火電廠汽輪機(jī)常見(jiàn)故障診斷及檢修方法探究

賀 靜

（國(guó)能億利能源有限責(zé)任公司電廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300）

汽輪機(jī)是火力發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件，它的運(yùn)行是否正常，將直接影響到機(jī)組的工作狀況。汽輪機(jī)機(jī)電設(shè)備的失效將會(huì)阻礙火力發(fā)電，從而給人類(lèi)的生活、社會(huì)生產(chǎn)帶來(lái)不利的影響。由于機(jī)組的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，出現(xiàn)的故障種類(lèi)也比較多，因此，在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)充分關(guān)注機(jī)組的工作，并及時(shí)采取正確、有效的故障處理方法，以保證機(jī)組的安全。

1 火電廠汽輪機(jī)存在的主要故障分析

火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)出現(xiàn)故障如以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）機(jī)組凝汽器的真空度太低。凝汽器是汽輪機(jī)輔助設(shè)備中的一個(gè)重要部件，它還包括凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵和抽水泵。凝汽器主要在汽輪機(jī)排汽口設(shè)置和保持高真空度，這樣可以將進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸氣能量轉(zhuǎn)化為較小的廢氣壓力，從而提高了汽輪機(jī)的熱效率；同時(shí)，利用蒸汽透平排汽凝形成清潔的冷凝水，作為鍋爐供水，進(jìn)行再利用。在這些因素中，汽輪機(jī)凝汽器的排汽壓力是影響機(jī)組效率的主要因素。凝汽器的真空度對(duì)機(jī)組的運(yùn)行有很大的影響，當(dāng)真空度下降時(shí)，蒸汽溫度升高，機(jī)組振動(dòng)等問(wèn)題也會(huì)隨之發(fā)生，而且對(duì)溫度的影響也會(huì)越來(lái)越大。由于外部氣溫較高，循環(huán)水溫也較高，從而影響凝汽器的吸熱和凝結(jié)溫度，導(dǎo)致凝汽器內(nèi)部的真空度下降。總之，汽輪機(jī)凝汽器的真空氣密性、凝汽器的污垢等因素都是造成凝汽器真空度較低的主要因素。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題。在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組安裝時(shí)，或在中軸頸部位容易被異物侵入而引起軸頸刮痕，而機(jī)油系統(tǒng)的故障也會(huì)使汽輪機(jī)組中壓力主汽門(mén)伺服閥出現(xiàn)卡死、伺服機(jī)構(gòu)節(jié)流孔堵等問(wèn)題，對(duì)機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生了很大的影響。要重視對(duì)汽輪機(jī)油系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析和排除，以保證其安全、穩(wěn)定的工作。（3）透平機(jī)振動(dòng)異常。渦輪機(jī)的振動(dòng)是由于氣流激振、轉(zhuǎn)子熱變形和摩擦振動(dòng)等因素造成的。若為空氣激振，則會(huì)產(chǎn)生較多的低頻成分，或因操作參數(shù)而使振動(dòng)顯著增加；轉(zhuǎn)子的熱變形與轉(zhuǎn)子的溫度及蒸氣參數(shù)有很大關(guān)系，轉(zhuǎn)子的熱變形會(huì)導(dǎo)致一倍頻的振幅增大，當(dāng)冷機(jī)達(dá)到一定速度后，出現(xiàn)了異常的振動(dòng)；由于摩擦引起的抖動(dòng)、渦動(dòng)等，使轉(zhuǎn)子內(nèi)溫度不均勻，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的彎曲產(chǎn)生熱彈性彎曲。（4）透平機(jī)的轉(zhuǎn)速控制裝置的搖擺。由于汽輪機(jī)組的高壓調(diào)速汽門(mén)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)頻繁發(fā)生搖擺，導(dǎo)致軸瓦振動(dòng)增大，從而對(duì)機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。高壓調(diào)速汽門(mén)在工作過(guò)程中會(huì)發(fā)生搖擺，尤其是氣門(mén)的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致軸承的磨損。（5）汽輪機(jī)大軸彎曲故障。大軸彎曲故障主要有以下幾種：汽輪機(jī)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，汽輪機(jī)汽缸內(nèi)有金屬摩擦的聲音，汽封的前后位置有火花，推力瓦溫度和軸向位移指示值在推力軸承受損時(shí)分別升高和增大，存在大軸擾動(dòng)指示的裝置，大軸干擾指示值增大或超出極限范圍，汽缸的上、下汽缸間的溫差顯著增大等。

