化工汽輪機(jī)技術(shù)改進(jìn)及故障排除方法分析

胡愈杰

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北 武漢 430000）

汽輪機(jī)是一種將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備。汽輪機(jī)也稱蒸汽透平發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動(dòng)力裝置，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)外做功。汽輪機(jī)是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，也用于冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、艦船動(dòng)力裝置中。汽輪機(jī)按照做功原理可分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)、反動(dòng)式汽輪機(jī)；按功能可分為凝汽式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)，供熱式汽輪機(jī)又可以分為：背壓式汽輪機(jī)、調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)；按照參數(shù)高低可以分為：低壓汽輪機(jī)、中壓汽輪機(jī)、高壓汽輪機(jī)、超高壓汽輪機(jī)、亞臨界壓力汽輪機(jī)、超臨界壓力汽輪機(jī)。汽輪機(jī)是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動(dòng)機(jī)。

1 汽輪機(jī)常用的振動(dòng)信息分析方法及典型圖譜

1.1 波形分析法

波形分析圖是汽輪機(jī)常用的振動(dòng)信息分析方法，典型的圖譜如圖1。

圖1

1.2 軸心軌跡分析法（見圖2）

圖2

1.3 頻譜分析法（見圖3）

圖3

2 化工汽輪機(jī)故障分析

2.1 脹差

化工汽輪機(jī)之所以產(chǎn)生脹差，是因?yàn)檗D(zhuǎn)子與氣缸之間存在著溫差。脹差的主要原因是由于汽輪機(jī)的氣缸和轉(zhuǎn)子在受熱和受冷時(shí)，其傳遞系數(shù)存在著一定的差異。正脹差是由于機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的暖機(jī)時(shí)間太短，負(fù)脹差是由于負(fù)荷迅速下降。脹差過大導(dǎo)致汽輪機(jī)遠(yuǎn)轉(zhuǎn)過程中機(jī)械受損，造成震動(dòng)過大，影響汽輪機(jī)的使用，影響設(shè)備的加工生產(chǎn)。損壞機(jī)器，因此在機(jī)器運(yùn)行中注意脹差。

2.2 脹差控制的要點(diǎn)

在汽輪機(jī)運(yùn)行中，要注意脹差的控制，做到加熱時(shí)間足夠長(zhǎng)，負(fù)載不要太大，保證機(jī)器不驟開、不驟停，起動(dòng)過程中速度要緩慢，盡量不進(jìn)行熱汽起動(dòng)。針對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行控制，避免與室溫相差太大。

3 脹差變化對(duì)運(yùn)行的影響

3.1 機(jī)器不同狀況下脹差的變化

機(jī)器在不同狀態(tài)下，脹差的變化也不同。主要存在以下幾種情況：正常啟動(dòng)的過程中，不會(huì)出現(xiàn)較大的脹差值。在汽輪機(jī)異常運(yùn)行時(shí)，脹差也會(huì)發(fā)生變化。汽輪機(jī)正常停止運(yùn)行，脹差值的變化不會(huì)太大。

3.2 脹差的變化對(duì)汽輪機(jī)的影響

脹差的變化隨著機(jī)器的運(yùn)行可能發(fā)生變化，脹差值太大意味著機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)有問題，長(zhǎng)期下去將導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生故障，對(duì)機(jī)器的壽命產(chǎn)生危害，影響機(jī)器的使用。

4 汽輪機(jī)脹差的控制對(duì)策

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，為了使得正常運(yùn)行，需要對(duì)脹差進(jìn)行穩(wěn)定控制。

（1）合理選擇啟動(dòng)參數(shù)。在機(jī)器進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，合理選擇機(jī)器零部件的啟動(dòng)參數(shù)，保證啟動(dòng)過程中機(jī)器的穩(wěn)定性，使得機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)行，延遲機(jī)器的使用壽命。汽輪機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，嚴(yán)格選擇啟動(dòng)參數(shù)，以免啟動(dòng)產(chǎn)熱過多，造成機(jī)器的損壞。熱是導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生破壞的主要因素，因此，使用過程中注意機(jī)器的產(chǎn)熱問題，控制啟動(dòng)參數(shù)就是控制產(chǎn)熱問題。

