探析火力發電廠汽輪機常見運行故障及對策

張恒

（貴州黔桂發電有限責任公司 貴州盤縣 553531）

探析火力發電廠汽輪機常見運行故障及對策

張恒

（貴州黔桂發電有限責任公司 貴州盤縣 553531）

汽輪機機組是火力發電廠機組的原動機，是機組的關鍵設備，機組能否穩定運行對于電力供應的穩定性具有重要的影響，加強汽輪機機組運行監測和健康管理的研究，降低汽輪機發生故障的概率，是保證電力正常供電的基礎。本文對火力發電廠汽輪機常見運行故障進行分析，并提出解決對策。

火電廠；汽輪機；運行故障；處理對策

1 引言

汽輪機是火力發電廠重要的運行設備之一，同時其也被廣泛應用于冶金、化工、船運部門來直接驅動各種從動機械，如各種泵、風機、壓縮機和傳動螺槳等。因此，自從1883年制造出第一臺實用的單級沖動式汽輪機以來，汽輪機已有了一百多年的發展歷史，特別是近幾十年的發展尤為迅速。汽輪機是在高溫、高壓、高轉速下工作的大型動力機械，它的研發、制造和運行設計許多高新科技領域和工業部門，是一個國家科學技術和工業裝備技術發展水平的重要標志。下文對汽輪機部分常見故障及處理進行了分析。

2 火電廠汽輪機運行中常見故障的診斷與處理

2.1 振動異常

汽輪機是一種高速轉動的原動機，所以在運轉過程中總伴隨著不同程度的振動、在允許范圍內的振動是不會對設備造成傷害的，造成異常振動主要有以下原因：灌漿澆注質量不合格，基礎與支座結合不夠；地腳螺栓不緊固；基礎平整度不夠，造成下沉。隨著啟動后的轉速不斷的上升，機旁就能體驗到基座部分與汽輪機整體的振動。對于這種振動最好的處理方法就是重新安裝。蒸汽管線的法蘭面移位強制連接或管線避震布局不理想，造成管線的力和力矩過大，這種情況下的震動特征是：振動值與汽輪機負荷有關，當汽輪機升速到一定轉速時振動增大，通常是振動的頻率與轉速吻合。對于汽輪機振動異?？梢酝ㄟ^其振動位移峰峰值進行判斷，以軸振為例，其判斷標準如表1所示。

表1 振動位移峰峰值評定標準（雙振幅）（單位：μm）

2.2 油系統故障及排除

油系統主要故障就是油壓偏低，主要有以下原因：潤滑油備泵止回閥關閉不嚴，運轉泵出口的潤滑油有一部分從該閥返回到油箱；泵出口溢流閥調節不當，泄放的油量過大引起的；高位油箱進油閥調節不當，油箱溢油流量偏大，使油壓偏低；潤滑油管線部分（主要是管線上的連接法蘭）有漏油，未能及時發現；泵自身故障，供油量減少。處理措施：加強現場巡檢力度，及時發現隱患并消除。

2.3 汽輪機凝汽器真空下降

汽輪機運行過程中，凝汽器真空度是衡量汽輪機能耗的重要指標，關系到汽輪機運行的穩定性、經濟性和安全性。汽輪機凝汽器真空下降時要對凝結水是否正常抽出進行判斷，如果發現無法抽出造成真空下降則一般是電機工作問題故障，然后進行電機故障排查；如果是循環水進入凝汽器中，則一般是水管問題，水管破裂情況一般不存在，主要是水管與管板結合處不嚴密造成；其次還有管路閥門開度過大、真空期系統不嚴密等問題，需要仔細排查并進行及時故障排查，保證熱耗維持在正常范圍內。

2.4 汽輪機沖水故障

汽輪機沖水故障大多由以下原因造成：鍋爐滿水或產生汽水共騰；事故噴水或過熱器減溫水調整不當，主汽溫急劇下降；鍋爐燃燒不穩或調整不當；加熱器或除氧器滿水，抽汽逆止門關閉不嚴倒入汽輪機；啟動時暖管不充分；軸封蒸汽帶水。當汽輪機發生沖水故障時，會有以下表現特征：汽溫突降，電動主汽門、自動主汽門、調速汽門門桿、法蘭或汽缸結合面、軸封等處冒白色濕蒸汽或濺出水滴；主汽管、抽汽管道振動或沖擊；機組異音，機組振動增加或出現強烈振動；軸向位移增加，各軸瓦鎢金及軸承溫度升高。

3 汽輪機運行故障解決對策

3.1 汽輪機異常振動處理

3.1.1 油膜振蕩的診斷和處理

汽輪機的發電轉子通電后高速運行，這一過程將造成油膜無法承受壓力而導致振蕩。高速旋轉破壞了其穩定性，一旦出現這一故障，汽輪的振動速度會進一步加快，最終帶動轉軸劇烈跳動。其主要原因是汽輪機與油膜之間存在較大的摩擦力，因此處理油膜振蕩的主要辦法就是使用規范的潤滑劑來降低二者之間的摩擦力。潤滑劑要具有一定的黏度，是為了防止油膜承受過大的承載力。另外，還可通過減小軸頸與軸瓦之間的接觸角、增加軸瓦軸承合金的寬度和減小軸瓦的頂部間隙等方法來降低油膜振蕩的幅度。

