汽輪機(jī)的運(yùn)行和故障分析

趙亞杰

【摘? 要】企業(yè)的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)離不開電力的供應(yīng)，而現(xiàn)階段我國(guó)的電力供應(yīng)依靠發(fā)電廠供電，通過汽輪機(jī)等一系列機(jī)械設(shè)備來產(chǎn)生電能。就目前的情形來看，為了保證我國(guó)更好地發(fā)展，還需要加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)備的保障，而汽輪機(jī)則是其中的重要環(huán)節(jié)。

【Abstract】The operation and production of enterprises can not be separated from the supply of electric power. At present， the power supply of China depends on the power supply of power plant， and a series of mechanical equipment such as steam turbine to produce electric energy. According to the current situation， in order to ensure the better development of our country， we need to strengthen the guarantee of power equipment. The steam turbine is an important link.

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠;汽輪機(jī);運(yùn)行和故障

【Keywords】power plant; steam turbine; operation and fault

【中圖分類號(hào)】TK267? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）03-0148-02

1 引言

汽輪機(jī)是發(fā)電廠的主要設(shè)備，其具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，所以對(duì)于發(fā)電環(huán)境的要求很高，在較為惡劣的環(huán)境下很容易出現(xiàn)不同的故障問題，這些問題如果沒有得到有效解決，將會(huì)影響到汽輪機(jī)的工作效率，甚至?xí)斐砂踩鹿?。所以就這個(gè)層面來講，為了能夠更好地提高汽輪機(jī)的生產(chǎn)效率，本文針對(duì)汽輪機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，闡述汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中可能遇到的問題，并探討其故障排除和處理的策略。

2 汽輪機(jī)簡(jiǎn)介

目前，發(fā)電廠通過天然氣、煤炭等不可再生資源來產(chǎn)生電能。發(fā)電的具體過程是通過燃料的燃燒過程來產(chǎn)生較大的熱量，而在水的加入后將會(huì)產(chǎn)生一定的熱蒸汽，這些熱蒸汽可以有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。在高壓熱蒸汽的作用下，汽輪機(jī)將持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這些熱能也將轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而形成循環(huán)過程，達(dá)到更好的汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。汽輪機(jī)使用機(jī)械能來轉(zhuǎn)化為電能，而這些電能將被傳輸?shù)桨l(fā)電廠?，F(xiàn)階段，我國(guó)的發(fā)電廠包括天然氣發(fā)電廠、工業(yè)廢料發(fā)電廠、余熱發(fā)電廠、燃煤發(fā)電廠等，而汽輪機(jī)主要使用在火力發(fā)電廠的發(fā)電工作中。汽輪機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括低壓缸、中壓缸和高壓缸三個(gè)部分?，F(xiàn)階段也有一些汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)是將中壓缸和高壓缸結(jié)合在一起。汽輪機(jī)同樣也包含一些輔助結(jié)構(gòu)或者是系統(tǒng)，如潤(rùn)滑油、給水系統(tǒng)等，所以其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜[1]。

3 汽輪機(jī)常見的故障及其原因

3.1 汽輪機(jī)的震動(dòng)異常問題

汽輪機(jī)通過轉(zhuǎn)子、主軸聯(lián)軸器等結(jié)構(gòu)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的震動(dòng)現(xiàn)象，該震動(dòng)將會(huì)通過結(jié)構(gòu)來傳遞，使得汽輪機(jī)整體發(fā)生震動(dòng)情況。由于機(jī)械設(shè)備由多個(gè)結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)而成，所以汽輪機(jī)的震動(dòng)現(xiàn)象是正常的，同時(shí)也具有一定的震動(dòng)范圍。而汽輪機(jī)的震動(dòng)異常問題所指的就是在其工作過程中，汽輪機(jī)的震動(dòng)頻率超過了相應(yīng)的范圍，使得汽輪機(jī)各部件加速磨損，進(jìn)而使得汽輪機(jī)提前老化和報(bào)廢，影響到發(fā)電效率以及成本。目前，汽輪機(jī)的震動(dòng)可以通過頻譜儀來進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)以往案例的分析中可以得出，汽輪機(jī)的震動(dòng)異常問題大多是汽輪機(jī)在安裝上存在漏洞，某些緊固件不牢固以及結(jié)構(gòu)松散造成的。另外，在維修和養(yǎng)護(hù)中可能會(huì)涉及安拆零件的情況，這也很有可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)問題，進(jìn)而引發(fā)震動(dòng)異常[2]。