2 火電廠汽輪機(jī)常見(jiàn)故障分析

2.1 循環(huán)水泵故障

循環(huán)泵是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行中的失效將會(huì)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。節(jié)流調(diào)節(jié)技術(shù)在國(guó)內(nèi)大部分火力發(fā)電廠中都是以節(jié)流調(diào)節(jié)為主，它的缺點(diǎn)是節(jié)流調(diào)節(jié)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以它的調(diào)節(jié)效果并不能保證，也不能有效地控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速和工作狀況，很容易發(fā)生真空不穩(wěn)定現(xiàn)象，給機(jī)組甚至是火力發(fā)電系統(tǒng)帶來(lái)不利的影響，從而降低電力的穩(wěn)定性和可靠性。另外，由于機(jī)組負(fù)荷狀況對(duì)機(jī)組的影響較大，在低負(fù)載工況下，循環(huán)泵的工作效率會(huì)大幅下降，能耗也會(huì)相應(yīng)增加，從而降低了火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，因此，循環(huán)泵的故障應(yīng)得到有效的解決。

2.2 前置泵故障

前置泵泄漏是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的一種常見(jiàn)故障，其主要原因是設(shè)備的機(jī)械部件腐蝕。前置泵在使用過(guò)程中，必須要接觸到水，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，泵體的密封面會(huì)被腐蝕，再加上空氣等介質(zhì)的影響，會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，從而導(dǎo)致泄漏。泄漏故障的發(fā)生，會(huì)使操作的穩(wěn)定性下降，甚至?xí)l(fā)安全事故，危及員工的生命和健康。機(jī)械密封的動(dòng)靜圈接觸表面的磨損，除泄漏失效外，也是前置泵的主要失效原因[1]。

2.3 給水泵故障

火電廠汽輪機(jī)組給水泵的主要故障是機(jī)組在起動(dòng)前不能完全關(guān)機(jī)、熱控回路和機(jī)組的機(jī)械問(wèn)題等。首先是由于熱控回路的原因，當(dāng)給水泵熱控回路發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)規(guī)定的保護(hù)措施不能執(zhí)行，設(shè)備的反應(yīng)速度較慢，導(dǎo)致水泵不能正常掛閘，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，生產(chǎn)效率大打折扣；其次就是機(jī)器的問(wèn)題了，在長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，閥門(mén)的過(guò)濾器上會(huì)積累大量的灰塵和雜物，如果不及時(shí)的維護(hù)和清洗，就會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器的堵塞，從而導(dǎo)致水泵失效。

