汽輪機本體常見故障分析及處理對策探討

孟輝

摘 要：汽輪機組作為火電生產(chǎn)中所必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，其本體一旦發(fā)生故障，就必然將對火電廠的正常生產(chǎn)和運行造成直接影響。本文對汽輪機本體的常見故障進(jìn)行分析，并就如何解決這些故障的處理對策進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：汽輪機本體;常見故障;處理對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.167

1 引言

火電是中國電力能源的主要供應(yīng)方式，而汽輪機組作為火電生產(chǎn)中所必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，其運行質(zhì)效將對火電的正常生產(chǎn)和運行產(chǎn)生直接影響，做好汽輪機的檢修管理工作對保障火電企業(yè)的生產(chǎn)效益至關(guān)重要。在汽輪機的日常運行實踐中，本體較易發(fā)生各類機械故障，針對這些故障的特點和類型，應(yīng)積極采取處理措施加以解決，這也是保障火電正常生產(chǎn)和運行的關(guān)鍵舉措，必須得到足夠的重視。本文對汽輪機本體的常見故障進(jìn)行了分析，并就如何解決這些故障的處理對策進(jìn)行了探討，希望對業(yè)內(nèi)同仁可以起到一定的參考和借鑒作用。

2 汽輪機工作原理與結(jié)構(gòu)

汽輪機是熱力原動機的一種，它主要依靠蒸汽動力運行，具有大功率、高效率、損耗低和運行相對較安全等優(yōu)勢。同時，汽輪機在運行中產(chǎn)生的噪音和振動也比較小，其運行維護(hù)難度較低，受到了火電企業(yè)的廣泛青睞。汽輪機工作是通過將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化成機械能的方式實現(xiàn)的，蒸汽會通過噴嘴、動葉等結(jié)構(gòu)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。常見的汽輪機主要可以分為沖動式和反動式兩種。前者運行中，蒸汽通過在噴嘴中膨脹，會使得壓力和速度均發(fā)生改變，進(jìn)而實現(xiàn)動能轉(zhuǎn)換，利用高速氣流帶動動葉片方向改變來實現(xiàn)做功;后者是利用葉輪的前、后壓差來產(chǎn)生軸向推力，然后在配合平衡活塞等實現(xiàn)軸向推力平衡。

對于汽輪機而言，其結(jié)構(gòu)主要可以劃分為以下三個主要部分：第一，本體。本體由氣缸、噴嘴等靜體部分和葉輪、葉片等轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成。第二，調(diào)節(jié)保安裝置。第三，輔助設(shè)備。本文將重點對本體的常見故障及其處理對策進(jìn)行詳細(xì)探討。

3 常見故障分析

（1）振動異常。對于汽輪機而言，其在運行工作中經(jīng)常會出現(xiàn)振動異常的問題。但汽輪機的結(jié)構(gòu)較為繁瑣，其振動的影響因素較多，所以造成汽輪機的振動異常成為了檢修中的重難點問題。通過實踐檢驗發(fā)現(xiàn)，氣流激振是造成振動異常的重要原因之一。機械在正常運行中，因為系統(tǒng)運行的波動，很容易導(dǎo)致氣流激振。此外，轉(zhuǎn)子（如圖1所示）熱變形也會導(dǎo)致汽輪機本體出現(xiàn)振動異常。因為隨著運行的延續(xù)，轉(zhuǎn)子溫度會升高，而這會在一定程度上導(dǎo)致材質(zhì)變化，進(jìn)而促使變形發(fā)生，并且運行中的轉(zhuǎn)子溫度變化是不均勻的，局部過熱也會導(dǎo)致變形產(chǎn)生。而轉(zhuǎn)子一旦發(fā)生變形就會造成受力不夠平衡，進(jìn)而引發(fā)振動異常。

（2）葉片損耗。機器設(shè)備長時間運行必然會導(dǎo)致零件損耗，汽輪機自然也不例外。比如汽輪機的葉片，因為會受到離心力的作用，再加上濕蒸汽腐蝕介質(zhì)的影響，很容易發(fā)生損害，進(jìn)而導(dǎo)致故障產(chǎn)生。

（3）系統(tǒng)真空下降。對于汽輪機而言，一旦出現(xiàn)真空下降等情況，那么就會造成運行功率降低，既不能滿足機組運行要求，同時還會導(dǎo)致成本增加。從理論上來說，在完全的真空情況下，會使得機組的運行效率最大，但從實際來說，并不是真空度越高就越好。在進(jìn)行設(shè)計的過程中，雖然會采取措施確保真空，但隨著汽輪機的投入運行，很多原因都可能導(dǎo)致真空下降，進(jìn)而影響到汽輪機的正常運行。比如循環(huán)水的速度、溫度等都是影響真空的一個重要因素，而真空一旦下降就會造成外界的空氣被壓入機體內(nèi)，進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的損失。

4 處理對策探討

（1）解決振動異常的對策?？紤]到造成汽輪機本體出現(xiàn)振動異常的因素有很多，所以在處理異常振動時，需要從多個方面進(jìn)行分析，找準(zhǔn)導(dǎo)致振動異常的原因，并采取相應(yīng)的解決措施。在對機組進(jìn)行檢查的過程中，要重視發(fā)現(xiàn)振動異常情況并進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，制作不同能量下的汽輪機工作圖表。如果識別出導(dǎo)致振動異常的原因為氣流激振，那么就應(yīng)根據(jù)對圖表的分析和觀察，在實際運行中盡量避免造成激振的能量。如果振動異常是由于轉(zhuǎn)子長時間運行導(dǎo)致的，那么就需要及時對轉(zhuǎn)子進(jìn)行修復(fù)，并在日常運行中強化對轉(zhuǎn)子溫度的控制，從而盡量降低轉(zhuǎn)子出現(xiàn)變形的概率。

（2）防止葉片受損的對策。對于汽輪機而言，葉片受損會嚴(yán)重影響到設(shè)備的運行效率，甚至使得機組不能正常工作?？紤]到汽輪機的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，組成零件較多且都較為精密，所以首先必須通過合理優(yōu)化設(shè)計來降低葉片受損的發(fā)生概率。此外，葉片受損還可能是由于進(jìn)水腐蝕造成的，所以還必須確保疏水系統(tǒng)的完善性，通過盡可能多地設(shè)置疏水點來避免腐蝕受損的發(fā)生。最后就是要加強對葉片等敏感零部件的檢查，對可能導(dǎo)致其受損的因素加以控制。

（3）保持真空的對策。在實際中，通過改變循環(huán)水的流量，往往可以對真空下降問題進(jìn)行有效改善，但盲目增加水量會造成成本增加和資源浪費，所以現(xiàn)實中大多采取及時清理管道以保障流通性的方案進(jìn)行處理。此外，還應(yīng)加強對汽輪機實際真空值的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)低于理論值，就必須及時采取措施加以處理。

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