發(fā)電廠汽輪機(jī)常見(jiàn)故障分析與排除

王峰濤

摘? 要：電力對(duì)于企業(yè)的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)、人們的生活工作等一系列社會(huì)活動(dòng)都非常重要，經(jīng)濟(jì)、科技越發(fā)達(dá)，各行各業(yè)對(duì)電力的需求就越大。發(fā)電廠承載著供電責(zé)任，供電是否安全、穩(wěn)定將對(duì)全社會(huì)產(chǎn)生影響。汽輪機(jī)是發(fā)電廠的重要設(shè)備，汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況將直接關(guān)系著整個(gè)供電體系。文章分析了發(fā)電廠汽輪機(jī)發(fā)生率較高的故障，并提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;汽輪機(jī);故障;排除方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）15-0141-02

Abstract： Electric power is very important for a series of social activities， such as the operation and production of enterprises， people's life and work， and so on. The more developed the economy， science and technology， the greater the demand for electricity in various industries. The power plant bears the responsibility of power supply， and whether the power supply is safe and stable will have an impact on the whole society. Steam turbine is an important equipment in power plant， and the operation status of steam turbine will directly affect the whole power supply system. In this paper， the faults with high incidence of steam turbine in power plant are analyzed， and the corresponding solutions are put forward.

Keywords： power plant; steam turbine; fault; troubleshooting method

汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，所以很容易發(fā)生各種各樣的故障，如果不能及時(shí)、有效的排除故障，甚至?xí)劤芍卮笫鹿剩斐刹豢赏旎氐膿p失。可見(jiàn)，汽輪機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)是發(fā)電廠正常運(yùn)行、保證電力供應(yīng)的前提條件。準(zhǔn)確的識(shí)別汽輪機(jī)的故障類(lèi)型，采取針對(duì)性的故障排查措施和技術(shù)，及時(shí)解決故障，對(duì)于保證發(fā)電廠供電的穩(wěn)定性與安全性十分重要，本文就此展開(kāi)探討。

1 發(fā)電廠汽輪機(jī)介紹

發(fā)電廠是通過(guò)天然氣、煤炭、石油等燃料來(lái)產(chǎn)生電能的，工作過(guò)程可以概括為：燃料放入鍋爐內(nèi)燃燒，不斷的加熱水產(chǎn)生蒸汽，在蒸汽的作用下，原本屬于化學(xué)能的燃料會(huì)轉(zhuǎn)化成熱能。利用高溫蒸汽壓力促進(jìn)汽輪機(jī)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以推動(dòng)汽輪機(jī)的運(yùn)行。汽輪機(jī)又會(huì)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，最終把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)燃料的類(lèi)型，又可以把發(fā)電廠分為天然氣發(fā)電廠、工業(yè)廢料發(fā)電廠、余熱發(fā)電廠、燃煤發(fā)電廠等幾種類(lèi)型。汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，由低壓缸、中壓缸和高壓缸三部分組成，也有個(gè)別汽輪機(jī)的中壓缸、高壓缸是合為一體的。汽輪機(jī)還有各種輔助系統(tǒng)，比如潤(rùn)滑油、凝結(jié)水、調(diào)節(jié)保安、軸封、給水等系統(tǒng)。

2 發(fā)電廠汽輪機(jī)的常見(jiàn)故障與排查措施

2.1 異常振動(dòng)

2.1.1 故障分析

異常振動(dòng)是汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中最常見(jiàn)的故障之一，檢修人員需要根據(jù)引起振動(dòng)的不同原因而采取針對(duì)性的處理措施：

（1）普通的被迫振動(dòng)：a.因汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子失衡而引起振動(dòng)，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，制造不精密，誤差大，材質(zhì)不好，動(dòng)平衡的等級(jí)較低，轉(zhuǎn)子上的一些零部件松動(dòng)。b.轉(zhuǎn)子的部分結(jié)構(gòu)剛度不足，接合面有差別，因此引起振動(dòng)，該情況主要會(huì)發(fā)生在落地軸承結(jié)構(gòu)或者輪子的支撐結(jié)構(gòu)。c.輪子所在的位置錯(cuò)誤，引起異常振動(dòng)，這種現(xiàn)象通常是因?yàn)榘惭b的精密度低、不符合技術(shù)要求、基礎(chǔ)沉降不均勻等因素引起的。d.汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在接近臨界的情況下，軸承座的振動(dòng)速度就會(huì)明顯提高。