3.1.2 摩擦振動的診斷和處理

汽輪機運行過程中會產生油膜產生振蕩外，機體的主軸承、葉輪以及其他相關部件均會發生一定程度的振動，影響其穩定性。其中，汽輪機轉子的振動會對其質量造成嚴重的影響，其振動的幅值及頻率將出現波動特性，甚至由于長時間的摩擦力增大而出現渦動現象。轉子處于汽輪機的特殊部位，需要承受高溫、高壓等特殊環境，有時還會受到一定的腐蝕。因此產生振動在所難免。轉子的應用頻率高，更換相對方便，因此要在經常檢驗和維護的前提下確保其質量，一旦出現質量問題要及時進行更換，以免一個零件影響了機組的整體運行。

3.1.3 轉子熱彎曲的診斷和處理

轉子的轉換作用會導致熱彎曲的發生，在高溫環境下長期運行，轉子會發生變形，降低工作效率，變形不同于破壞，雖然效率下降但不易被發現。要求維修人員進行經常性的檢測。在電廠運行過程中，轉子熱彎曲在汽輪機組冷態起動定速之后的帶負荷運行階段常有發生。這是由于該階段轉子幾乎處于溫度最高狀態，也承受著來自葉片和軸的巨大壓力。從根本上解決這一問題，這個階段轉子在高溫環境中高速運轉，轉子的主軸、葉輪和葉片承受著巨大的應力，因此解決這一問題要從設計過程中采用抗腐蝕、抗壓力的轉子材料，控制安全隱患。

3.2 油系統故障處理

因為火電廠發電是一個較為復雜的生產過程，當汽輪機長期處于高溫高壓的運行環境中時，容易引發系統故障，特別是油系統故障。雜質主要影響潤滑效果，從而造成軸瓦和軸頸的磨損增加，軸頸的表面粗糙度增大，使汽輪機反應遲緩，最終造成系統故障。對于汽輪機軸瓦和軸頸的這類磨損采用堆焊結合拋光打磨的處理方式。這一過程并非來自于企業維修，而是在設計中就對設備進行該處理，以增加軸頸和軸瓦的抗摩擦能力。而控制雜質則是使用人員的主要任務，需要電廠工作人員對容易產生雜質的部位進行定時的停機清潔。如在檢修過程中對其軸瓦進行清潔，確保其無油、無雜質。維護人員要具有一定的經驗，快速進行維護清潔，再準確安裝。在對軸承箱進行時，要采用系統清潔、存油、徹底清潔軸承箱的順序進行。這一過程要適量使用清潔劑，確保清潔徹底。在油系統故障診斷過程中，由于其主要問題就是雜質造成的運行失穩。因此，操作人員要時刻保持冷油箱以及油箱的清潔，對其進行日常維護，按時更換出現穿孔和破損的油箱濾網。對系統進行日常維護，注重其管道清潔。最后對汽輪機油系統雜質清理完畢后，要采用整體油循環的方式對其進行整體上的清潔，是保證汽輪機油系統穩定的最根本策略。循環油量還要大于正常油量，同時加裝濾網以完成對汽輪機組的儲油系統與輸油系統的清潔，按時更換濾網。

3.3 凝汽器真空偏低處理

造成汽輪機凝汽器的故障的根本原因是因為凝汽器的真空度偏低。在電廠設備運行中，高溫度影響了凝汽器的真空度，最終造成其排氣壓力不夠而影響了其熱效率。凝汽器的設計也影響了其冷卻過程，冷卻面積與其受熱面積之間具有直接的關系。阻力也是造成凝汽器真空偏低的主要因素，長期運行的凝汽器不經過檢查會存有大量的油垢，造成阻力過大，而影響其真空度。一般利用機組調停后對凝汽管進行高壓沖洗。平時為了防止結垢，還應在循環水中加阻垢劑和殺菌劑。

3.4 沖水故障處理

①發生沖水故障時，必須迅速果斷地破壞真空緊急停機，并立即關閉電動主汽門。②開啟汽機本體和有關管道疏水門。③正確記錄情走時間及真空變化。④惰走中傾聽機內有無摩擦聲，并對機組進行全面檢查。⑤轉速降至300rpm時，測量大軸彎曲。⑥投盤車后，檢查盤車電流是否正常。⑦如情走時間縮短，大軸彎曲增大，盤車電流增大，機內有金屬摩擦聲，軸向位移超限，推力軸承溫度升高等重大異常時，不得重新啟動。⑧檢查機組未發現有明顯異常，可重新啟動，但需經專業部門同意和廠領導批準。⑨機組重新啟動時，應研究安全措施：啟動前要充分疏水，上、下缸溫差及汽缸內外壁溫差符合規定；大軸彎曲晃動值正常；重新啟動中振動異常，或機內有摩擦聲或帶負荷后推力瓦溫度明顯異常，應停止啟動查明原因；機組啟動時專人監視振動、傾聽機內有無摩擦聲，出現異常振動或機組異音，應重新停機。

4 結束語

綜上所述，汽輪機運行質量對火電廠的整體運行有著重要影響，汽輪機的穩定性決定了機組的運行效率和運行安全。因此，發現汽輪機的故障，并采取必要的解決手段十分具有必要性。汽輪機常見故障均發生在其主體零件中，如轉子、油膜等部位。其主要原因是汽輪機長期處于高溫、高壓等環境中。需要使用者經常對其進行檢查，對存在故障隱患的零件要提早進行更換，以免帶來更大的經濟損失。

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[3]李繼軍，馬琳.消除現代汽輪機振動增大的有效對策[J].山東工業技術，2016（5）：242.

TM621

A

1004-7344（2016）20-0046-02

2016-6-27

張恒（1984-），男，漢族，助理工程師，大專，主要從事工作和研究方向是火力發電廠660MW機組運行方面。