電廠抽凝式汽輪機(jī)故障原因分析及處理過程

王酒順

摘 要：本文對電廠抽凝式汽輪機(jī)故障原因及處理過程進(jìn)行了分析，闡述了抽凝式汽輪機(jī)機(jī)組容易發(fā)生的故障現(xiàn)象，描述了機(jī)組波動現(xiàn)象，分析了故障的原因及具體的處理過程。

關(guān)鍵詞：凝氣式汽輪機(jī) 故障原因 分析 處理過程

中圖分類號：TD607 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0087-01

電廠抽凝式的汽輪機(jī)機(jī)組在正常運行的過程中可能會出現(xiàn)主油油泵斷油的現(xiàn)象，會導(dǎo)致調(diào)節(jié)油及潤滑油發(fā)生瞬間失壓，致使機(jī)組出現(xiàn)跳機(jī)的事故。在抽凝式的汽輪機(jī)機(jī)組進(jìn)行熱態(tài)啟動的過程中，在抽汽口存在著低壓的水或者蒸汽，將使汽輪機(jī)的汽封發(fā)生收縮，引起汽輪機(jī)機(jī)組發(fā)生振動，導(dǎo)致跳機(jī)事故的發(fā)生。

某廠配置了抽凝式汽輪機(jī)，該汽輪機(jī)的軸功率為35.78 MW，主要采用了一臺反動式汽輪機(jī)，利用一拖二的方式對空氣壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。整個機(jī)組的控制系統(tǒng)為ITCC型的綜合系統(tǒng)。該機(jī)組投運成功后一直平穩(wěn)運行，沒有出現(xiàn)過大的故障，但近期出現(xiàn)了真空波動現(xiàn)象，導(dǎo)致排氣溫度發(fā)生上升，工況急劇惡化，給整個生產(chǎn)帶來了巨大的隱患。

1 機(jī)組波動現(xiàn)象的描述

該汽輪機(jī)機(jī)組近期出現(xiàn)了工況嚴(yán)重惡化的現(xiàn)象，并發(fā)生了真空波動，機(jī)組的排氣溫度自52 ℃上升至80 ℃，整體的排氣壓力自-70 kPa上升至-40 kPa，導(dǎo)致真空度發(fā)生了下降。由于發(fā)現(xiàn)的較為及時，通常對排汽壓力連鎖進(jìn)行解除，沒有出現(xiàn)停車的現(xiàn)象。經(jīng)過檢修人員的現(xiàn)場技術(shù)處理后，汽輪機(jī)的排氣溫度已經(jīng)下降到49 ℃，整體排氣壓力較為平穩(wěn)，運行工況恢復(fù)正常。

2 故障原因分析

對抽凝式汽輪機(jī)的真空度進(jìn)行維護(hù)要求存在三個必要的條件，首先使抽凝式汽輪機(jī)的凝汽器冷卻水將排汽進(jìn)行冷卻，構(gòu)成真空；其次是利用凝結(jié)水泵對凝結(jié)水不斷地抽送，以防止其影響換熱；最后就是將漏入的空氣及其他不凝氣進(jìn)行抽出，保持真空的狀態(tài)。抽凝式汽輪機(jī)的真空度每降低1 kPa，其熱效率就會降低1%左右。影響真空度的因素主要有以下幾個。

2.1 凝汽器的冷凝影響因素

由于機(jī)組的凝氣器設(shè)計為表面式凝汽器，因此其換熱面積在4000 m3左右，通過對換熱器進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯的泄漏及溫升變化不明顯的現(xiàn)象，這就說明相關(guān)的管束未發(fā)生堵塞。通過對換熱器的冷卻水進(jìn)行溫差的判斷，可以得出其凝汽器冷凝能力較為正常，非真空惡化導(dǎo)致的基本分析結(jié)果。

2.2 抽氣器的抽氣影響因素

抽凝式汽輪機(jī)機(jī)組的抽氣系統(tǒng)所配置的兩臺主抽氣器及一臺啟動式抽氣器是采用4.4 MPa、430 ℃的過蒸汽為動力的。在機(jī)組進(jìn)行啟動前主要利用啟動抽氣器進(jìn)行工作，使真空達(dá)到所設(shè)定的條件，完成機(jī)組啟動后，將啟動抽氣器切換至主抽氣器進(jìn)行工作。主抽氣器通常是一開一備的，在條件允許的情況下對主抽氣器進(jìn)行切換，此時如果真空度沒有發(fā)生明顯的好轉(zhuǎn)，最后將啟動抽氣器進(jìn)行投入，如果真空度仍然是波動的，則應(yīng)對抽氣系統(tǒng)進(jìn)行大查，進(jìn)而判斷抽氣器是否是真空波動的原因。

2.3 對真空壓力表的引壓管進(jìn)行檢查

此抽凝式機(jī)組的就地壓力表及遠(yuǎn)傳壓力測點是通過同一管子進(jìn)行引出的，因為設(shè)計的原因引壓管曾經(jīng)發(fā)生過明顯的積水現(xiàn)象，后來通過對技術(shù)進(jìn)行改造有效解決了這一問題。在現(xiàn)場對管內(nèi)進(jìn)行檢查，并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的積水，因此可以有效排除引壓管的原因。

