火電廠汽輪機(jī)的常見故障和檢修策略

【摘 要】基于智能電網(wǎng)大發(fā)展的背景，提出火電廠提升設(shè)備運(yùn)行水平的重要性，汽輪機(jī)是火電廠最重要的設(shè)備，實現(xiàn)汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對火電廠效益提升有重要作用。本文總結(jié)了汽輪機(jī)的常見故障，分析了故障發(fā)生的原因，并有針對性的提出了相應(yīng)的檢修策略，最后對火電廠汽輪機(jī)的故障和檢修技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】火電廠；汽輪機(jī)；故障；檢修

0.引言

隨著我國建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)不斷深入，對火電廠的設(shè)備運(yùn)行水平提出了更高的要求。汽輪發(fā)電機(jī)組是火電廠最重要的電氣設(shè)備之一，由于自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高、運(yùn)行環(huán)境特殊，汽輪發(fā)電機(jī)組在火電廠運(yùn)行中故障率相對較高。因此，研究火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行的常見故障和檢修策略，對保障電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。

1.智能電網(wǎng)發(fā)展帶動火電廠技術(shù)變革

智能電網(wǎng)的發(fā)展是我國電網(wǎng)技術(shù)的一次跨越，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、輸送電壓等級不斷提高、電網(wǎng)交直流互聯(lián)，電網(wǎng)的運(yùn)行特性更加復(fù)雜，對電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性要求更高。火電是我國電網(wǎng)目前的主力發(fā)電類型，火電廠汽輪機(jī)的安全運(yùn)行與電網(wǎng)穩(wěn)定息息相關(guān)。

智能電網(wǎng)以自動化、智能化、自愈化為特征，推動了火電廠技術(shù)的變革，也更加注重汽輪機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性和可維修性，因此，有必要提升汽輪機(jī)常見故障的監(jiān)視、預(yù)測、維修水平，做好對火電廠汽輪機(jī)常見故障和檢修策略的研究。

2.火電廠汽輪機(jī)的常見故障及其檢修策略

2.1汽輪機(jī)異常振動及其檢修策略

普通的強(qiáng)迫振動及其檢修策略。

引起汽輪機(jī)普通的強(qiáng)迫振動原因是多方面的，包括汽輪機(jī)質(zhì)量不均衡、落地軸承剛度下降、軸承座共振、轉(zhuǎn)子不對中等，其中，汽輪機(jī)質(zhì)量不平衡已經(jīng)是引起汽輪機(jī)組故障的首要原因。對于普通強(qiáng)迫振動的檢修，需要結(jié)合實際情況進(jìn)行判斷。

如果汽輪機(jī)在振動過程中伴隨有較大的低頻分量，同時振動狀態(tài)受到運(yùn)行參數(shù)影響較大，可能是由于汽輪機(jī)葉片在不均衡氣流沖擊下，引起氣流激振引起的，此時，應(yīng)該不斷調(diào)節(jié)汽輪機(jī)組的給水量，以及高壓調(diào)速氣門，避開氣流激振引起的異常振動。

如果機(jī)組振動狀態(tài)是發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟動定速后，且汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)和轉(zhuǎn)子溫度與一倍頻振幅的增加相關(guān)，可能是轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的。此時，應(yīng)及時確定故障，對于轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的故障應(yīng)立即更換新的轉(zhuǎn)子。

汽輪機(jī)組的汽封間隙相對較小，容易出現(xiàn)摩擦振動。摩擦振動是僅次于質(zhì)量不平衡的第二大類振動故障。如果機(jī)組在振動的同時出現(xiàn)渦動和抖動等情況，則可能是摩擦振動導(dǎo)致的，并同時伴有因不對稱溫差而導(dǎo)致的熱彎曲，摩擦振動是目前最難診斷和檢修的一類故障，通常需要多次開機(jī)和驗證后才能確認(rèn)。

2.2油系統(tǒng)故障及其檢修策略

油系統(tǒng)是汽輪機(jī)的重要部分，對汽輪機(jī)的控制、潤滑、氫氣密封發(fā)揮著重要作用。因油質(zhì)不良、工藝不佳、油污染等導(dǎo)致的系統(tǒng)故障，可能給系統(tǒng)運(yùn)行造成巨大損失。汽輪機(jī)運(yùn)行中常見的故障包括：軸頸和軸瓦非正常磨損和劃傷、油污染引起中壓主汽門伺服閥門卡死和伺服機(jī)構(gòu)節(jié)流孔堵等。

隨著近年來火電廠汽輪機(jī)組容量的增大，近年來油系統(tǒng)故障呈現(xiàn)日漸增多之勢。目前，對汽輪機(jī)油系統(tǒng)故障的診斷和檢修中，多采用目測和定期抽樣相結(jié)合的方法來進(jìn)行油系統(tǒng)監(jiān)測，還處于事后檢修或定期檢修的階段，隨著電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，進(jìn)行油污染的在線監(jiān)測和污染物分析技術(shù)將日漸成熟。

2.3調(diào)速系統(tǒng)故障及其檢修策略

汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障主要是高壓調(diào)速汽門的擺動和閥門振動，調(diào)速系統(tǒng)的故障將導(dǎo)致汽輪機(jī)軸瓦振動變大，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致軸瓦損壞。調(diào)速系統(tǒng)主要體現(xiàn)在：汽輪機(jī)開機(jī)后轉(zhuǎn)子定速困難，在±20r/min左右擺動，且主泵口的油壓波動較大，頻繁出現(xiàn)瞬時下降后回復(fù)原值的情況。引起調(diào)速系統(tǒng)故障的原因也是多方面的，包括調(diào)速器主彈簧初緊度過大、油動機(jī)與汽門不配合、調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件卡澀和腐蝕、系統(tǒng)部件漏油等。

