火電廠汽輪機運行故障處理技術(shù)探討

北京國電電力有限公司上灣熱電廠 徐茂森

為進一步提高設(shè)備運行穩(wěn)定性，火電廠需要結(jié)合當下的發(fā)展需求，對汽輪機的運行故障進行深入研究，引入科學(xué)合理的故障處理技術(shù)，提高汽輪機運維工作質(zhì)量以保障發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。本文以某火電廠為例，對電廠汽輪機運行故障處理技術(shù)進行探討。

1 火電廠汽輪機概述及運行故障處理技術(shù)應(yīng)用要點

汽輪機屬于火力發(fā)電過程中的關(guān)鍵動力構(gòu)成要素，屬于旋轉(zhuǎn)式動力機械，為有效維持發(fā)電系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，需要保障汽輪機的工作質(zhì)量。與其他機械設(shè)備相比，汽輪機的功率相對較大，并且具有使用壽命更長、單機效率更高的應(yīng)用優(yōu)勢，在當前火電廠經(jīng)營過程中，汽輪機屬于適用范圍較廣的原動型裝置設(shè)備。在汽輪機的工作過程中，相關(guān)設(shè)備能夠發(fā)揮驅(qū)動和供熱的基本作用，在汽輪機的工作支持下進行火力發(fā)電時，可有效將電能轉(zhuǎn)換為機械能，同時可高效驅(qū)動其他設(shè)備設(shè)施實現(xiàn)健康運轉(zhuǎn)，從而提高電能生產(chǎn)效率。與此同時，汽輪機在工作過程中通過抽氣和排氣會攜帶大量熱能，在合理操作作用下，汽輪機能夠?qū)ιa(chǎn)生活進行供熱。

總體而言，汽輪機能夠被分為轉(zhuǎn)子和靜子兩個主要組成部分，其中轉(zhuǎn)子是指轉(zhuǎn)動的部件，靜子是指固定部件。對轉(zhuǎn)子和靜子進行進一步的細分，轉(zhuǎn)子當中包括主軸、葉柵、葉輪等構(gòu)件；靜子則包括蒸汽室、噴嘴室、軸承、氣缸等構(gòu)成部分。

在維持火電廠汽輪機正常運行過程中，引入故障處理技術(shù)時，應(yīng)注意從汽輪機軸承的運行、維護以及熱力測定等角度出發(fā)進行技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃。工作人員在實踐過程中，應(yīng)從宏觀角度對火電廠內(nèi)部汽輪機的運行問題進行全方位的分析和深度挖掘，在明確具體的汽輪機運行故障前提下，有效利用技術(shù)手段控制汽輪機熱耗情況，進一步推進汽輪機組熱效率提高，在日常技術(shù)應(yīng)用期間，注意對油系統(tǒng)進行及時清潔，有效保障系統(tǒng)的管道潔凈度，從而避免設(shè)備設(shè)施因為雜質(zhì)流入軸承而出現(xiàn)損壞[1]。

在提高故障處理技術(shù)應(yīng)用效果的過程中，相關(guān)人員應(yīng)注意對汽輪機的整體運行系統(tǒng)進行優(yōu)化更新，有效提高汽輪機運行系統(tǒng)的綜合性能，降低系統(tǒng)運轉(zhuǎn)期間故障發(fā)生概率，在技術(shù)應(yīng)用過程中注意科學(xué)管控鍋爐運行，及時有效進行氧化皮處理工作，以保障工作人員生命安全，也可從根源上提高鍋爐材質(zhì)的抗氧性能，從而為汽輪機運行系統(tǒng)總體質(zhì)量的提升夯實基礎(chǔ)。

