汽輪機運行故障分析及處理

彭紅杰

摘要：工業經濟快速發展促進了各種設備的普及應用，帶動了現代化工業科技水平的穩步增長，滿足了企業持續生產與經營活動的可持續發展。近年來國內對汽輪機設備的應用功能展開研究，提出在原有汽輪機設備基礎上進行改造，重點解決汽輪機設備運行階段的故障問題。本文分析了汽輪機設備的應用原理，總結了汽輪機運行階段的主要故障形式，提出切實可行的故障處理方案。

關鍵詞：汽輪機；故障分析；處理；措施

引 言

機械設備在提升工業生產效率方面有著重要作用，借助機械控制系統可以取代傳統人工作業模式，幫助企業解決現代化生產中遇到的相關問題。汽輪機是化工業生產不可缺少的一部分，借助汽輪機運行為現實操作提供了強大的動力來源，維持其它機械設備的自動化生產。從現有設備運行來看，汽輪機不僅促使了化工企業內部能量的高效轉換，且為相互連接機械設備提供的足夠動力，建立了穩定可靠的生產系統。

1.汽輪機設備功能

汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械，主要用作發電用的原動機，也可直接驅動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等，還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產和生活上的供熱需要。汽輪機是化工機械使用較多的設備之一，結合實際調控情況，汽輪機具有生產調度、動力供應等多方面的應用功能。為了進一步提升化工業生產效率，企業必須注重汽輪機設備的合理應用，全面提升汽輪機生產運行的綜合效率。

2.汽輪機運行故障成因

與所有機械設備相同，汽輪機在運行階段也面臨著不同的故障風險，尤其是設備調控引起的結構性故障，往往降低了汽輪機組的工作效能，情況嚴重時引發一系列的安全事故。根據化工企業機械自動化控制情況，汽輪機運行故障原因包括：

2.1.設備因素。化工業生產控制涉及到多個方面，對汽輪機設備功能要求也不之一，若采用汽輪機參數指標不符合實際應用要求，設備運行階段的故障率會普遍上升。例如，按照不同的壓力級別，汽輪機蒸汽參數差異明顯，如表1，選用配套設備才能達到預期的作業性能。企業配備汽輪機壓力等級時，對設備性能缺乏科學地計算，出現了“高壓低用，低壓高用”的問題，這是引發故障的主要原因之一。

2.2.操作因素。按照能量轉換原理，汽輪機是熱能、機械能之間的轉變過程，利用蒸汽在汽輪機設備內的轉換操作，促使汽輪機完成對應的動作指令。隨著汽輪機設備結構的優化改進，轉子和靜子是汽輪機的核心構件，若調控不當則會導致內部構件磨損，進而造成汽輪機故障的發生。例如，主軸、葉輪、動葉片、聯軸器等有不同程度的磨損，汽輪機運轉速率明顯下降，機械傳動系統無法正常的做功運動，降低了原始能量的轉換水平。

3.汽輪機主要故障分析與處理

化工行業是國民產業經濟的主要構成之一，為人們日常生活創造出了許多的可利用產品，同時也為企業帶來了豐厚的經濟收益。機械設備是化工生產的主要應用設備，借助汽輪機實現了廠內能量的自然轉換，為機械傳動系統搭建了廣闊的調度空間。隨著化工制造產品工藝要求的不斷變化，汽輪機承擔的動作荷載也越來越大，內外部結構共同面臨著一定的故障風險。為了便于生產流程的持續運行，對汽輪機主要故障進行分析及處理，是機械設備功能持久發揮的重要保障。根據實際生產情況，汽輪機主要故障及處理：

3.1.異常振動故障處理

3.1.1.安裝失誤 。二次灌漿澆注質量不好，支座（底盤）與基礎貼合不緊密；地腳螺栓松動；基礎不均勻下沉。汽輪機起動后，隨著升速站在機旁就能感覺到基礎與汽輪機一起振動，軸振動振幅變化不明顯，振動信號中有低頻分量，軸承座殼體振幅明顯增大，振幅不穩定。 對于安裝不當引起的故障問題，這種情況最好的解決辦法是重新安裝，安裝專業人員對設備進行拆卸、組裝，從而實現設備功能的最優化配制。重新安裝之后，需經過調試確定無異常再正式投入生產運行。