（2）異常的被迫振動(dòng)：主要特點(diǎn)如下：a.汽缸持續(xù)膨脹，通暢性差，明確速度后，軸承座的振動(dòng)速度提高。b.聯(lián)軸器的螺栓松動(dòng)，改變了汽輪機(jī)的振動(dòng)以及負(fù)荷強(qiáng)度。c.在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，自身的振動(dòng)和晃動(dòng)幅度很容易失衡。d.汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)作時(shí)，不斷的摩擦?xí)箿囟忍岣?，出現(xiàn)變形和彎曲。e.勵(lì)磁電流等因素的影響會(huì)升高汽輪機(jī)的溫度，使其出現(xiàn)變形。f.轉(zhuǎn)子和軸承、隔板、密封等靜止件之間的間隙持續(xù)的產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦。

（3）自激振動(dòng)：a.軸承殼體的配合不足、軸承在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作過(guò)程中不斷的磨損、損傷，最終造成油膜振蕩。b.在高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子會(huì)形成汽流激振。

2.1.2 解決措施

引起汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因不同，檢修措施也不同。所以，檢修人員要認(rèn)真分析故障類(lèi)型、故障位置。（1）觀察汽輪機(jī)的振動(dòng)規(guī)律，如振動(dòng)幅度、頻率、相位。收集機(jī)組信息、汽輪機(jī)的日常運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)構(gòu)信息、維修記錄等信息。（2）在找到振動(dòng)規(guī)律、收集詳細(xì)信息后，認(rèn)真分析故障特點(diǎn)、產(chǎn)生故障的機(jī)理，并將分析結(jié)果作為維修的重要依據(jù)。（3）準(zhǔn)確的診斷故障，采取行之有效的方法減少故障的再發(fā)生次數(shù)。

2.2 超速

2.2.1 故障分析

汽輪機(jī)是一種以3000r/min的速度長(zhǎng)時(shí)間、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，動(dòng)力矩非常大。如果運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大幅度提高，轉(zhuǎn)子零部件的實(shí)際應(yīng)力嚴(yán)重超過(guò)預(yù)設(shè)值，造成軸承損壞、轉(zhuǎn)子斷裂、葉片甩脫等故障，如果問(wèn)題嚴(yán)重，整個(gè)汽輪機(jī)組都可能面臨完全報(bào)廢的情況。所以，汽輪機(jī)超速是一種危害很大的故障，而且還會(huì)給操作人員帶來(lái)危險(xiǎn)。

2.2.2 解決措施

（1）定期檢查汽輪機(jī)潤(rùn)滑油與抗燃油的品質(zhì)，保證油脂合格。（2）定期進(jìn)行汽門(mén)封閉性、閥門(mén)活動(dòng)性等試驗(yàn)，測(cè)試汽門(mén)的關(guān)閉時(shí)間，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)修理。（3）對(duì)汽輪機(jī)重要的儀器、儀表，尤其是轉(zhuǎn)速表的運(yùn)行情況進(jìn)行重點(diǎn)檢查。（4）明確汽輪機(jī)的主汽門(mén)和調(diào)速汽門(mén)有無(wú)卡澀問(wèn)題。（5）安裝“安全閥”，配備多個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)超速的自動(dòng)保護(hù)裝置。

2.3 凝汽器真空偏低

2.3.1 故障分析

凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵和抽氣裝置是組成凝汽器的主要部分，這也是汽輪機(jī)輔機(jī)的一些常見(jiàn)設(shè)備。真空凝汽設(shè)備通常裝置在汽輪機(jī)的排氣口，以保證汽輪機(jī)能夠自始至終通過(guò)蒸汽的膨脹來(lái)減小排氣壓力，大幅度提高汽輪機(jī)的熱效率。汽輪機(jī)還可以通過(guò)凝結(jié)器把排氣凝結(jié)成干凈的凝結(jié)水晶，以產(chǎn)生水資源，供鍋爐循環(huán)使用。凝汽器的真空度會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，如果改變了真空度，排汽的溫度也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，顯著提高了機(jī)組的故障率。轉(zhuǎn)子外界持續(xù)高溫的情況下，循環(huán)水的溫度也會(huì)升高，對(duì)凝汽器的吸熱量和冷凝溫度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，增加了排汽壓力，降低了凝汽器的真空度。還有真空氣密性和凝汽器結(jié)垢同樣會(huì)讓凝汽器的真空度降低。

2.3.2 解決措施

凝汽器氣密性差是汽輪機(jī)的常見(jiàn)故障，檢修時(shí)，首先要檢查凝汽器一側(cè)的安全性，有無(wú)出現(xiàn)漏氣。真空系統(tǒng)的漏氣情況可以通過(guò)停機(jī)灌水等方法來(lái)明確，定期檢查汽輪機(jī)的軸封和噴嘴，盡量減少漏氣點(diǎn)，提高抽汽效率。采用化學(xué)方法輕利凝汽器內(nèi)部的污垢，提高真空密封性。

2.4 油系統(tǒng)

2.4.1 故障分析

該故障主要發(fā)生在安裝過(guò)程中，比如雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，損傷了軸頸。油系統(tǒng)故障很可能會(huì)卡死汽輪機(jī)中的閥門(mén)，堵塞伺服系統(tǒng)的節(jié)流孔，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的日常運(yùn)行。