2 某火電廠汽輪機運行故障分析

2.1 異常振動

汽輪機的異常振動故障主要由氣流和轉(zhuǎn)子受熱變形兩項影響因素引發(fā)。具體來看，在汽輪機的運轉(zhuǎn)過程中，如果氣流在流動期間出現(xiàn)低頻分量大現(xiàn)象，那么汽輪機的運行狀態(tài)將會出現(xiàn)明顯的變化情況，相關(guān)運行參數(shù)也會隨之發(fā)生波動，由此汽輪機振動增幅將會顯著變化，從而對汽輪機正常運轉(zhuǎn)造成不良影響。與此同時，發(fā)生氣流紊亂情況時，汽輪機的轉(zhuǎn)子葉片末端將會存在不均衡的氣流，從而影響轉(zhuǎn)子正常轉(zhuǎn)動，進而引發(fā)汽輪機異常振動。

如某電廠機組額定負荷660MW，采用定—滑—定和定壓方式運行。該機組在前次停機過程中惰走時間約2.5h，明顯偏長。結(jié)合現(xiàn)場情況進行故障分析，機組在首次啟動過程中盤車抽真空時未發(fā)生異常沖動，但從第二次啟動開始，異常波動現(xiàn)象一直存在，表明在第一次以后的沖轉(zhuǎn)過程中有蒸汽進入汽輪機，沖動轉(zhuǎn)子使轉(zhuǎn)子異常加速。參考首次啟動過程中盤車軸封的實際磨損情況和具體的軸封壓力、溫度等數(shù)據(jù)信息進行故障研究不難發(fā)現(xiàn)，在盤車首次啟動抽真空期間，雖然未發(fā)生異常振動，但是汽輪機的軸封很有可能已經(jīng)存在磨損情況。

由此，在二次啟動過程中出現(xiàn)蒸汽進入汽輪機做功的狀況。開展進一步的精細化研究可知，中壓后軸封漏汽比較嚴重、沖轉(zhuǎn)真空水平相對較高的條件下，具備較強做功能力的蒸汽將會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生影響作用，引發(fā)轉(zhuǎn)子沖轉(zhuǎn)問題，從而使轉(zhuǎn)速下降時間持續(xù)性提升，導(dǎo)致故障發(fā)生。究其原因，在溫度及蒸汽等外部因素的影響下，轉(zhuǎn)子工作中的溫度水平將超過汽輪機冷態(tài)啟動定速要求，進而進一步擴大異常振動故障。

2.2 調(diào)速系統(tǒng)故障

與其他故障問題相比，調(diào)速系統(tǒng)故障的發(fā)生率相對更加頻繁，從汽輪機的運行角度進行分析，在設(shè)備工作期間，氣門擺動運行時汽輪機的軸瓦振動現(xiàn)象明顯，汽輪機的運動頻率逐漸提升的前提條件下，振動嚴重性將會越來越高，由此汽車調(diào)速系統(tǒng)的運行安全性和穩(wěn)定性都會受到威脅。具體來看，在設(shè)備運轉(zhuǎn)期間，發(fā)生的調(diào)速系統(tǒng)故障主要體現(xiàn)在汽輪機運行啟動難度有所提升，定子轉(zhuǎn)動過程中的擺動幅度過大。

與此同時，在調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)問題的情況下，汽輪機主泵口的油壓在運行期間將會出現(xiàn)瞬間增大現(xiàn)象，同時主泵口油壓還會出現(xiàn)無規(guī)律起落的現(xiàn)象。另外，在調(diào)速系統(tǒng)無法發(fā)揮作用的背景條件下，高壓調(diào)速閥門將無法有效工作，且會出現(xiàn)幅度較大的左右擺動情況，在嚴重情況下，甚至?xí)蛊啓C的軸瓦受到損害。

2.3 凝汽器真空故障

冷凝器屬于汽輪機結(jié)構(gòu)當中的重要內(nèi)部組成部分，在汽輪機運行期間，冷凝器的實際工作情況與汽輪機熱效率之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系，而凝汽器則對汽輪及排氣口的真空度維持情況有著直接影響作用。因此，在汽輪機出現(xiàn)凝汽器故障后，排氣口真空度在汽輪機運行過程中將會逐漸下降，進而影響汽輪機的正常工作[2]。除此之外，在高溫條件下，利用汽輪機時凝汽器的真空度維持作用重要性更加顯著，而在此情況下，如果凝汽器真空密封效果不佳，自然會使汽輪機運行效率大打折扣。

