凝汽式工業汽輪機真空故障分析及處理

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司 遼寧省阜新市 123000

摘要：文章首先簡述了汽輪機概述，然后分析了凝汽式工業汽輪機真空故障，最后重點探討了針對汽輪機故障的原因進行故障排除。

關鍵詞：凝氣式汽輪機故障原因分析處理過程

一、前言

隨著社會經濟的不斷發展，人類處處都離不開電力，汽輪機作為電力發電的一部分，在發電過程中也占有一定的主導作用，凝汽式汽輪機正常運轉的關鍵條件之一，凝汽器的真空度是影響汽輪機效率的重要因素，對整個汽輪機組的熱經濟性影響較大。

二、汽輪機概述

1、工作原理。汽輪機的具體工作原理是當來自于鍋爐中的蒸汽進入到汽輪機以后，蒸汽會按照一定次序經過機組內的噴嘴和動葉，同時將蒸汽本身的熱能逐步轉化為供汽輪機轉子旋轉的機械能。

2、結構部件及配套設備。汽輪機通常都是由兩大部分組成，一部分是轉動部分，即轉子，主要部件有聯軸器、葉輪、主軸以及動葉片等；另一部分是靜止部分，即靜子，具體部件包括汽缸、軸承、隔板、汽封、靜葉柵以及進汽部分等。由于汽輪機一般都是在高溫和高壓的條件下以較高的轉速進行工作的，所以其屬于精密類重型機械設備，與之配套的設備主要有鍋爐、發電機、加熱器、凝汽裝置以及泵等。

3、汽輪機的特點。與傳統的往復式蒸汽機相比較，汽輪機具有蒸汽流動速度高、連續性好、單位面積中所能經過的蒸汽流量大等優點，所以其能夠發出的功率要遠遠大于往復式蒸汽機。對于大功率的汽輪機來講，可采用較高的蒸汽溫度和壓力，故此其熱效率也相對較高。自汽輪機問世以來，很多專家學者都將研究的重點放在提高汽輪機的安全性、可靠性以及耐用性等方面上。伴隨著科技水平的不斷提高，現如今的汽輪機在整體性能已經非常優良，并且已成為各大熱電廠中重要的發電機組。

三、凝汽式工業汽輪機真空故障分析

1、凝汽器的冷凝影響因素

由于機組的凝氣器設計為表面式凝汽器，因此其換熱面積在4000m3左右，通過對換熱器進行檢查，未發現有明顯的泄漏及溫升變化不明顯的現象，這就說明相關的管束未發生堵塞。通過對換熱器的冷卻水進行溫差的判斷，可以得出其凝汽器冷凝能力較為正常，非真空惡化導致的基本分析結果。

2、抽氣器的抽氣影響因素

抽凝式汽輪機機組的抽氣系統所配置的兩臺主抽氣器及一臺啟動式抽氣器是采用4.4MPa、430℃的過蒸汽為動力的。在機組進行啟動前主要利用啟動抽氣器進行工作，使真空達到所設定的條件，完成機組啟動后，將啟動抽氣器切換至主抽氣器進行工作。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行切換，此時如果真空度沒有發生明顯的好轉，最后將啟動抽氣器進行投入，如果真空度仍然是波動的，則應對抽氣系統進行大查，進而判斷抽氣器是否是真空波動的原因。

3、對真空壓力表的引壓管進行檢查

此抽凝式機組的就地壓力表及遠傳壓力測點是通過同一管子進行引出的，因為設計的原因引壓管曾經發生過明顯的積水現象，后來通過對技術進行改造有效解決了這一問題。在現場對管內進行檢查，并沒有發現明顯的積水，因此可以有效排除引壓管的原因。

4、核查現場無泄漏的現象

抽凝式汽輪機組的真空系統包括以下幾部分：抽氣器系統、爆破板、凝氣器系統、汽封、凝氣水泵及水封等。在工作現場對真空系統的管線進行一一核查，其密封性良好，同時對軸封汽壓缸的排氣管線進行檢查，并無氣泡冒出現象，因此可初步判斷為軸封汽壓不夠，對旁路進行開大后真空并沒有發生變化。檢查其軸封調節閥，確認調節裝置是正常的，在現場利用對管口進行堵封的措施以防止真空遭到進一步破壞。