3.2 汽輪機(jī)葉片問題

汽輪機(jī)葉片的故障原因有很多，其中最為常見的原因就是蒸汽的品質(zhì)問題。其次就是葉片自身的結(jié)構(gòu)和緊固問題。最后，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)對(duì)汽輪機(jī)葉片產(chǎn)生影響。而機(jī)組低壓級(jí)葉片在實(shí)際運(yùn)行過程中，末級(jí)葉片出汽邊的水沖蝕損傷已成為影響大機(jī)組安全運(yùn)行的普遍問題，應(yīng)給予高度重視。出汽邊水沖蝕所造成的后果不僅使葉柵的氣動(dòng)性能惡化，級(jí)效率降低，還會(huì)改變?nèi)~片的振動(dòng)特性，導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，而且可使級(jí)效率下降，增加了末級(jí)葉片斷裂的危險(xiǎn)性。當(dāng)斷落的葉片落入凝汽器時(shí)，會(huì)將凝汽器管束打壞，使凝汽器內(nèi)循環(huán)水漏入凝結(jié)水中，還會(huì)造成轉(zhuǎn)子失去平衡或摩擦撞擊產(chǎn)生劇烈震動(dòng)。

3.3 汽輪機(jī)油系統(tǒng)問題

汽輪機(jī)組的油系統(tǒng)包括儲(chǔ)油箱、油泵、油冷卻器等多個(gè)結(jié)構(gòu)，是汽輪機(jī)中比較復(fù)雜的系統(tǒng)，而其主要的工作就是為汽輪機(jī)的各個(gè)工作部件和結(jié)構(gòu)提供潤(rùn)滑作用和保證能量的供應(yīng)，從而保證汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減小因摩擦帶來的損害。汽輪機(jī)油系統(tǒng)的重要性不言而喻，而其在運(yùn)行過程中存在的故障問題主要就是潤(rùn)滑油油質(zhì)不合格，主要原因?yàn)橛拖到y(tǒng)在檢修過程中的殘留物未清理干凈，導(dǎo)致潤(rùn)滑油中含有焊渣、烏金及硬質(zhì)顆粒。還有就是油中進(jìn)水導(dǎo)致油質(zhì)惡化，主要原因?yàn)槠夤庹{(diào)整不當(dāng)或軸封漏氣外漏增大，使汽輪機(jī)油系統(tǒng)進(jìn)水。油系統(tǒng)故障會(huì)危及汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，為將油系統(tǒng)故障降低至最小程度，必須抓好設(shè)備質(zhì)量管理，特別是設(shè)備的制造、安裝、檢修質(zhì)量，強(qiáng)化運(yùn)行管理工作，加強(qiáng)油質(zhì)監(jiān)督，疏忽了其中的任一環(huán)節(jié)都有可能造成事故的發(fā)生，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3.4 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移增加

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移增加是汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中常見的問題之一，能夠?qū)е缕啓C(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移增加的因素較多，例如，發(fā)生水沖擊，水珠沖擊葉片使軸向推力增大，同時(shí)水珠在汽輪機(jī)內(nèi)流動(dòng)速度慢，堵塞蒸汽通路，在葉輪前后造成很大壓力差;動(dòng)葉片結(jié)垢，蒸汽品質(zhì)不良，含有鹽分會(huì)使動(dòng)葉結(jié)垢，通流面積縮小，引起動(dòng)葉前后壓差增大;新蒸汽溫度急劇下降，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的溫度降低，轉(zhuǎn)子的收縮量大于汽缸的收縮量，使推力軸承負(fù)擔(dān)增加極易發(fā)生事故;真空下降，汽輪機(jī)凝汽器真空下降，增加了級(jí)內(nèi)反動(dòng)度。汽輪機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，推力軸承損壞，供熱抽氣機(jī)組工況突然有較大變化，主、再熱蒸汽壓力不匹配。潤(rùn)滑油系統(tǒng)由于壓力過低、油溫過高使油膜破壞而導(dǎo)致推力瓦塊烏金燒溶，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成推理軸承過負(fù)荷、推力瓦塊燒毀、動(dòng)靜部分碰摩、葉片折斷、大軸彎曲、隔板和葉輪碎裂等惡性事故。

3.5 汽輪機(jī)凝汽器真空下降

汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中，其能耗問題是通過凝汽器真空度來衡量的，而這極大地關(guān)系到汽輪機(jī)在運(yùn)行過程的穩(wěn)定性和安全性。汽輪機(jī)凝汽器真空度的下降將影響到汽輪機(jī)的能耗，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

