關(guān)于汽輪機(jī)的常見(jiàn)故障及對(duì)策思考

林順平

摘 要：發(fā)電廠發(fā)電系統(tǒng)正常工作的核心部件是汽輪機(jī)，因此汽輪機(jī)是否平穩(wěn)工作對(duì)發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著關(guān)鍵的影響。因?yàn)槠啓C(jī)本身的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以使得平時(shí)的使用、保養(yǎng)和維修進(jìn)行起來(lái)比較困難，而汽輪機(jī)運(yùn)作的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性一直是人們所關(guān)注的話題。汽輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中如果出現(xiàn)了問(wèn)題，不加以維修的話會(huì)直接影響汽輪機(jī)的使用壽命與經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。文章主要通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)常見(jiàn)的故障進(jìn)行闡述，并對(duì)排除汽輪機(jī)常見(jiàn)故障進(jìn)行理論分析研究，最后提出合理的解決措施，以期對(duì)同行提供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；常見(jiàn)故障；理論分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）12-0094-01

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家各行各業(yè)對(duì)電力的需求也日益增加，對(duì)電力行業(yè)的安全檢測(cè)也提出更加嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)的汽輪機(jī)故障檢測(cè)技術(shù)和維修技術(shù)已經(jīng)難以滿足當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展的需要，這務(wù)必需要更加先進(jìn)的故障檢測(cè)、排除技術(shù)，汽輪機(jī)的發(fā)展在某種程度上直接關(guān)乎整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在現(xiàn)代化電廠運(yùn)行管理中，電廠設(shè)備運(yùn)行是以汽輪機(jī)組為中心的，汽輪機(jī)的運(yùn)行是否正常，直接關(guān)系到電廠的發(fā)電能力。如何針對(duì)電廠汽輪機(jī)常見(jiàn)故障開(kāi)展設(shè)備的管理與控制，以及降低設(shè)備故障對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)效益的影響，已經(jīng)成為電廠電力供應(yīng)急需解決的問(wèn)題。

1 汽輪機(jī)的常見(jiàn)故障類(lèi)型

在汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，高溫高壓的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)會(huì)做功，不管是制作工藝、基建或者后期保養(yǎng)管理不善導(dǎo)致的基礎(chǔ)固定不良好、轉(zhuǎn)子軸心不平衡還是運(yùn)行調(diào)整不利或者設(shè)備異常導(dǎo)致的工況異常，隨之出現(xiàn)的大部分故障都會(huì)引起機(jī)組的異常振動(dòng)。經(jīng)過(guò)觀察機(jī)組振動(dòng)的現(xiàn)象，汽輪機(jī)的故障類(lèi)型主要有如下幾點(diǎn)。

1.1 機(jī)組非正常的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)

其主要表現(xiàn)有：①聯(lián)軸的螺栓松動(dòng)，主要是由于汽輪機(jī)的晃動(dòng)、振動(dòng)或者是承載的負(fù)荷過(guò)大；②氣缸的膨脹不暢，一般是由于定速后軸承座的振動(dòng)增大，這種現(xiàn)象發(fā)生于氣缸漲差和氣缸蓋的膨脹式密切相關(guān)的；③汽輪機(jī)子受熱彎曲，導(dǎo)致這一情形主要是由于轉(zhuǎn)子的溫度和振動(dòng)為滿足轉(zhuǎn)子的正常需要；④裂紋轉(zhuǎn)子的失衡導(dǎo)致其本身的晃度與振幅經(jīng)常性的增大；⑤汽輪機(jī)中心孔進(jìn)油，這主要是由于轉(zhuǎn)子的振動(dòng)幅度加大溫度上升后，導(dǎo)致振動(dòng)的頻率也加大，因此進(jìn)油量變多；⑥勵(lì)磁電流與振動(dòng)二者同時(shí)作用使得發(fā)電機(jī)熱彎曲；⑦軸承與主軸的二者的動(dòng)靜摩擦，通過(guò)觀察可以看到振動(dòng)波動(dòng)呈現(xiàn)發(fā)散式，然而這種振動(dòng)跟整個(gè)汽輪機(jī)承載的負(fù)荷沒(méi)有聯(lián)系。

1.2 機(jī)組正常的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)