在日常維護(hù)中，應(yīng)該在汽輪機(jī)的大修和小修時，對調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)檢修，機(jī)組臨時維修時對調(diào)速汽門進(jìn)行解體檢查，定期更換硅藻土的過濾器，確保過濾網(wǎng)的通暢。控制儲能器的壓力在一定范圍內(nèi)，保持油壓穩(wěn)定在最優(yōu)狀態(tài)，定期對油系統(tǒng)進(jìn)行取樣檢查和化驗，并經(jīng)常進(jìn)行活動間隙、密封系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)的污垢和油質(zhì)清潔，避免出現(xiàn)彈簧過緊、部件卡澀和腐蝕等情況。一旦發(fā)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)故障，應(yīng)該及時定位故障原因，進(jìn)行有針對性的檢修，并更換相應(yīng)的故障部件。

2.4凝汽器故障及其檢修策略

凝汽器將排汽冷凝成水，并形成真空的熱交換器。凝汽系統(tǒng)的故障主要是在長期的冷卻水浸泡下，凝汽管的管壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致大面積的銹蝕，引起凝汽管發(fā)生泄漏；凝汽器由于結(jié)垢、真空氣密性低等原因，而導(dǎo)致的真空度降低，影響了汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著環(huán)境溫度的升高，真空度降低對汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響越大。

對凝汽管銹蝕導(dǎo)致的泄漏，應(yīng)及時更換凝汽管，避免因凝汽管泄漏導(dǎo)致引起的更大故障；對于凝汽器結(jié)垢引起的真空度降低，應(yīng)該及時采用化學(xué)除垢的方法進(jìn)行循環(huán)清洗，以有機(jī)酸為主洗劑來清洗銅管，完成后進(jìn)行連續(xù)酸度測量，并進(jìn)行凝汽器的真空度測試。

3.火電廠汽輪機(jī)常見故障檢修技術(shù)的發(fā)展展望

3.1實現(xiàn)在線實時監(jiān)測和故障準(zhǔn)確診斷

目前，對汽輪機(jī)的故障檢修技術(shù)以事后檢修為主，屬于被動檢修，檢修效率相對較低，定期檢修也不能起到預(yù)防事故隱患的作用。智能電網(wǎng)的發(fā)展帶動了傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，通過智能傳感技術(shù)采集汽輪機(jī)運(yùn)行的各項參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、軸振、偏心等，通過在線實時檢測和診斷系統(tǒng)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時存儲，通過頻譜圖、瀑布圖、軸心位置等方法，來分析汽輪機(jī)的振動狀態(tài)，進(jìn)行信號分析、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、報警提示等工作，為汽輪機(jī)的故障診斷和預(yù)測提供依據(jù)。

3.2統(tǒng)一汽輪機(jī)在線診斷和維修系統(tǒng)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

火力發(fā)電目前還是我國主力的發(fā)電形式，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對電力需求不斷增加，火電廠裝機(jī)容量也不斷增大，系統(tǒng)功能不斷增加，設(shè)備配套日益復(fù)雜。目前，對汽輪機(jī)在線診斷和維修系統(tǒng)的開發(fā)尚沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這使得軟件在開發(fā)的過程中，面臨平臺的兼容性問題，可能造成重復(fù)勞動，造成人力物力的浪費。因此，有必要統(tǒng)一汽輪機(jī)在線診斷和維修系統(tǒng)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

3.3實現(xiàn)汽輪機(jī)主機(jī)和輔機(jī)的一體化診斷和檢修

目前，汽輪機(jī)主機(jī)設(shè)備的故障診斷和檢修技術(shù)已經(jīng)相對成熟，而對小汽機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等輔機(jī)設(shè)備的診斷和檢修技術(shù)相對薄弱，是火電廠非計劃停機(jī)的主要影響因素。要提升火電廠汽輪機(jī)的故障處理和檢修水平，有必要將汽輪機(jī)的主機(jī)和輔機(jī)視為一個統(tǒng)一的整體，構(gòu)建統(tǒng)一的可以同時監(jiān)測汽輪機(jī)主輔機(jī)系統(tǒng)故障的平臺，將對汽輪機(jī)的在線監(jiān)測、狀態(tài)預(yù)測、故障檢修融合在一起，進(jìn)行汽輪機(jī)整機(jī)的運(yùn)行管理，有利于提升汽輪機(jī)的設(shè)備可靠性，提升火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)語

隨著電網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，火電廠汽輪機(jī)的故障監(jiān)測領(lǐng)域的新技術(shù)不斷出現(xiàn)，如汽輪機(jī)壽命管理技術(shù)、在線和便攜振動監(jiān)測技術(shù)、油系統(tǒng)分析計算、紅外熱像技術(shù)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)等，維護(hù)部門應(yīng)該積極引進(jìn)先進(jìn)的管理手段，定期更換和清洗相關(guān)部件、總結(jié)和分析故障發(fā)生的原因和解決方法，提升對汽輪機(jī)的故障監(jiān)測、分析和檢修水平，推動火電廠經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益的實現(xiàn)。 [科]

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