2.4.2 解決措施

維修油系統(tǒng)，需要做好清潔工作，尤其是軸瓦的清理，要分解各個(gè)油門(mén)，使用專(zhuān)業(yè)的清洗劑仔細(xì)的把冷油器、油箱清理干凈。汽輪機(jī)的油系統(tǒng)的主要功能是調(diào)速和軸承潤(rùn)滑，因此要清潔好油系統(tǒng)的管道，不讓雜質(zhì)進(jìn)入油系統(tǒng)損傷設(shè)備。故障維修完成后，還要通過(guò)油循環(huán)操作進(jìn)一步清洗油系統(tǒng)?？偠灾?，清潔對(duì)于油系統(tǒng)而言至關(guān)重要，只有按時(shí)清洗、更換過(guò)濾網(wǎng)，保證上面無(wú)雜質(zhì)，才能更好的保護(hù)油系統(tǒng)。

3 汽輪機(jī)主要部件的檢修

汽缸是汽輪機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)，汽缸的缸體主要由靜葉柵、轉(zhuǎn)子、隔板等部位組成。檢修汽缸時(shí)，要向下了解上、下汽缸的結(jié)構(gòu)和功能，比如汽缸內(nèi)部真空層的作用是阻擋空氣進(jìn)入。在充分了解汽缸的工作原理和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再采取科學(xué)的檢修措施。

（1）檢修汽缸時(shí)，不要破壞化裝板的噴漆，正確標(biāo)識(shí)裝配的序號(hào)，按順序擺放拆下的零部件。

（2）將高壓缸進(jìn)汽室金屬的溫度作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)汽缸的上缸溫度冷卻到120℃時(shí)，再拆卸汽輪機(jī)的保溫層。

（3）先拆卸定位銷(xiāo)，再拆卸汽缸的螺栓，不能讓螺栓出現(xiàn)彎曲或者毛刺現(xiàn)象。

（4）高缸進(jìn)汽一側(cè)的前幾級(jí)和導(dǎo)汽管的引出部位是最容易出現(xiàn)裂紋的位置，因?yàn)楦吒走M(jìn)汽側(cè)的前幾級(jí)蒸汽參數(shù)都比較高，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中又會(huì)出現(xiàn)交變應(yīng)力，所以檢修汽缸時(shí)要重點(diǎn)檢查這些位置，通過(guò)打磨補(bǔ)焊法可以修補(bǔ)裂紋。

（5）汽缸的變形程度、機(jī)組基礎(chǔ)的下沉情況都要以汽缸水平作為依據(jù)，測(cè)量汽缸的水平揚(yáng)度，需要完全清空汽缸的內(nèi)部才能測(cè)量，對(duì)照?qǐng)D紙來(lái)明確測(cè)量位置，并且要把這一位置清潔干凈，應(yīng)用0.01mm/m精度的合像水平測(cè)量，分別測(cè)量汽缸的前后、左右兩個(gè)方向。

（6）檢查汽缸的密閉性，要在空缸的狀態(tài)下進(jìn)行檢查。在自由狀態(tài)、擰緊1/3螺栓的情況下對(duì)汽缸結(jié)合面的間隙進(jìn)行測(cè)量。間隙的具體要求是：自由狀態(tài)下，無(wú)法塞入0.25mm的塞尺，擰緊1/3螺栓的狀態(tài)下，無(wú)法塞入0.05mm的塞尺。

（7）測(cè)量隔板和汽封洼窩的中心，汽缸處于半缸、全實(shí)缸兩個(gè)狀態(tài)下，隔板、汽封洼窩在垂直方向的變化都要進(jìn)行測(cè)量，調(diào)整通流間隙時(shí)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償徑向間隙。

（8）調(diào)整動(dòng)靜間隙，分別測(cè)量?jī)?nèi)外缸、隔板、隔板套、汽封套的定位鍵配合間隙，測(cè)量方法為內(nèi)外徑千分尺法，但考慮到測(cè)量隔板、汽缸、汽封套間隙應(yīng)采用推隔板法，所以調(diào)整時(shí)要保證出汽一側(cè)的密封性。測(cè)量汽封套和調(diào)整隔板的水平接合面間隙時(shí)，通常要在0.10mm以?xún)?nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述：汽輪機(jī)的運(yùn)行關(guān)系著發(fā)電廠供電的穩(wěn)定性，汽輪機(jī)的特點(diǎn)決定了它的故障發(fā)生率較高，本文分析了汽輪機(jī)的異常振動(dòng)、超速、凝汽器真空偏低和油系統(tǒng)的常見(jiàn)故障以及相應(yīng)的解決方案，希望能為相關(guān)工作與研究提供參考依據(jù)。

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