其主要表現(xiàn)有：①汽輪機(jī)的剛度下降，落地軸承結(jié)合面差別震動(dòng)大；②共振現(xiàn)象，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速快要達(dá)到1 600 轉(zhuǎn)/min時(shí)，將出現(xiàn)軸承座的振動(dòng)上升加速狀態(tài)；③汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不中對(duì)導(dǎo)致其晃動(dòng)程度特別大。

1.3 汽輪機(jī)自激振動(dòng)，即汽輪機(jī)在運(yùn)作中自身引起的

振動(dòng)

其主要表現(xiàn)：一方面，汽輪機(jī)在高負(fù)荷的運(yùn)行過(guò)程中，高壓轉(zhuǎn)子的氣流收到外界激振；另一方面，氣缸蓋的膨脹和不正常的氣缸漲差導(dǎo)致油膜震蕩。特別是近年來(lái)，汽輪機(jī)通流部分由于結(jié)垢，汽流通過(guò)了隔板及葉片時(shí)壓降增加，使之負(fù)荷加大導(dǎo)致振動(dòng)異常的事件也越來(lái)越多。

2 汽輪機(jī)故障排除的理論分析

應(yīng)用設(shè)備診斷技術(shù)，全面了解設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障存在的部位與原因，利用科學(xué)的分析，采取相應(yīng)的對(duì)策，就可以避免發(fā)生重大事故，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，常見(jiàn)的方法有。

2.1 傳統(tǒng)方法

人們通過(guò)直接觸摸機(jī)械設(shè)備感知機(jī)器的溫度和振動(dòng)幅度，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)感知機(jī)械的聲音，憑借豐富的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)汽輪機(jī)發(fā)生故障的部位，期間他們一般會(huì)用到聽(tīng)棒來(lái)感知轉(zhuǎn)子和軸承的運(yùn)行現(xiàn)狀。

2.2 振動(dòng)分析法

人們一般通過(guò)頻譜分析、小波分析和時(shí)域分析來(lái)尋找振動(dòng)的狀態(tài)。①頻譜分析法通過(guò)變換將復(fù)雜的信號(hào)分成簡(jiǎn)單的信號(hào)，從時(shí)域再轉(zhuǎn)換成頻域，最后綜合在一起進(jìn)行分析。例如吳峰崎等對(duì)轉(zhuǎn)子故障所產(chǎn)生的聲信號(hào)進(jìn)行三維譜特性分析，總結(jié)了故障信號(hào)和對(duì)應(yīng)聲譜特征，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證該轉(zhuǎn)子故障診斷的可行性；②小波分析法師基于傅里葉變換而發(fā)展的又一新的數(shù)學(xué)方法，它在振動(dòng)信號(hào)處理方面可用于信號(hào)降噪與特征的提取，有人采用小波分析法對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)頻帶能量特征提取，通過(guò)對(duì)能量統(tǒng)計(jì)棒圖進(jìn)行參考，分析出試驗(yàn)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)了低壓缸轉(zhuǎn)子對(duì)中不良，聯(lián)軸器發(fā)生松動(dòng)的故障；段晨東等研究了第二代小波變換在轉(zhuǎn)子碰撞故障特征提取中的應(yīng)用，采用了提升模式經(jīng)過(guò)分解、預(yù)測(cè)、更新以及合成四個(gè)步驟構(gòu)造第二代小波，第二代小波不使用Fourier變換，在時(shí)域內(nèi)完成計(jì)算，可以獲取時(shí)頻局部化特征；梁霖等提出了一種基于小波-奇異值分解的故障特征提取方法，利用小波變換將信號(hào)中的多種特征分量分解到用小波系數(shù)表示的時(shí)頻空間，再用奇異值特征分量分解到正交子空間中，經(jīng)過(guò)對(duì)特征子空間有選擇的重構(gòu)實(shí)現(xiàn)故障特征的提取；③時(shí)域分析法師在時(shí)域范圍觀察振動(dòng)信號(hào)的幅值特征、周期性、隨機(jī)性以及計(jì)算統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)，結(jié)合時(shí)序分解與變換算法可以獲得時(shí)間序列的局部性特征及隱含特征，根據(jù)這些特征參數(shù)來(lái)判斷齒輪不同故障狀態(tài)的指標(biāo)，分析正常、齒面磨損以及輪齒斷裂的情況。

