wěn)定，故障的特征表現(xiàn)為以下幾點：其一，汽缸的不斷膨脹，引起不通暢，確定速度后，軸承座的振動幅度會逐漸增大;其二，因為聯(lián)軸器螺栓不牢靠，出現(xiàn)松動的情況，造成汽輪機振動和負荷強度的改變;其三，汽輪機自身振動幅度和晃動在實際旋轉(zhuǎn)過程中，經(jīng)常容易發(fā)生增大，造成失衡;其四，汽輪機的轉(zhuǎn)子在運作過程中，由于摩擦而使溫度升高，發(fā)生變形、彎曲;其五，汽輪機在工作中，受到勵磁電流和振動因素的影響，溫度逐漸升高，發(fā)生變形;其六，轉(zhuǎn)子與靜止件（軸承，密封，隔板）的間隙不當不斷發(fā)生動靜摩擦。③自激振動。自激振動的發(fā)生原因主要是因為汽輪機在日常工作過程中，所產(chǎn)生的運動造成的，故障原因主要有：其一，軸承殼體配合過盈不足、軸承磨損、疲勞損傷等引起油膜的振蕩;其二，汽輪機處于高負荷狀態(tài)時，其高壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生汽流激振。

1.2 油系統(tǒng)故障

汽輪機的油系統(tǒng)在進行安裝或檢修時，非常容易導(dǎo)致雜質(zhì)進入，劃傷軸頸部分，油系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，極有可能導(dǎo)致汽輪機中閥門被卡死、伺服系統(tǒng)中節(jié)流孔被堵塞等故障發(fā)生，會對汽輪機的日常工作運行造成影響[1]。相關(guān)工作人員要認真對油系統(tǒng)發(fā)生故障的原因進行分析，保證汽輪機的正常運作。

1.3 調(diào)速系統(tǒng)擺動

汽輪機的軸瓦在振動過程中，會引起汽輪機調(diào)速汽門擺動幅度增加，振動會不斷加大，直接影響汽輪機的正常運作。調(diào)速汽門如果在汽輪機正常運行過程中進行擺動，其閥門的振動幅度會非常明顯，嚴重到一定程度很有可能會導(dǎo)致軸瓦受到損壞。

1.4 凝汽設(shè)備故障

凝汽設(shè)備的作用是在汽輪機的排汽口周圍，保證真空狀態(tài)，確保進入汽輪機的蒸汽可以膨脹，變成相對來說比較低的排氣壓力，以提升汽輪機工作的熱效率，并且把汽輪機蒸汽排出的比較干凈凝結(jié)成水，當作鍋爐用水，進行循環(huán)使用（如圖1所示）。

除此之外，汽輪機排汽壓力的大小，對于提高汽輪機的工作效率非常重要。凝汽器的真空環(huán)境對于汽輪機的日常運行有不可或缺的影響。凝汽器的真空度下降時，會導(dǎo)致排汽溫度上升，會引起汽輪機振動故障，同時這種情況在高溫的環(huán)境下更容易頻繁發(fā)生。循環(huán)水的溫度會隨著外界環(huán)境溫度的升高而升高，也會對凝汽器的吸收熱量和冷凝溫度造成影響，導(dǎo)致排氣的壓力增大，使凝汽內(nèi)的真空度下降。

2? 汽輪機故障診斷及檢修

2.1 汽輪機振動異常情況檢修

不同類型的汽輪機故障，會造成不同的振動，所以，相關(guān)工作人員可以根據(jù)振動的不同類型分析故障原因，進而采取有效措施對汽輪機進行維修。首先，相關(guān)工作人員要認真觀察發(fā)生故障的部位、類型，對故障進行全面、細致的分析和排查，找出故障的原因。①認真觀察振動的規(guī)律，收集其他有效信息。振動規(guī)律包括：振動的頻率、幅度以及相位等方面;其他有效信息主要有;機組信息、機構(gòu)相關(guān)信息、維修記錄以及日常運行狀態(tài)等等。②觀察振動規(guī)律、獲取有效信息后，要仔細分析故障產(chǎn)生的機理、故障的特征表現(xiàn)、發(fā)展趨勢等等，并將此作為汽輪機維修診斷的依據(jù)。③診斷汽輪機發(fā)生故障的原因，主要目的是為防止故障的再次、多次發(fā)生，所以，采取的方法必須是簡單有效，同時又具有一定可操作性。