5、軸封系統

為了有效防止凝氣式汽輪機機組在運行中出現高壓端蒸汽發生泄漏的現象，應對汽輪機機組的自帶疏齒式進行密封，進而構成密封腔，防止蒸汽外泄的同時有效對蒸汽進行隔離。通常軸封汽是由4.4MPa的蒸汽通過減壓而來。設置減壓裝置的目的是為實現自動控制：當壓力高時閥門將自動關小，應在現場確認控制器是正常的。根據軸封系統的特點對軸封余汽調節閥進行設置，利用軸封余汽調節閥管線將多余的蒸汽排至凝汽器。現場對低壓端的軸封排管線進行檢查，詳細分析軸封管線系統的工作原理，當其發生明顯故障時有如下幾個特點：溫度較低；溫度較高；供汽布置；有滲水的現象。

通過對軸封供汽系統進行檢查，未發現明顯的異常現象，利用測溫槍對管線的溫度進行測量，為410℃，溫度為正常值。此時可以排除軸封汽供汽不足的原因，在現場重點對軸封汽帶水進行檢查，由于軸封汽的溫度較為正常，因此不能出現自身帶水的現象，懷疑為軸封管線出現死角所致。對軸封汽管線進行排查，未發現由于施工原因，導致軸封的余汽調節管線出現死角，在余汽調節閥未打開的情況下，容易造成冷凝成水的現象。

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

四、針對汽輪機故障的原因進行故障排除

1、汽輪機的發展的故障是多方面的，這就需要我們去逐個的排除故障的原因，找出故障的所在位置，再進行較為細致的維修。針對氣流激振的特征，對其故障進行細致的查找及排除。氣流激振這一故障的分析時間較長，一般需要半年到一年的時間才能查出來。它是通過記錄汽輪機工作過程中機組每次的震動數據，機組產生的負電荷的數據等，把這些數據做成曲線的形式進行觀察的。通過曲線的觀察可以清楚的看到機組震動的變化趨勢及范圍，從中找出機組產生震動的原因，然后再采取相應的維修措施。遇到這類型的故障，一般是通過改變升降負電荷的速率來解決的。首先是要確定汽輪機組在工作中產生的氣流激振的多少及機組在此期間的工作狀態。然后再采取降低機組負電荷的變化率和避開產生氣流激振的負電荷的范圍等方式，來避免產生氣流激振故障的產生，從而達到維修汽輪機組的目的。

2、針對轉子熱變形的特征，對其進行故障分析及排除。前面所說的轉子由于高溫會產生兩種變形，分別是永久性變形和暫時性變形，它們是兩種完全不相同的故障，但是不管是那種轉子熱變形，其故障的原理都是一樣的，都是由于轉子質量偏心而產生的旋轉矢量振動。在轉軸彎曲過程中轉速達到某個值時，轉軸的振幅會自動產生一個“凹谷”，從而產生汽輪機異常振動。要想知道汽輪機發生的是那種故障，就必須了解它的內在原理。從汽輪機的內在原理中找出它可能導致振動的原因，從而再加以維修。不管是由于高溫致使轉子永久性變形，還是暫時性的變形，為了使機器能夠正常的運行，都要更換新的轉子，這樣可以減小汽輪機的異常振動，從而避免了振動源頭得產生，進而機組就不會產生異常振動。

3、針對摩擦振動的特征，對汽輪機故障進行分析及故障排除。對于汽輪機來講，由于摩擦產生的汽輪故障是非常常見的。汽輪機組的摩擦可能會產生機器的抖動、渦動等現象。但是最主要的原因還是轉子的熱彎曲。這一故障主要是由于重摩擦測溫度高于輕摩擦溫度，而導致的轉子表面溫度的不均勻，進而產生了一種新的轉子摩擦故障。

五、結束語

綜上所述，汽輪機的真空故障是汽輪機運行過程中較為常見的故障，也是汽輪機在工作過程中不可避免的故障。我們應通對抽凝式汽輪機真空波動原因進行全面的排查，有效排除故障，應引起相關技術和管理人員的高度重視，只有這樣汽輪機的故障能夠很好的得到解決。

參考文獻：

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[2]孫穎杰.抽凝式汽輪機組故障原因分析與處理[J].能源與環境，2013