電廠汽輪機常見故障分析及處理對策研究

文/蔡海東 洪文濤，浙江杰特優(yōu)動力機械有限公司

1 引言

在火力發(fā)電廠中，汽輪機屬于一重要發(fā)電設(shè)備，由于其運行效能的高低會對整個系統(tǒng)運行的安全性及經(jīng)濟性產(chǎn)生直接影響，介紹汽輪機主要工作原理及其分類，分析其常見故障，并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，提出相應(yīng)處理對策，以期有助于人們更及時更高效地解決各種汽輪機運行故障，更好地保障電廠汽輪的安全、高效運行。

2 汽輪機工作原理及其分類

汽輪在火力發(fā)電廠中承擔(dān)著將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械能的重要任務(wù)，在電廠中占有重要地位。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，汽輪機主要依靠的是高溫高壓蒸汽具有的內(nèi)能來推動汽輪機葉片發(fā)生旋轉(zhuǎn)，以把熱能進一步轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機械能，讓該機械能來推動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，以生成電能。在實際生產(chǎn)中，依據(jù)汽輪機結(jié)構(gòu)的不同，工作原理的差異以及熱力特性等不同，可把汽輪機分為不同種類，具體如下。（1）依據(jù)汽輪機實際結(jié)構(gòu)的不同，可把汽輪機分為單級與多級汽輪機、單缸與多缸汽輪機以及單軸與雙軸汽輪機。（2）依據(jù)各汽輪機實際工作原理的不同，可把汽輪機分為沖動式汽輪機、反動式汽輪機以及速度式汽輪機，這幾種汽輪機蒸汽實際膨脹位置也會有所不同，其中對于沖動式汽輪機而言，其蒸汽膨脹位置主要為各級碰嘴處及靜葉部位;對于反動式汽輪機而言，其蒸汽在靜葉及動葉中都會發(fā)生膨脹;而對于速度式汽輪機而言，其屬于一種先讓蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹后產(chǎn)生動能，然后再讓這些動能作用于動頁上的汽輪機。（3）依據(jù)汽輪機熱力特性的不同，可把汽輪機細分為:蒸汽式汽輪機、供熱式汽輪機、背壓式汽輪機、抽汽式汽輪機以及飽和蒸汽式汽輪機。

3 汽輪機運行中常見故障及處理技術(shù)

3.1 凝汽器真空度嚴重下滑

汽輪機組在實際運行作業(yè)中，其裝設(shè)的凝汽器所起作用較大，凝汽器的運行情況，不僅會影響到整個汽輪機組運行的安全性及可靠性，而且還會嚴重影響到汽輪機系統(tǒng)工作的經(jīng)濟性，如當(dāng)汽輪機凝汽器出現(xiàn)1%的下降后，實際運行作業(yè)中就會出現(xiàn)0．6%～1%的熱耗增加。當(dāng)汽輪機存在真空下降故障時，應(yīng)及時了解汽輪機的運行情況，根據(jù)出現(xiàn)的故障情況，對故障類型進行有效判定，并對真空下降的故障原因進行分析，采取必要的措施。對于不能及時或徹底解決的故障類型，就必須依照電廠相關(guān)設(shè)備管理的要求和規(guī)定，將汽輪機的工作負荷量降低到最小，從而防止汽輪機真空持續(xù)下降。

3.2 汽輪機超速故障問題的預(yù)防與處理

對于汽輪機超速的問題，首先需要檢查超速保護裝置，必須嚴格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求在機組啟動前進行超速保護試驗，保障裝置能正常投入運行；若無法確保超速保護能正常運行，則嚴禁啟動機組，并查明故障原因。另外，需要定期對汽門的活動情況進行檢查，對于大修后的汽輪機機組應(yīng)檢查其汽門的密封性；設(shè)備再次啟動時，必須進行機組甩負荷試驗，通常機組在冷態(tài)狀態(tài)下啟動應(yīng)帶25%～30%的負荷；危急保安器的充油試驗應(yīng)在汽輪機機組運行2000h后進行。

3.3 振動故障

3.3.1 油膜震蕩故障

此種震蕩現(xiàn)象主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)軸跳動較強，當(dāng)跳動嚴重時可能還會影響到機組主軸外露部分。對于這種故障其主要產(chǎn)生原因為:當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子于軸承油膜上進行高速旋轉(zhuǎn)作業(yè)時，因受較大載荷影響對其初始穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞所致。具體我們可用下述幾種方法進行解決:①降低轉(zhuǎn)子與軸承間的摩擦力。②嚴格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來選用壓力合格，溫度達標(biāo)的潤滑油。③想方設(shè)法減小潤滑動力粘度。④壓縮軸與瓦之間間隙或把上軸瓦軸承合全寬度擴大。⑤盡力縮減軸頸及軸瓦間的實際接觸角度。

2.3.2 摩擦振動故障

當(dāng)汽輪機發(fā)生摩擦振動故障后，可能引發(fā)部分分頻分量、倍頻分量還有高頻分量現(xiàn)象，有時還會出現(xiàn)波形削頂現(xiàn)象，若在實際生產(chǎn)中，若摩擦振動持續(xù)時間過長的話，還有可能會帶來渦動現(xiàn)象。對于此種振動，其發(fā)生原因主要為:當(dāng)汽輪機經(jīng)長期運行后，可能會出現(xiàn)高溫現(xiàn)象以及高應(yīng)力現(xiàn)象，這些現(xiàn)象破壞了汽輪機的葉柵部件、葉輪部件、主軸或聯(lián)軸器所致，可能使它們出現(xiàn)彎曲變形，把初始的平衡態(tài)破壞了，以致最終引發(fā)異常振動故障。在實際生產(chǎn)中，我們可通過強化日常維護保養(yǎng)工作，強化監(jiān)視工作確保發(fā)生此類故障時可第一時間采取相應(yīng)措施進行處理，及時更換或有效維修發(fā)生摩擦振動的機件等一系列措施來防治因摩擦振動而引發(fā)的汽輪機運行故障。

3.3.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

該故障主要受轉(zhuǎn)子工作溫度與蒸汽參數(shù)等因素影響，其主要發(fā)生于汽輪機組冷態(tài)啟機定速后所處的實際帶負荷運行階段。其主要發(fā)生原因為:當(dāng)汽輪機進行高速旋轉(zhuǎn)時，其葉片、葉輪還有其主軸通常會受離心力形成的巨大應(yīng)力影響，這樣便很容易造成彎曲變形現(xiàn)象。在實際生產(chǎn)中，對于此種故障我們可一方面可通過應(yīng)用一些耐高溫、耐高壓以及耐腐蝕性材料來制作這些部件，另一方面在發(fā)現(xiàn)汽輪機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲現(xiàn)象后，也可通過從新更換新轉(zhuǎn)子來解決此類故障。

4 結(jié)語

汽輪機在運行作業(yè)中難免會發(fā)生各種故障，通過詳細分析汽輪機常見故障發(fā)生原因，并歸納總結(jié)具體故障處理對策，將有助于工作人員更及時、更高效地處理汽輪機故障，以期能對相關(guān)工作者有所助益。