2.4 核查現(xiàn)場無泄漏的現(xiàn)象

抽凝式汽輪機(jī)組的真空系統(tǒng)包括以下幾部分：抽氣器系統(tǒng)、爆破板、凝氣器系統(tǒng)、汽封、凝氣水泵及水封等。在工作現(xiàn)場對真空系統(tǒng)的管線進(jìn)行一一核查，其密封性良好，同時對軸封汽壓缸的排氣管線進(jìn)行檢查，并無氣泡冒出現(xiàn)象，因此可初步判斷為軸封汽壓不夠，對旁路進(jìn)行開大后真空并沒有發(fā)生變化。檢查其軸封調(diào)節(jié)閥，確認(rèn)調(diào)節(jié)裝置是正常的，在現(xiàn)場利用對管口進(jìn)行堵封的措施以防止真空遭到進(jìn)一步破壞。

2.5 軸封系統(tǒng)

為了有效防止凝氣式汽輪機(jī)機(jī)組在運行中出現(xiàn)高壓端蒸汽發(fā)生泄漏的現(xiàn)象，應(yīng)對汽輪機(jī)機(jī)組的自帶疏齒式進(jìn)行密封，進(jìn)而構(gòu)成密封腔，防止蒸汽外泄的同時有效對蒸汽進(jìn)行隔離。通常軸封汽是由4.4 MPa的蒸汽通過減壓而來。設(shè)置減壓裝置的目的是為實現(xiàn)自動控制：當(dāng)壓力高時閥門將自動關(guān)小，應(yīng)在現(xiàn)場確認(rèn)控制器是正常的。根據(jù)軸封系統(tǒng)的特點對軸封余汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)行設(shè)置，利用軸封余汽調(diào)節(jié)閥管線將多余的蒸汽排至凝汽器。現(xiàn)場對低壓端的軸封排管線進(jìn)行檢查，詳細(xì)分析軸封管線系統(tǒng)的工作原理，當(dāng)其發(fā)生明顯故障時有如下幾個特點：（1）溫度較低；（2）溫度較高；（3）供汽布置；（4）有滲水的現(xiàn)象。

通過對軸封供汽系統(tǒng)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的異常現(xiàn)象，利用測溫槍對管線的溫度進(jìn)行測量，為410 ℃，溫度為正常值。此時可以排除軸封汽供汽不足的原因，在現(xiàn)場重點對軸封汽帶水進(jìn)行檢查，由于軸封汽的溫度較為正常，因此不能出現(xiàn)自身帶水的現(xiàn)象，懷疑為軸封管線出現(xiàn)死角所致。對軸封汽管線進(jìn)行排查，未發(fā)現(xiàn)由于施工原因，導(dǎo)致軸封的余汽調(diào)節(jié)管線出現(xiàn)死角，在余汽調(diào)節(jié)閥未打開的情況下，容易造成冷凝成水的現(xiàn)象。

當(dāng)抽凝式汽輪機(jī)的軸封汽管線所帶的水量較大時，將造成軸封供汽的嚴(yán)重不足，通常低壓端都是真空，因此特別容易導(dǎo)致空氣倒吸現(xiàn)象的出現(xiàn)，致使軸封氣無法外冒。抽凝式汽輪機(jī)發(fā)生真空波動的原因就在于此，即軸封余汽管線的積水導(dǎo)致軸封汽量的減少，對排汽壓力波動和排汽溫度造成了影響，導(dǎo)致排汽溫度上升。

3 處理過程

找到原因后，現(xiàn)場立即采取措施，通過微開軸封余汽調(diào)節(jié)閥，打開軸封汽疏水導(dǎo)淋，有效地對軸封汽量進(jìn)行調(diào)整。很快就出現(xiàn)了排氣壓力下降的現(xiàn)象，排氣的溫度同時也出現(xiàn)了下降。現(xiàn)場觀察到低壓側(cè)的排放口管線有少量的水噴不斷出，隨后有蒸汽冒出來，此時的排汽壓力將恢復(fù)至-70 kPa，排氣的溫度將下降到53 ℃，工況恢復(fù)正常。

通過檢查發(fā)現(xiàn)本次故障的原因是汽輪機(jī)的軸封余氣調(diào)節(jié)閥管線有死角，當(dāng)閥門在長期未開的情況下導(dǎo)致積水出現(xiàn)，對軸封汽總管進(jìn)行了堵塞，這樣就造成了軸封汽量的減少，導(dǎo)致排汽壓力發(fā)生了波動。在現(xiàn)場對余汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了微調(diào)后有效解決了這一問題，相關(guān)技術(shù)人員在今后安排大修時安排了對余汽管線的技改。

4 結(jié)論

通過對抽凝式汽輪機(jī)真空波動原因進(jìn)行全面的排查，有效排除了故障，避免了停車事故的出現(xiàn)。由于真空對整個汽輪機(jī)的安全性及經(jīng)濟(jì)性影響非常大，在真空發(fā)生嚴(yán)重惡化的時候?qū)?dǎo)致末級葉片被打斷，進(jìn)而對設(shè)備進(jìn)行損壞，如果汽輪機(jī)無備件及備機(jī)，一旦出現(xiàn)停產(chǎn)則經(jīng)濟(jì)損失將是巨大的，因此電廠抽凝式汽輪機(jī)的故障及處理應(yīng)引起相關(guān)技術(shù)和管理人員的高度重視。

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