2.2 汽缸部分檢修

相關(guān)工作人員在對汽輪機的汽缸進行檢修時，首先要充分了解位于上下缸體中各部件的組成及結(jié)構(gòu)。汽缸中有很多的零部件，包括：轉(zhuǎn)子、隔板等，位于汽輪機汽缸內(nèi)部的真空層結(jié)構(gòu)可以有效防止外界空氣的進入，保障汽輪機的正常運作。維修人員只有對汽缸內(nèi)部零部件有充分的了解，才能使汽缸檢修工作正常進行。

第一，工作人員在進行維修時，要注意不要破壞化裝板上的噴漆。同時，將裝配序號進行正確標記，對于拆卸下的零部件，要按照順序擺放，方便安裝。

第二，在拆卸汽輪機的保溫層時，工作人員要將汽缸上缸的溫度下降到120℃左右后再進行拆卸，以高壓缸進汽室金屬溫度為標準。

第三，拆卸汽缸螺栓時，要先將定位銷拆掉，再進行汽缸螺栓的拆除。拆除過程中，要注意螺栓不能出現(xiàn)毛刺、彎曲等問題。

第四，汽缸裂紋的處理方法。汽輪機出現(xiàn)裂紋大都出現(xiàn)在高缸進汽側(cè)前幾級和導(dǎo)汽管引出處，主要是因為高缸進汽側(cè)前幾級蒸汽參數(shù)比較高，運行時又存在交變應(yīng)力引起的。因此在汽缸檢修時要對這些部位重點檢查。采用打磨補焊法。該方法在現(xiàn)場應(yīng)用比較廣泛，處理問題比較徹底。

第五，汽缸水平揚度測量。汽缸水平揚度測量在汽缸內(nèi)部全部清空后進行，測量位置按照圖紙要求進行。汽缸水平測量必須在測量位置表面清理干凈后進行，使用精度在0.01mm/m的合像水平完成，測量分為前后方向和左右方向，汽缸水平是分析汽缸變形和機組基礎(chǔ)下沉的參考依據(jù)。

第六，汽缸嚴密性檢查。所有汽缸在檢修中均需進行空缸狀態(tài)下的嚴密性檢查。檢查是在自由狀態(tài)下和冷緊

1/3螺栓情況下測量汽缸結(jié)合面間隙，間隙要求：自由狀態(tài)下應(yīng)0.25mm塞尺不入，在緊1/3螺栓情況下0.05mm塞尺不入。

第七，隔板、汽封洼窩中心測量。在檢修階段要測量汽缸在半缸狀態(tài)和全實缸狀態(tài)下隔板、汽封洼窩中心在垂直方向上的變化量，在通流間隙調(diào)整時要利用該數(shù)據(jù)對徑向間隙進行補償。

第八，動靜間隙檢查調(diào)整。測量內(nèi)外缸、隔板套、隔板、汽封套的定位鍵（縱銷、立銷、凸凹臺）配合間隙，一般采用內(nèi)外徑千分尺測量的方法，但是對于隔板與汽缸或汽封套的間隙應(yīng)用推隔板的方法測量，調(diào)整時要注意出汽側(cè)的嚴密性。測量調(diào)整隔板、汽封套水平結(jié)合面間隙，一般不能超過0.10mm。測量調(diào)整汽封的膨脹間隙和退讓間隙。測量汽缸立銷和貓爪橫銷間隙。

第九，轉(zhuǎn)子檢查。詳細測量軸頸的橢圓度和轉(zhuǎn)子彎曲度，檢查軸頸銹蝕、溝痕、麻點、裂紋及套狀葉輪松動情況，檢查葉片裂紋，鉚釘頭跟部、拉筋孔周圍、葉片工作段向葉根過渡處、葉片出口邊緣受到腐蝕或損傷的地方，焊有硬質(zhì)合金片的對縫區(qū)、葉根斷面過渡處及鉚孔處，拉筋和圍帶的斷裂和開焊情況以及末級葉片磨損、脫落情況。