（2）軸封抽汽適當(dāng)使用。汽輪機(jī)在工作中產(chǎn)熱產(chǎn)汽，因此在運(yùn)行中要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行抽汽，使得機(jī)器的溫度降下去，再繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，不至于由于溫度太高而造成零部件的損壞。汽輪機(jī)產(chǎn)熱造成零部件溫度的上升，影響部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此要及時(shí)地調(diào)整。熱是導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生破壞的主要因素，因此使用過程中注意機(jī)器的產(chǎn)熱問題，軸封抽汽適當(dāng)使用有利于控制產(chǎn)熱問題。

（3）沖轉(zhuǎn)過程中及時(shí)調(diào)整向空排氣閥開度。沖轉(zhuǎn)過程中，要根據(jù)氣體的產(chǎn)生及時(shí)調(diào)整排氣閥的開度，在氣體產(chǎn)生較多時(shí)，調(diào)大排氣閥的開度，以防壓強(qiáng)過大，造成機(jī)器發(fā)生事故，及時(shí)將多余的氣體排出。氣體的壓強(qiáng)過大，在機(jī)器使用中危害過大，對(duì)機(jī)器各部分零件造成傷害。熱是導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生破壞的主要因素，因此使用過程中注意機(jī)器的產(chǎn)熱問題，沖轉(zhuǎn)過程中，及時(shí)調(diào)整向空排氣閥開度就是控制產(chǎn)熱問題。

（4）盡量縮短并網(wǎng)時(shí)間。

（5）及時(shí)將各部分的汽封漏氣放進(jìn)去。

5 汽輪機(jī)熱耗

在汽輪機(jī)的使用過程中，熱耗是十分重要的因素，汽輪機(jī)組的熱耗是指汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行性能，當(dāng)汽輪機(jī)首次被使用的時(shí)候，熱耗的計(jì)算是十分重要的，在汽輪機(jī)進(jìn)行檢修的時(shí)候，熱耗是檢測(cè)檢修是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。熱耗的計(jì)算公式如下：

式中，HRM為試驗(yàn)熱耗率，kJ/k Wh；PST為發(fā)電機(jī)端凈功率，MW；GMS為主蒸汽流量，t/h；hMS為高壓缸進(jìn)汽焓，kJ/kg；GHRH為熱再熱蒸汽流量，t/h；hHRH為熱再熱蒸汽流量焓值，kJ/kg；GFFW為省煤器入口給水流量，t/h；hFFW為省煤器入口給水流量焓值，kJ/kg；GCRH為冷再熱蒸汽流量，t/h；hCRH為冷再熱蒸汽流量焓值，kJ/kg；GRHS為再熱減溫水流量，t/h；hRHS為再熱減溫水流量焓值，kJ/kg；GSHS為過熱器減溫水流量，t/h；hSHS為過熱器減溫水流量焓值，kJ/kg。

6 汽輪機(jī)使用過程中常見故障分析

6.1 轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子在安裝過程中，不符合規(guī)則，安裝不正確導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)開始前就有問題。轉(zhuǎn)子的材料制造不均衡，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡。轉(zhuǎn)子裝配過程中，缺乏經(jīng)驗(yàn)，使得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)配不正確，造成轉(zhuǎn)子的不平衡。轉(zhuǎn)子不平衡導(dǎo)致在運(yùn)轉(zhuǎn)中造成零部件的損傷，使得機(jī)器產(chǎn)熱嚴(yán)重，造成機(jī)器的損壞，對(duì)于機(jī)器壽命產(chǎn)生影響。在轉(zhuǎn)子的安裝過程中，注意轉(zhuǎn)子平衡安裝。

6.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

聯(lián)軸器不對(duì)中與軸承不對(duì)中導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不對(duì)中，導(dǎo)致運(yùn)行中發(fā)生事故。轉(zhuǎn)子對(duì)中，才能保證機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中的穩(wěn)定性，如果轉(zhuǎn)子不對(duì)中，將會(huì)對(duì)機(jī)器的使用產(chǎn)生危害，因此，要注意機(jī)器轉(zhuǎn)子的對(duì)中問題，讓專業(yè)人員進(jìn)行裝備與判斷。在轉(zhuǎn)子的安裝過程中，注意轉(zhuǎn)子對(duì)中安裝。