2.4 積鹽問題

在汽輪機運行過程中，積鹽問題的發(fā)生率也相對較高，隨著汽輪機的運行持續(xù)時間延長，機械設(shè)備當中出現(xiàn)的鹽垢將會越來越重。在汽輪機日常使用期間，如果未能及時對外部積鹽進行徹底清理，將會使汽輪機在后續(xù)的運行過程中受到更大的負擔，從而使機械設(shè)備出現(xiàn)損壞。通常情況下，解決延期問題需要從日常維護和管理入手。但是，由于部分工作人員在故障處理期間不夠重視鹽垢處理任務(wù)，導(dǎo)致定期清理不到位等問題顯著，汽輪機內(nèi)部鹽垢極大地影響了機器運行效率，從而使火電廠生產(chǎn)質(zhì)量有所降低。

2.5 油系統(tǒng)故障

汽輪機組油系統(tǒng)故障，往往會在汽輪機例行檢修的過程中被發(fā)現(xiàn)，主要特征是汽輪機的軸頸、軸瓦等處的磨損情況較嚴重，增加汽輪機軸頸表面粗糙度。如果不能對汽輪機組油系統(tǒng)的故障進行及時處理，汽輪機繼續(xù)使用，會使汽輪機的整體系統(tǒng)停機，所產(chǎn)生的危害性更大。

如某機組負荷867MW時，鍋爐MFT動作，機組跳閘。隨后，進行檢測時當主機轉(zhuǎn)速低于510rpm，6A、B頂軸油泵聯(lián)啟，就地確認油壓及泵運行正常；主機轉(zhuǎn)速降至120rpm，盤車電磁閥聯(lián)開正常；主機轉(zhuǎn)速降至60rpm，就地檢查發(fā)現(xiàn)盤車液壓馬達轉(zhuǎn)動聲音微弱，立即手動開大供油手動門，但主機轉(zhuǎn)速仍緩慢下降；調(diào)試、工程、監(jiān)理各方立即就地檢查，確認盤車工作不正常。對引發(fā)故障的原因分析，配流盤回油室內(nèi)存在很多鑄造砂粒，造成配流盤與回油室配合接合面磨損，進油孔與回油腔室密封圈磨損，配流盤卡澀使其與傳動桿之間的傳動鍵槽磨損。

當前，一些火電廠汽輪機應(yīng)用時產(chǎn)生的軸頸、軸瓦磨損問題，主要是因為汽輪機油系統(tǒng)有機械雜質(zhì)，隨著汽輪機運行，機械雜質(zhì)會分布在各個區(qū)域中，使軸頸、軸瓦磨損較嚴重。

3 某火電廠汽輪機運行故障處理技術(shù)應(yīng)用方式

3.1 異常振動處理

對異常振動故障進行處理時，工作人員應(yīng)基于異常振動問題誘因，針對性地采取措施開展依據(jù)性較強的故障處理工作，有效發(fā)揮故障處理技術(shù)的優(yōu)勢作用。在技術(shù)應(yīng)用期間，操作人員首先應(yīng)對汽輪機進行關(guān)停，確保汽輪機完全停止運行之后，結(jié)合以往的故障檢修經(jīng)驗和汽輪機日常運行情況進行綜合分析，從而找準引發(fā)異常振動的主要原因，基于故障根源對癥下藥，有效落實技術(shù)手段解決問題[3]。

在處理故障的過程中，技術(shù)操作人員需要注意根據(jù)故障嚴重程度，對機組給水量和高壓調(diào)節(jié)汽閥實際工作情況進行科學(xué)調(diào)整，有效維持機組內(nèi)部穩(wěn)定狀態(tài)，降低氣流激振引發(fā)的負荷問題，從而避免異常振動再次發(fā)生。除此之外，工作人員應(yīng)充分掌握汽輪機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本運行原理，在此基礎(chǔ)上，針對轉(zhuǎn)子問題原因，采取更換機組轉(zhuǎn)子等方式解決振動問題。