第十，在對汽輪機進行組裝之前，要仔細對汽輪機的各零部件進行檢查，保證零部件的完整性，還要檢查各管道中不準留有異物。嚴格按照工序，和先拆的后裝原則進行回裝。

2.3 油系統(tǒng)故障檢修

在對汽輪機油系統(tǒng)進行檢修時，必須要注意系統(tǒng)清潔，對于減少系統(tǒng)故障的產(chǎn)生非常重要。與此同時，還要注意軸瓦的清理工作，要把各個油門分解，使用煤油或者專業(yè)清洗劑進行清洗[2]。除此之外，對于油箱和冷油器也要進行仔細、徹底的清理。油系統(tǒng)作為主要的調(diào)速、軸承潤滑系統(tǒng)，是汽輪機非常重要的組成結(jié)構(gòu)，所以必須要確保油系統(tǒng)管道的清潔，保證油系統(tǒng)中不會有任何雜質(zhì)進入，以免損傷設(shè)備。汽輪機的檢修工作全部結(jié)束之后，要對油系統(tǒng)進行油循環(huán)操作進行清潔。油系統(tǒng)的清潔工作，要定期更換、清潔過濾網(wǎng)，必須確保過濾網(wǎng)上面沒有任何雜質(zhì)，才能完成油系統(tǒng)的全部清潔工作。

2.4 凝汽器真空氣密性降低檢修

檢修的主要方法是檢查喉部下凝汽器兩側(cè)和當真空系統(tǒng)停止運行時對凝汽器進行灌水檢查有無漏氣，要安排專業(yè)人員及時檢查凝汽器的噴嘴和汽輪機的軸封部位，減少漏氣點，提高凝汽器的抽汽效率。與此同時，要使用化學試劑對凝汽器進行除垢，盡量避免凝汽器發(fā)生真空度降低的現(xiàn)象。

2.5 大軸彎曲異常處理方法

大軸如果發(fā)生彎曲異?，F(xiàn)象，會影響汽輪機的正常運行。首先，在異常產(chǎn)生之后要對汽輪機的運行狀態(tài)展開全面分析，相關(guān)工作人員倘若判定故障比較嚴重，必須立即停機，進行維修，并且計時記錄停機時間。轉(zhuǎn)子盤在設(shè)備停機后如果不動，嚴格禁止工作人員強行盤車，防止引起其他零部件的二次損壞。在進行重新啟動之前，一定要先進行揭缸檢查。

2.6 汽輪機進水處理方法

汽輪機在日常工作過程中，工作人員要防止汽輪機進水，做好預(yù)防措施，當汽輪機發(fā)生漏水故障時，可以及時、有效的解決故障問題。汽輪機的汽缸如果進水，必須馬上進行停機操作，人為打破真空環(huán)境，認真檢查回油和推力軸承的溫度，認真聽汽輪機內(nèi)部發(fā)出的聲響，對汽輪機進行檢修。工作人員要將每次檢查時的真空環(huán)境變化狀況進行準確、詳細記錄。與此同時，要保證汽缸上、下的溫度正常，防止出現(xiàn)溫度增大的現(xiàn)象。為了盡量避免故障的發(fā)生，相關(guān)工作人員必須要充分重視設(shè)備的維保工作，全面掌握各閥門的運行狀態(tài)，對于發(fā)現(xiàn)的問題及時采取有效措施進行解決。

3? 結(jié)束語

綜上所述，社會的高速發(fā)展，推動各行各業(yè)的發(fā)展，人們對于電力資源的需求日益劇增，所以，定期對發(fā)電設(shè)備進行檢修，確保發(fā)電設(shè)備的正常運作非常重要。如果汽輪機發(fā)生故障，不僅會影響火力發(fā)電廠的正常經(jīng)營，也會對設(shè)備造成一定程度的影響，所以相關(guān)技術(shù)人員，要對汽輪機設(shè)備進行日常保養(yǎng)，在操作過程中遵守操作規(guī)范，禁止違規(guī)操作，對于操作過程中出現(xiàn)的問題及時采取有效措施進行解決，保證發(fā)電行業(yè)的長足發(fā)展，保障人們的生活用電。

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