3 汽輪機(jī)主要部件的檢修應(yīng)注意的問(wèn)題

氣缸是汽輪機(jī)重要的組成部分，有上下兩個(gè)缸體，主要是由靜葉柵、隔板和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。然而里面的真空層能夠?qū)諝獾臐B入起到一點(diǎn)的阻止作用，這樣一來(lái)汽輪機(jī)的可靠性和安全性大大提升了，檢修氣缸，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：

①拆除儀表。主要分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，第一是要拆掉化裝板支架上的所有連接螺絲，其間必須讓支架、壓條、螺栓不會(huì)受到破壞，可以使所有化裝板吊去，而且化裝板上的噴漆也要保護(hù)好；第二就是標(biāo)記號(hào)化裝板上的裝配序號(hào)，還要將拆下來(lái)的零件放置好以免遺失，方便接下來(lái)的重裝；②等氣缸上缸的溫度降到120 ℃之后拆卸汽輪機(jī)的保溫層。拆除調(diào)速氣門(mén)上的所有三角架螺栓，用定位鞘，調(diào)走三腳架，卸掉氣缸前后左右的法蘭螺栓，切忌將螺栓彎曲、蠕伸、亂扣；③平滑安裝導(dǎo)管，在倒桿上抹上透平油，對(duì)角進(jìn)行安裝。除此之外，必須同時(shí)觀察氣缸的結(jié)合面和氣缸的變形狀態(tài)，且還需測(cè)量縱向水平的氣缸水平中分面；④經(jīng)各個(gè)重要的部件檢修后，對(duì)汽輪機(jī)的本體部分進(jìn)行組裝，堵住每個(gè)配合面的空洞，記錄完后把封貼貼好。

汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)的傳動(dòng)部位，對(duì)整個(gè)機(jī)子的運(yùn)行起著不可替代的作用，其檢修的方法是：

①標(biāo)記號(hào)轉(zhuǎn)子的位置，將水平儀放在軸頸的中央，仔細(xì)記錄下軸向的水平度，與之前所做的記錄進(jìn)行對(duì)比，保證測(cè)量軸頸的揚(yáng)度在一定范圍之中；②檢查千分表的準(zhǔn)確度，確保無(wú)誤后，巧妙使用千分表測(cè)量轉(zhuǎn)子在運(yùn)作的過(guò)程中的晃度，記錄下來(lái)再與之前讀數(shù)進(jìn)行對(duì)比，看是否保持一致，如果比較后發(fā)現(xiàn)而者有偏差，那么就需要觀察測(cè)量中的失誤再進(jìn)行一次重測(cè)；③使用契型塞尺測(cè)量汽輪機(jī)的動(dòng)靜葉間隙；④拆除聯(lián)軸器外面罩殼與緊釘?shù)穆菟ǎ罐D(zhuǎn)子吊出，將汽輪機(jī)端與發(fā)電機(jī)端的聯(lián)軸器止口脫開(kāi)，觀察聯(lián)軸器螺栓是否有裂紋，再清理動(dòng)葉片檢修汽輪機(jī)隔板套、隔板與噴咀，方法為拆除噴嘴、隔板、導(dǎo)葉，先拆壓板螺栓，再拆除隔板，使用起吊器將套板與隔板調(diào)出，最后進(jìn)行這些零件的檢查，檢查是否有裂痕，是否出現(xiàn)零件松動(dòng)的現(xiàn)象。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)常見(jiàn)故障的理論研究分析，筆者提出了為汽輪機(jī)主要部件進(jìn)行檢修的建議，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除汽輪機(jī)常見(jiàn)故障隱患，有效地避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，滿足現(xiàn)代電力能源的供應(yīng)要求。實(shí)際上，無(wú)論檢測(cè)技術(shù)多么先進(jìn)，都需要人們對(duì)故障早發(fā)現(xiàn)，通過(guò)加強(qiáng)汽輪機(jī)檢察人員的的素質(zhì)培養(yǎng)，從而提高他們對(duì)于常見(jiàn)故障的處理能力，以盡快地找到故障原因，采取正確的應(yīng)對(duì)措施，保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，這樣才能讓汽輪機(jī)更大的造福于人們。

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