電站汽輪機通流部分故障分析

翟偉　夏慧

摘 要：電站汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械，對其通流部分進行故障分析能有效保證電站汽輪機的使用安全與壽命。本文主要討論對電站汽輪機通流部分故障分析，為保障其安全使用提供一些實操性的建議。

關鍵詞：電站汽輪機；通流部分；故障分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.028

0 引言

電站汽輪機是大型高速的旋轉機械，一旦發生故障，不僅會造成其自身設備零部件的損壞，還會對周圍的環境設備埋下安全隱患，嚴重威脅人們的生命與財產的安全。有數據顯示，對電站汽輪機通流部分進行有效故障分析診斷，設備事故將減少72%，相關的維修費用能降低30%左右[1]。因此，對電站汽輪機通流部分的故障分析是非常必要，且具有重要意義的。

1 電站汽輪機通流部分故障的特點

1.1 層次性

電站汽輪機的故障具有縱向性，即下一層次的故障必然會導致上一層次的故障，形成連鎖反應，如當循環水泵出現故障，就會引發凝汽器真空下降，導致低壓缸熱膨脹變形，最終表現為機組運用失去平衡，無法正常運轉。這一特點能夠幫助找到電站汽輪機通流部分故障的根本問題，根據低層次的故障推斷出高層次的故障并做好防范，通過高層次的故障反推出低層次故障，從而有效的解決問題的根源。

1.2 關聯性

通流部分是一個完整、相關聯的部分，當其中一個零部件出現問題，其周圍相關的部件也會受到影響。該特點會擴大通流部分的故障，造成在同一層次出現多種故障。如當電站汽輪機發生水沖擊時，推力軸承就會受到不同程度的損壞。

1.3 不及時性

通流部分發生故障不會立刻表現出來，而是要經過一段時間達到質變才會顯現。這一特點能夠幫助對故障的走向及發展趨勢做出預判，最終起到有效預防故障進一步惡化的作用。根據電站汽輪機該特性，可以通過其他部件的失靈來觀察通流部分是否存在故障，如通過監測其熱力參數變化的速度，能有效判斷出其故障的發展程度并進行處理。

1.4 不穩定性

因流通部分是一個整體，其中的零部件是相互關聯的，因此其故障的影響因素較多，導致其具有了不穩定性。該特點增加了通流部分故障診斷分析的難度。如通流部分的循環水溫出現問題，工作人員不僅要考慮其工作場地因素，還要注意到當時所處的天氣氣候對水溫的影響。

2 電站汽輪機通流部分故障的分析

2.1 汽輪機結垢

電站汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械，因此對水的質量要求較高，但由于汽輪機內沒有專門的汽包用于水汽分離，致使在含鹽類蒸汽時，鹽分被析出并沉積在通流部分，導致汽輪機結垢[2]。在進行該故障分析時，要先確認結垢的具體位置，是否影響到其他部分，當確認無誤后方可進行進一步的分析。

汽輪機結垢會造成通流部分的蒸汽流量減少，整體機組的輸出壓力就會降低；加大了通流部分內部零件的磨損，降低了汽輪機的整體效率；改變了通流部分中流體動力和能量的分布。當對其進行監測分析時，若出現機組負荷、主蒸汽流量、調節汽門開度及各級組相對的內部效率所需要的參數出現不正常的變化時，則需要考慮是否是汽輪機結垢，并進行排查。

2.2 通流部分發生腐蝕、磨損

因電站汽輪機中各鍋爐管的膨脹系數不同，因此在運行過程中就會形成不同的溫度，從而產生通流部分的不同零件之間的溫度差，導致氧化皮剝落，并進入到其他零件部分造成腐蝕、磨損[3]。該故障會造成調節級的磨損，其表現形式為蒸汽參數與相關的壓力數值沒有明顯變化，但負荷值與水流量會出現短時間的升高，鍋爐管中的壓力值也會慢慢的升高，但高壓缸的工作效率卻降低了。因此，在監測分析該故障時，要注意汽輪機給水量等數據的變化。

2.3 通流部分發生機械斷落或脫落

通流部分發生機械斷落或脫落大多數是因為其金屬材料發生疲勞破壞所造成的，即其金屬材料在變應力的作用下其中某點產生了永久性的結構破壞，致使在無數的循環使用后形成裂縫導致機械斷落或脫落。該故障發生時，汽輪機會出現葉片斷裂、靜葉堵塞及噴嘴脫落。汽輪機通流部分中軸向位移的負向增大，調節級壓力值會忽然升高，各缸排汽壓力降低，高壓缸的效率出現緩慢下降。所以，在監測分析該故障時，要關注各缸的排汽壓力與溫度、調節汽門開度、軸向位移的數據變化。

2.4 閥門門桿斷裂或門芯脫落

閥門門桿斷裂的原因多樣，不僅與其自身的材質、加工工藝與結構有關，還受蒸汽管道的分布、閥座、型線等因素影響。該故障具體為高壓調節汽門門桿斷裂或門芯脫落及中壓聯合汽門門桿斷裂或門芯脫落。該故障發生時，調節級輸出的壓力會突然下降、輸出熱蒸汽的管道壓力會忽然升高、低壓缸、高壓缸的相對內效率降低及機組整體負荷降低后恢復到同負荷時整體的壓力就會增大。在監測分析該故障時，要關注調節級后壓力與各級組相對內效率的變化的情況。

3 結論

了解電站汽輪機通流部分故障的特點，才能更好的對其故障進行分析，以保證電站汽輪機的安全使用，防止事故發生。電站汽輪機通流部分故障主要有汽輪機結垢、通流部分發生腐蝕或磨損、通流部分發生機械斷落或脫落及閥門門桿斷裂或門芯脫落。當故障發生時，其相應的零部件或相關數據也會出現異常，所以只要對其進行有效的監測分析就能及時分析通流部分的故障。

參考文獻：

[1]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].電站系統工程，2014（03）：12-14.

[2]黃毅.汽輪機通流部分故障診斷方法分析[J].科技與創新，2014（24）：119-120.

[3]齊佶.汽輪機通流部分故障方法研究[J].信息化建設，2015（12）：277.