2.4 凝汽器真空度偏低

凝汽器是機(jī)組輔助凝器的重要部件，包括凝結(jié)水泵、抽氣裝置、循環(huán)泵等。火力發(fā)電廠汽輪機(jī)機(jī)組的凝汽器通常位于汽輪機(jī)出口，在運(yùn)行時(shí)，必須保證其處于較高的真空狀態(tài)，使汽輪機(jī)中的蒸氣能夠達(dá)到排出壓力，從而提高汽輪機(jī)的熱效率。真空度是影響冷凝器應(yīng)用的重要因素，如壓軸封斜口、軸封加熱器運(yùn)行市場(chǎng)、負(fù)壓部位泄漏、低壓油缸安全膜損壞等，都會(huì)引起凝汽器的真空度降低，從而造成排氣溫度的上升或者是機(jī)組異常振動(dòng)等情況。當(dāng)汽輪機(jī)的工作環(huán)境溫度升高時(shí)，凝汽器的真空度下降的不利效應(yīng)就會(huì)更加顯著，這是由于在高溫時(shí)，機(jī)組內(nèi)的循環(huán)水溫度也會(huì)相應(yīng)升高，從而影響凝汽器的吸熱，使凝汽器在高溫時(shí)凝結(jié)困難，從而使汽輪機(jī)的排氣壓力增大，從而使凝汽器內(nèi)的真空度不斷下降。造成真空度降低的主要因素是真空氣密性和凝汽器的結(jié)垢。

2.5 汽輪機(jī)異常振動(dòng)

在汽輪機(jī)運(yùn)行中，異常振動(dòng)是非常普遍的現(xiàn)象，產(chǎn)生異常振動(dòng)的原因多種多樣，其中氣流激振、摩擦振動(dòng)以及轉(zhuǎn)子受熱變形等因素占了大多數(shù)。在空氣激勵(lì)作用下，存在著大量的低頻成分，若不正確地設(shè)定操作參數(shù)，則會(huì)使裝置自身的振動(dòng)幅度顯著增加，從而產(chǎn)生不正常的振動(dòng)。摩擦振動(dòng)是指透平機(jī)內(nèi)各機(jī)械部件發(fā)生不正常的振動(dòng)，由于各部件的摩擦力而產(chǎn)生抖動(dòng)和渦動(dòng)，此時(shí)轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度發(fā)生了明顯的變化，在轉(zhuǎn)子的非均勻溫度作用下產(chǎn)生了熱彈性彎曲，從而導(dǎo)致了渦輪的異常振動(dòng)。引起轉(zhuǎn)子熱變形的主要因素是摩擦力，另外，蒸汽參數(shù)、轉(zhuǎn)子溫度等因素也會(huì)影響轉(zhuǎn)子的變形，轉(zhuǎn)子變形超過(guò)正常值時(shí)，其一倍頻振幅將明顯增大，而待機(jī)的冷態(tài)啟動(dòng)速度超過(guò)相應(yīng)的要求時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常。

3 汽輪機(jī)輔機(jī)檢修方法

3.1 循環(huán)水泵檢修

維修人員應(yīng)明確循環(huán)水泵的常見(jiàn)故障，并依據(jù)其故障類(lèi)型，確定其具體故障位置，以提高維修工作的效率。在正常的負(fù)載狀態(tài)下，循環(huán)水泵的出水量異常，極有可能是在冷凝器中。循環(huán)泵在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，很容易在凝汽器內(nèi)積累雜物，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致循環(huán)水量不足。在發(fā)生這種情況時(shí)，技術(shù)人員可以利用輔助抽氣機(jī)清除凝汽器中的污物，使循環(huán)泵的凝汽器出口恢復(fù)到真空狀態(tài)即可。在實(shí)際工作中，還可以適當(dāng)?shù)靥岣吣鞯乃?，保證循環(huán)水泵的供水量。操作閥是循環(huán)泵中的一個(gè)關(guān)鍵部分，它起到了調(diào)節(jié)冷卻水進(jìn)水量的作用，并能實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵的定速，從而保證了機(jī)組的正常工作。利用PLC、PID 等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套特殊的反饋控制系統(tǒng)，對(duì)水泵的工作狀況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，并對(duì)水量進(jìn)行微調(diào)，保證了汽輪機(jī)的正常工作，降低了故障的發(fā)生[2]。

