汽輪機通流部分故障診斷方法研究

范衛(wèi)城

【摘 要】汽輪機作為火電廠的關鍵設施，對于火力發(fā)電具有重要的作用。而在汽輪機的所有組成部分中，通流部分既是容易出現(xiàn)故障的部分，又是直接關系到汽輪機的運行正常與否，甚至影響到整個火電廠的安全運行的關鍵部分。因此，加大對汽輪機通流部分故障診斷的研究力度對于火電廠的安全運行具有重要意義?；诖耍疚脑陉U述了火電廠汽輪機通流部分的具體工作原理的基礎上，介紹了一些目前比較常見的通流部分故障類型和原因，并針對性的提出了一些診斷方法，旨在能夠有效的提高汽輪機的生產(chǎn)效率。

【關鍵詞】汽輪機 通流部分 故障診斷

雖然說隨著科學技術的不斷發(fā)展，各種新型的發(fā)電技術已經(jīng)相當成熟，其應用也在不斷的推廣。但是，從目前情況來看，火力發(fā)電仍舊是我國的主要的電力發(fā)電手段，其發(fā)電量在總發(fā)電量中所占的比例也遠遠的超過了其它發(fā)電手段。汽輪機作為火力發(fā)電廠的原動機裝置，在整個發(fā)電過程中具有舉足輕重的作用，其正常運行與否直接關系到火力發(fā)電廠的安全運行。而實踐證明，在汽輪機的所有組成部分中，通流部分發(fā)生故障的幾率最高，對汽輪機造成的影響最大。因此，加強對汽輪機通流部分故障診斷的研究，降低其故障發(fā)生率，不僅可以排除火力發(fā)電機組存在的安全隱患，更可以延長機組的大修周期，在保證機組安全運行的情況下最大限度的提高機組的經(jīng)濟性。

1 汽輪機通流部分的構成

汽輪機常常被稱為“蒸汽透平”，它最大的作用是能夠通過旋轉的方式實現(xiàn)能量和功率之間的轉換，將蒸汽能轉換成機械功。因此，具有很廣的應用面，一切以火力方式為原動力的機械設備都可以汽輪機作為主要的動力裝置，如壓縮機、風機、船舶的螺旋槳等。和其它同一類別的機械相比，汽輪機具有功率大、效率高、壽命長等優(yōu)點。無論是何種性能、何種原理的汽輪機，其做功的氣流通道都是由進汽機構、各級通流部分的葉柵和排氣缸組成的。其中通流部分又是汽輪機最為重要的組成部分，其由三大部分組成，即高壓部分、中壓部分和低壓部分，而這三大部分又可以細分為58個等級。高壓部分由1個單列式調節(jié)級壓力和11個等級的壓力級組成，在選材上高壓部分的調節(jié)級壓力的葉片通常是三叉三銷的聯(lián)體式葉片這種葉片的最大優(yōu)勢在于具有很高的強度，11個壓力等級則是以方鋼材質為主要的制作原料分布于靜葉持環(huán)之上。而中壓部分則是由18個級數(shù)相同的氣缸內(nèi)靜葉片和轉子輪上動葉片構成，一般情況下，中壓部分必須采用一定的方式進行氣封，以保證轉子和葉片圍帶之間不會出現(xiàn)徑向間隙過大的問題。低壓部分由7個等級的氣缸內(nèi)靜葉片和轉子輪動葉片構成，由于通流部分的低壓部分通常是雙流式，因此共有28個壓力級。

2 汽輪機通流部分常見的故障類型

汽輪機通流部分的故障類型通常有一種，一種是突發(fā)性的通流故障。這種故障類型具有一定的偶然性，往往很難事前加以預防，對于該種故障只能在故障發(fā)生之后及時的對其進行檢修，以保證汽輪機的正常運行，同時記錄故障類型，為以后的故障檢修提供資料依據(jù)。常見的突發(fā)性通流故障有進氣閥的閥門桿突然斷裂脫落、動葉或者靜葉突然發(fā)生斷裂脫落等，這些故障類型雖然說具有一定的偶然性，難以預防，但是總體來說，大多是由于通流部分的面積發(fā)生突然性的改變導致的。另一種是漸變性的故障類型，如調節(jié)閥門的結垢、調節(jié)級葉片的斷裂脫落、高壓機和低壓級氣缸的結垢和磨損、高中低三級氣缸葉片的斷裂等等，這些故障類型大多數(shù)是由于汽輪機的通流部分由于長期的充斥水汽或者是長期的受到蒸汽中的雜質沖擊而造成的，一般來說，這種故障類型發(fā)生所需的時間比較長，發(fā)生的頻率也不高，但是一旦發(fā)生這些故障往往會帶來連鎖式的故障反映，給整個汽輪機的正常運轉造成很大的影響，解決這類故障類型的方法主要是以定期的檢修、維護為主，如此方可最大限度的避免漸變式故障的發(fā)生。事實上，無論是突發(fā)性故障還是漸變性故障，其發(fā)生的本質原因就是壓力、流量、溫度等熱學因素的變化導致的。

3汽輪機通流部分的故障診斷方法

從目前情況來看，對于汽輪機通流部分的故障診斷常常采用的是現(xiàn)場檢查、熱參數(shù)比較和通流效率的比較三種方法。其中現(xiàn)場檢查指的是在通流部分發(fā)生故障時要仔細對故障現(xiàn)場進行檢查，如果沒有發(fā)現(xiàn)明顯的誘因，那么可以考慮將汽輪機處于開啟狀態(tài)，根據(jù)其實際的運行狀況來確定故障的誘因，例如門芯掉落造成的故障會對門前后的壓力造成影響，如果汽輪機在運行時門前后的壓力沒有發(fā)生變化即可把這一故障類型排除。熱參數(shù)比較是目前最具實用價值的通流部分故障診斷方法，正常情況下汽輪機的各項數(shù)據(jù)是固定的或者維持在一定范圍之內(nèi)的，若通流部分發(fā)生了故障，那么其蒸汽壓力和條件壓力就會有明顯的上升，如此一來，以汽輪機高調門全開的最高工況最為標準來對比通流部分出現(xiàn)故障時的數(shù)據(jù)就可以判定故障的原因和類型。例如當氣流量和調節(jié)級壓力明顯下降時，通過參數(shù)的比較可以得出異物堵塞通道造成通流面積過小的故障結論。和人參賽比較相類似，通流部分的效率比較也是通過以正常運轉的效率為基準對比故障之后的通流部分的效率來確定故障類型的，該種故障診斷方法的主要目的是為了彌補熱參數(shù)比較的不足之處，比如說當調節(jié)級和高壓缸效率同時下降時，通過熱參數(shù)比較的診斷方法很難確定故障出現(xiàn)在哪個地方，而通過兩者之間效率下級的幅度大小的比較就可以很容易的確定了。這三種故障診斷方法是目前主要的故障診斷方法，但是隨著科學技術的發(fā)展，一些先進的科學技術被應用于故障診斷中，具有良好的發(fā)展前景，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡在預先提供相應輸入、輸出信號的前提下，可以根據(jù)兩者之間的聯(lián)系進行建模，自發(fā)性的對故障做出診斷，極具廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]董曉峰，顧煜炯，楊昆，朝格圖胡日都.汽輪機通流部分故障診斷方法研究[J].中國電機工程學報，2010.35.

[2]周昭濱，巫樟泉，張德軒，李蔚.汽輪機通流部分故障診斷方法研究綜述與展望[J].電站系統(tǒng)工程，2014.03.

[3]張濤.汽輪機通流部分故障診斷方法探究[J]機電信息，2015.09.