3.1.2. 運行操作。運行操作不當也是汽輪機運行故障發生的原因之一，這是由于汽輪機整體結構操控錯誤，造成內結構部件運行失效而產生的故障。蒸汽品質不良，通流部分結垢、腐蝕，因轉子動平衡受到破壞而引起振動，這種原因引起的振動，除非葉片斷落，一般不會是突發性的，振動隨運行時常延長而逐漸增大，振動頻率與轉速合拍。對于運行操作引起的故障，葉片結垢程度可從推力軸承溫度，調節級后壓力的變化作出判斷，如有必要及時清洗或大修時清除。

3.2.油系統故障處理

3.2.1.主、輔油泵切換困難。油系統是保持汽輪機持續運轉的基礎，同時對部件調試有一定的潤滑作用，全面提升了汽輪機動力能變換的工作效率。現場運行發現，汽輪機主輔油泵在運轉切換階段，常出現油系統供應受阻等問題。例如，注油引射器底閥不能正常開啟，達不到要求的開度，引射器吸油損失增大使主油泵吸油困難。通常，檢修人員需詳細檢查底閥，如有卡澀，通過修理使其運作正常，必要時對油箱的油用濾油機重新過濾，以保持油系統供輸的潤滑性。

3.2.2.漏油。漏油不僅增加了油系統運行的耗損系統，并且有可能對汽輪機組潤滑系統產生危害，增加了部件磨損程度而影響運轉速率。部件裝配、油管路裝接時操作不符合要求，造成密封不良，密封面損傷，與油接觸連接面局部離縫等，這些缺陷引起的漏油、滲油在試運行時就會顯露，根據對漏油部位的檢查，作相應處理，消除漏油。 例如，對油系統管路重新安裝或密封處理，提高部件結構層的牢固性，進而加大汽輪機組故障的防御措施。

3.3.凝汽系統故障

3.3.1.冷卻水量不足。在一定負荷下，循環水進、出口溫差增大，凝汽器真空緩慢降低，大多是冷卻水量不足引起的，尤其在夏季，由于循環水進口溫度升高，有的機組既使增大冷卻水量亦不能維持要求的真空。為了保持凝氣系統冷卻水供應的持續性，這種情況下應限制機組負荷，嚴格控制運轉時的荷載大小，通過減小汽輪機排汽量，以恢復正常真空，保證了凝氣系統冷卻供應的正常性。

3.3.2.真空系統不嚴密。真空系統不嚴密，漏入凝汽器氣側的空氣量增多，抽氣器超負荷工作引起真空下降。真空系統可能發生漏氣的地方很多，諸如排汽缸與接管法蘭，接管焊口，排汽安全閥，疏水器，閥門、接頭等。故障處理主要是提高真空的嚴密性，避免真空泄漏而對凝氣系統產生損耗，通常要查找缺陷不僅需熟悉系統，而且還需細致和耐心，在查明原因后及時正確處理。

結論：

汽輪機在化工業生產中具有多方面的應用功能，隨著汽輪機設備型號的多樣式發展，對設備功能特點及故障隱患深入分析，有助于提升汽輪機總體的運行效率。從應用實況分析，造成汽輪機運行故障主要因素集中于設備性能及操控方式，振動故障、油系統故障、凝氣系統故障等是主要問題，參照上述汽輪機主要故障形式，擬定針對性處理方案可避免對汽輪機造成更大的損壞。

參考文獻：

[1]王善永，陸頌元，馬元奎，瞿紅春.汽輪發電機組轉子動靜碰摩故障檢測的小波分析方法研究[J].中國電機工程學報.1999（03）

[2]王善永，陳勇，馬元奎，陸頌元，鄧陳斌.汽輪發電機組兩倍頻振動原因分析與診斷[J].汽輪機技術.1998（05）

[3]李錄平，韓西京，韓守木，楊叔子，史鐵林，黃樹紅.從振動頻譜中提取旋轉機械故障特征的方法[J].汽輪機技術.1998（01）