3.2 前置泵檢修

火力發(fā)電廠應(yīng)建立科學(xué)、合理的設(shè)備維護(hù)制度，并針對(duì)不同的設(shè)備特性，選用合適的維修計(jì)劃和維修措施。前置泵的維修應(yīng)遵循周期規(guī)律，定期進(jìn)行維修，以保證其工作狀況的穩(wěn)定。軸承、機(jī)封、聚四氟乙烯襯墊等都會(huì)對(duì)泵體、管道密封件和其它密封件造成故障，維修人員會(huì)對(duì)泵體、管道密封件和其它密封件進(jìn)行更換，防止零件問(wèn)題影響到整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)發(fā)電廠規(guī)模、前置泵型號(hào)、工作強(qiáng)度等因素，維修周期分為一年、半年、季度、月、班次，不同階段的維修重點(diǎn)也各不相同，每個(gè)班次都要檢查前置泵軸承的潤(rùn)滑程度和進(jìn)出水的壓力，月檢修的重點(diǎn)在軸承潤(rùn)滑油情況，半年檢修是要對(duì)機(jī)械密封程度、泵軸承與井巷以及左右緊固部件的可靠性等進(jìn)行重點(diǎn)的檢查，并定期進(jìn)行前泵的年檢，檢查泵的磨損程度。維護(hù)人員要切實(shí)落實(shí)定期維護(hù)制度，嚴(yán)格按照維修方法，堅(jiān)持維修原則，排除設(shè)備部件的故障，保證其運(yùn)行的穩(wěn)定。

3.3 給水泵檢修

現(xiàn)代火力發(fā)電廠在工業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變和科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，對(duì)其進(jìn)行了全面的改造和再設(shè)計(jì)。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和降低生產(chǎn)成本，火力發(fā)電廠建立了一套科學(xué)、合理的設(shè)備監(jiān)測(cè)體系，保證了機(jī)組在正常工作狀態(tài)下的正常運(yùn)行，從而對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，給水泵的汽輪機(jī)不能正常工作，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作狀況造成影響，對(duì)電站的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。在設(shè)備監(jiān)測(cè)中，適當(dāng)?shù)厥褂脭U(kuò)展繼電器是非常重要的，因此，應(yīng)引起人們的廣泛關(guān)注。控制系統(tǒng)中的順序控制系統(tǒng)、水泵汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)、信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)之間的合理連接是影響系統(tǒng)使用效果的重要因素。熱控掛斷不合格是水泵機(jī)組的常見(jiàn)故障，因此，必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的日常管理。當(dāng)水泵透平符合熱控掛鎖要求時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)組的機(jī)械部件進(jìn)行有針對(duì)性的檢修，濾網(wǎng)是檢修中的重要環(huán)節(jié)，只有在濾芯正常情況下掛閘。

3.4 凝汽器真空度檢修

在汽輪機(jī)上，凝汽器的真空是很普遍的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)大部分的火力發(fā)電廠都是通過(guò)注水檢查來(lái)檢查冷凝器的真空。其主要做法是在真空系統(tǒng)停機(jī)和后部下冷凝器側(cè)注水，以檢測(cè)其滲漏，若有滲漏，則表示其密封性能受損，從而導(dǎo)致真空度較低。在實(shí)際的火力發(fā)電廠機(jī)輪機(jī)輔機(jī)的維修中，除了真空度較低以外，汽輪機(jī)的噴嘴和軸密封也是維修的重點(diǎn)，必須定期進(jìn)行定期的檢查和清洗，這樣才能徹底清除汽輪機(jī)組的漏油，一旦漏油狀況好轉(zhuǎn)，抽汽效率將大大提高。同時(shí)，采用化學(xué)除垢法對(duì)冷凝器進(jìn)行有效的處理，防止了冷凝器真空度降低的問(wèn)題。有經(jīng)驗(yàn)的維修人員可以對(duì)凝汽器進(jìn)行補(bǔ)焊、打磨，以提高其真氣，并根據(jù)自身的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的維修計(jì)劃，維修人員要對(duì)凝汽器進(jìn)行定期的維修，一旦發(fā)現(xiàn)故障，必須進(jìn)行相應(yīng)的維修和維修，以防止故障發(fā)生。