主要有以下幾方面原因：

循環(huán)泵故障或跳閘。如果循環(huán)泵在運(yùn)行中出口閥誤關(guān)，或備用泵出口閥誤開，造成循環(huán)水倒流，也會(huì)造成汽輪機(jī)真空急劇下降。如果發(fā)現(xiàn)射水泵出口壓力、電動(dòng)機(jī)電流同時(shí)到零，說明射水泵跳閘;如果射水泵壓力、電流均下降，說明射水泵本身故障或水池水位過低。凝汽器在短時(shí)間內(nèi)滿水，一般是凝汽器銅管泄漏嚴(yán)重、大量循環(huán)水進(jìn)入汽側(cè)或凝結(jié)水泵故障所致。如果軸封供汽壓力到零或出現(xiàn)微負(fù)壓，說明軸封供汽中斷。處于負(fù)壓區(qū)域內(nèi)的閥門狀態(tài)誤開（或誤關(guān)）。由于機(jī)組啟動(dòng)過程中，人員操作量大，在此過程中難免會(huì)發(fā)生操作漏項(xiàng)或是誤操作的情況，這是造成此類真空下降的主要原因。在機(jī)組啟動(dòng)過程中，由于調(diào)整不當(dāng)或是軸封系統(tǒng)本身的原因使軸封加熱器滿水或是無水，將導(dǎo)致凝結(jié)器真空下降。

在汽輪機(jī)機(jī)組啟動(dòng)過程中，經(jīng)常碰到的凝汽器真空緩慢下降的原因主要就是這幾種。當(dāng)然，這不是絕對(duì)的，但是應(yīng)該遵循這樣的原則：當(dāng)凝汽器真空緩慢下降時(shí)，值班員應(yīng)根據(jù)有關(guān)儀表、象征、工況進(jìn)行綜合判斷，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。

4 汽輪機(jī)的故障排查策略

4.1 提高技術(shù)人員專業(yè)素養(yǎng)

汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，為了能夠提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益，降低故障率，電廠必須要加強(qiáng)對(duì)專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)。運(yùn)行方面要優(yōu)化運(yùn)行方式，降低能耗指標(biāo)，及時(shí)檢查并分析汽輪機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，加強(qiáng)設(shè)備缺陷管理。檢修維護(hù)方面要加強(qiáng)機(jī)組維護(hù)力度，提高缺陷處理的速度和質(zhì)量，加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新，提高檢修人員的專業(yè)技能水平。

4.2 加強(qiáng)零部件的質(zhì)控工作

汽輪機(jī)的組成部分包括固定系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，所以企業(yè)在日常工作中要加強(qiáng)對(duì)零部件的質(zhì)控工作，提高監(jiān)控質(zhì)量，建立起系統(tǒng)性的監(jiān)控工作，同時(shí)也需要對(duì)零部件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)控，進(jìn)而更好地保障汽輪機(jī)的運(yùn)行。所以企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)的引進(jìn)和研發(fā)，要實(shí)時(shí)監(jiān)控零部件的運(yùn)行狀態(tài)。而在維修和養(yǎng)護(hù)工作中也需要加強(qiáng)對(duì)零部件的檢查，并制定常規(guī)質(zhì)量問題的解決措施。

4.3 加強(qiáng)汽輪機(jī)設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)工作

汽輪機(jī)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)十分重要。首先，企業(yè)必須要安排汽輪機(jī)的管理規(guī)劃，做好維修和保養(yǎng)計(jì)劃，及時(shí)地針對(duì)汽輪機(jī)中存在的一些問題進(jìn)行處理。因?yàn)槠啓C(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以維修人員必須要嚴(yán)格做好維修工作，不可有懈怠的情況。在維修和保養(yǎng)過程中，要加強(qiáng)監(jiān)督工作，確定好責(zé)任制度。在維修過程中，要做好記錄工作，對(duì)維修過程和所使用的新技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。其次，監(jiān)督人員要熟練掌握維修知識(shí)體系，落實(shí)好責(zé)任，對(duì)汽輪機(jī)維修前和維修后的狀態(tài)進(jìn)行記錄，確保機(jī)組正常后才能夠繼續(xù)投入運(yùn)行。而平常養(yǎng)護(hù)工作也十分重要，要做好清潔、潤(rùn)滑等工作，確保工作狀態(tài)正常。

5 結(jié)語

綜上所述，本文探討發(fā)電廠汽輪機(jī)的一些常見問題和運(yùn)行故障，并且分析汽輪機(jī)的設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)工作?？梢哉f，汽輪機(jī)對(duì)我國(guó)發(fā)電事業(yè)來說十分重要，相關(guān)單位必須要加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)，提高汽輪機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量，進(jìn)而更好地保障電廠的長(zhǎng)期運(yùn)行，從而應(yīng)對(duì)各種技術(shù)以及環(huán)境的影響，更好地促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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