3.2 調(diào)速系統(tǒng)故障處理

在解決調(diào)速系統(tǒng)故障時，應(yīng)將目光落在汽輪機設(shè)計工作環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)在工作過程中明確了解汽輪機的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，對輸油管路和油動機系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進行充分了解，在此基礎(chǔ)上從設(shè)計層面對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的管路進行優(yōu)化改良，在根源上降低后續(xù)設(shè)備運轉(zhuǎn)期間的調(diào)速系統(tǒng)故障發(fā)生率。當然，在處理調(diào)速系統(tǒng)故障時，還應(yīng)注意提高油的篩選工作質(zhì)量，盡可能在選油期間引入優(yōu)質(zhì)油投入使用，并且應(yīng)在汽輪機工作過程中對油過濾裝置進行定期檢查，避免油過濾裝置因為油的質(zhì)量較差，或裝置自身發(fā)生損壞等問題，引發(fā)調(diào)速系統(tǒng)整體故障。

3.3 凝汽器真空故障處理

在針對凝汽器發(fā)生的真空故障采取處理技術(shù)時，工作人員應(yīng)結(jié)合日常預(yù)防措施，對凝汽器的真空度進行定期檢測分析，并對檢測結(jié)果進行清晰記錄，使故障處理技術(shù)操作人員能夠在進行維修保養(yǎng)時，根據(jù)凝汽器定期檢測結(jié)果開展工作分析。當然，在處理凝汽器真空故障時，也應(yīng)對引發(fā)凝汽器真空度不足的主要原因進行篩查，進而針對性地采取科學(xué)措施處理故障問題。另外，在解決凝汽器的真空故障時，還應(yīng)從污垢清理角度出發(fā)，根據(jù)汽輪機的組成材料，選取合適的化學(xué)試劑進行適當清理，使凝汽器的銅管能夠處于暢通狀態(tài)。

3.4 積鹽問題處理

要想解決積鹽故障，工作人員應(yīng)從積鹽現(xiàn)象的預(yù)防角度出發(fā)，進行技術(shù)落實。例如，相關(guān)人員應(yīng)在工作中對汽輪機的水質(zhì)標準進行嚴格監(jiān)督管理。在日常機械使用期間，對汽輪機的飽和蒸汽機過濾蒸汽中的鹽分含量進行實時測定，借此將汽輪機飽和蒸汽中的鹽含量控制在正常范圍內(nèi)?？傊诮鉀Q積鹽問題時，首先確定鹽分控制標準，并以此為依據(jù)，對汽輪機內(nèi)部的鹽含量情況進行實時監(jiān)控，進而有效避免基巖問題的產(chǎn)生。

3.5 機組油系統(tǒng)故障處理

最后，解決機組油系統(tǒng)故障問題時，應(yīng)從提高檢修過程清潔度角度出發(fā)，對軸瓦和相關(guān)零件進行科學(xué)的清理，有效保障各零件的讓你整潔程度利用清洗劑和面粉團等，去除各部件死角位置的垃圾部件清潔度合格的前提下，進行安裝及檢修等各項操作。

與此同時，也應(yīng)對軸承箱和油系統(tǒng)管道等結(jié)構(gòu)進行徹底清理，根據(jù)不同組成部分的構(gòu)成特點，選取合適的清潔劑開展清潔工作，以保障零件的潔凈度，從而有效規(guī)避系統(tǒng)故障問題。當然，在油系統(tǒng)故障處理期間，也應(yīng)基于系統(tǒng)的整體運行特點，采取相應(yīng)的監(jiān)督技術(shù)手段，在系統(tǒng)正式運轉(zhuǎn)前，利用專業(yè)技術(shù)進行全面檢測，有效控制油循環(huán)沖洗和過濾工作質(zhì)量，從而降低設(shè)備運行期間機組油系統(tǒng)故障發(fā)生率。