3.5 汽輪機(jī)異常振動(dòng)檢修

由于轉(zhuǎn)子熱變形、氣流激振和摩擦振動(dòng)等因素的影響，使得機(jī)組運(yùn)行時(shí)必須從異常振動(dòng)的具體狀況來(lái)推測(cè)其產(chǎn)生的原因。由于各種因素的不同，采用的維修方法也應(yīng)該有所不同，以保證維修工作的效率，達(dá)到維修目的。對(duì)由轉(zhuǎn)子熱變形造成的渦輪機(jī)故障，在檢查中發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)為摩擦振動(dòng)所致的異常振動(dòng)時(shí)，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)子的更換，在轉(zhuǎn)子更換后，對(duì)機(jī)組的工作狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果無(wú)異常振動(dòng)，則無(wú)需采取其他措施。轉(zhuǎn)子的熱變形也可引起渦輪的非正常振動(dòng)，其維修方法以摩擦振動(dòng)為依據(jù)。由于葉尖的氣流不穩(wěn)定，造成了渦輪機(jī)副機(jī)的氣流不均勻，從而引起了空氣的激振，進(jìn)而引起汽輪機(jī)的異常振動(dòng)[3]。

3.6 汽輪機(jī)嚴(yán)重積鹽的原因及檢修策略

水質(zhì)差或設(shè)備故障都會(huì)形成鹽垢，而鹽垢的生成會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的出力急劇降低。為了防止出現(xiàn)積鹽，除對(duì)水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督之外，還應(yīng)對(duì)飽和蒸氣、過(guò)熱蒸汽中的鹽分含量進(jìn)行監(jiān)控。在正常工作條件下，飽和蒸汽的含鹽率高于或接近于過(guò)熱蒸汽。當(dāng)減溫器的穿孔出現(xiàn)內(nèi)漏時(shí)，其鹽含量高于飽和水蒸氣。當(dāng)出現(xiàn)大量鹽漬時(shí)，必須首先拆卸渦輪氣缸，將轉(zhuǎn)子、隔板等懸掛起來(lái)，并采取噴砂和人工清除。若無(wú)法徹底清除，可用軟水或檸檬酸液沖洗。采用以下措施：（1）用軟水沖洗。用蒸氣將軟水加熱到85℃，然后用水泵從排氣管中的一根臨時(shí)管子打到汽缸體內(nèi)，再由變速閥排出，排到溝渠中，每隔半個(gè)小時(shí)檢測(cè)一下唾液中的鈉含量，當(dāng)唾液中的鈉含量接近時(shí)，就停止清洗。（2）用檸檬酸水沖洗。用檸檬酸稀釋到1.5%～2.0%，再添加0.35%二鄰甲基苯硫脲，用水蒸氣加熱到90～95℃，用氨氣快速調(diào)整 PH 值為3.5～4.0，再用水泵打進(jìn)氣缸，在氣缸中進(jìn)行1 小時(shí)的循環(huán)，使其保持恒溫。檸檬酸溶液清潔完畢后，應(yīng)將檸檬酸液用熱水浸泡至80℃以上，以便再次使用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽輪機(jī)的失效將直接影響到火力發(fā)電廠的其他設(shè)備的工作狀況，從而影響機(jī)組的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。有關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)渦輪的重視，對(duì)其進(jìn)行定期的維修，對(duì)其進(jìn)行定期的清洗，對(duì)其易損壞的部位要多加注意，并定期更換，盡量降低其失效的概率?；鹆Πl(fā)電廠必須在現(xiàn)有設(shè)備維修管理方式上進(jìn)行革新，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備故障檢修技術(shù)與管理方法，做好故障分析與總結(jié)，為今后的維修工作積累經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的技術(shù)培訓(xùn)，提升機(jī)組的技術(shù)素質(zhì)，使機(jī)組的維修工作得到全面的提升。