6.3 動(dòng)靜碰磨

高速轉(zhuǎn)動(dòng)的部件與靜止不動(dòng)的部件相互接觸，導(dǎo)致高速運(yùn)動(dòng)的物件產(chǎn)生的熱量對(duì)靜止不動(dòng)的部件造成傷害。例如，軸在不停地高速運(yùn)轉(zhuǎn)著，產(chǎn)生的熱量特別大而且沒有及時(shí)的排放，當(dāng)軸與其他部件發(fā)生接觸時(shí)，會(huì)將高溫?zé)醾鹘o其他靜止的部件，導(dǎo)致其他部件受熱嚴(yán)重，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的使用。因此安裝過程中，注意轉(zhuǎn)動(dòng)件與靜止件的安裝，避免轉(zhuǎn)動(dòng)件與靜止件間的接觸。

6.4 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油

轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油導(dǎo)致油膜形成，對(duì)散熱產(chǎn)生影響。導(dǎo)致機(jī)器發(fā)熱嚴(yán)重，造成機(jī)器的損壞。油膜對(duì)熱的散出有一定的影響，因此當(dāng)油膜形成，造成熱散不去，將導(dǎo)致機(jī)器溫度過高，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中因受熱而被破壞，導(dǎo)致機(jī)器的損壞，影響企業(yè)的生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)，嚴(yán)重是可能造成人員的傷害與經(jīng)濟(jì)的損失。熱是導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生破壞的主要因素，因此使用過程中注意機(jī)器的產(chǎn)熱問題，及時(shí)地進(jìn)行散熱，避免造成機(jī)器的損壞。

7 常見故障解決措施

培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才，對(duì)各種事故進(jìn)行解決。在機(jī)器購(gòu)買階段，專業(yè)人才進(jìn)行購(gòu)買。考察機(jī)器及其部件的安全度，采用新型技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，在機(jī)器發(fā)生危險(xiǎn)之前進(jìn)行提醒，在危險(xiǎn)發(fā)生后，及時(shí)采取措施解決。檢查轉(zhuǎn)子是否平衡，如果不平衡，采取措施將轉(zhuǎn)子平衡運(yùn)行，檢查轉(zhuǎn)子是否對(duì)中，檢查高速運(yùn)轉(zhuǎn)的部件是否與靜止的部件相互接觸，檢查轉(zhuǎn)子中心孔是否進(jìn)油。使用新型設(shè)備，對(duì)汽輪機(jī)的產(chǎn)熱進(jìn)行控制，使用新型設(shè)備，保障各部分的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。培養(yǎng)后備人才，進(jìn)行維修。

檢查是否脹差的影響，在汽輪機(jī)運(yùn)行中，要注意脹差的控制，做到加熱時(shí)間足夠長(zhǎng)，負(fù)載不要太大，保證機(jī)器不驟開、不驟停，起動(dòng)過程中速度要緩慢，盡量不進(jìn)行熱汽起動(dòng)。針對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行控制，避免與室溫相差太大。從而在啟動(dòng)時(shí)合理選擇啟動(dòng)參數(shù)，在機(jī)器進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，合理選擇機(jī)器零部件的啟動(dòng)參數(shù)，保證啟動(dòng)過程中機(jī)器的穩(wěn)定性，使得機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)行，延遲機(jī)器的使用壽命。汽輪機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，嚴(yán)格選擇啟動(dòng)參數(shù)，以免啟動(dòng)產(chǎn)熱過多，造成機(jī)器的損壞。軸封抽汽適當(dāng)使用，汽輪機(jī)在工作中產(chǎn)熱產(chǎn)汽，因此在運(yùn)行中要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行抽汽，使得機(jī)器的溫度降下去，再繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，不至于由于溫度太高而造成零部件的損壞。汽輪機(jī)產(chǎn)熱造成零部件溫度的上升，影響部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此要及時(shí)地調(diào)整。沖轉(zhuǎn)過程中及時(shí)調(diào)整向空排氣閥開度，沖轉(zhuǎn)過程中，要根據(jù)氣體的產(chǎn)生及時(shí)調(diào)整排氣閥的開度，在氣體產(chǎn)生較多時(shí)，調(diào)大排氣閥的開度，以防壓強(qiáng)過大，造成機(jī)器發(fā)生事故，及時(shí)將多余的氣體排出。盡量縮短并網(wǎng)時(shí)間，及時(shí)將各部分的汽封漏氣放進(jìn)去，從而保證機(jī)器的正常運(yùn)行。

8 結(jié)語

在汽輪機(jī)運(yùn)行中，要注意各部件之間的問題，注意汽輪機(jī)的散熱問題，保證汽輪機(jī)可以長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行，保證機(jī)器及人員財(cái)產(chǎn)的安全。