發電廠汽輪機常見故障分析與排除

鄧森林

（貴州粵黔電力有限責任公司 貴州盤縣 553500）

發電廠汽輪機常見故障分析與排除

鄧森林

（貴州粵黔電力有限責任公司 貴州盤縣 553500）

鑒于汽輪機在發電生產中的重要作用，及時排除與解決機組故障是維持生產的關鍵措施。結合發電廠生產作業發展趨勢，本文總結了汽輪機常見故障形式及解決方法，提出汽輪機科技化調度方法，旨在降低機組運行期間的故障發生率。

發電廠；汽輪機；故障；科技改造

汽輪機是發電廠主要生產裝置，其運行效率關系著廠內電能生產效率，及時解決汽輪機故障有助于提高發電水平。發電廠要結合汽輪機運行狀態，設定科技化改造方案，利用新技術構建故障監測與處理模式，減小人工參與機組調度的難度。

1 發電廠汽輪機發展趨勢

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。又稱蒸汽透平。主要用作發電用的原動機，也可直接驅動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等。主要發展趨勢：

1.1 實時化

現代電力開始采用網絡化平臺實現調度運行，維持了發電廠運作流程的一體化，設置了更具操控性能的硬件設施，滿足了不同地區用電客戶的實際需求。發電廠監控必須堅持24h作業狀態，按照動態控制器要求執行操作命令，進一步擴大整個區域的調度模式。例如，城市用電監控中，利用智能電表對用電量多少實施操控，以免外界干擾造成的異常隱患。

1.2 定向化

無論是或城市供機組發電作業，必須在相對完整的調度平臺下，才能實現電力資源一體化建設。定向監控系統有助于提高系統結構的可利用性，應從主客觀條件展開研究，總結符合網絡化調度運行實況的影響因素，根據不同對象制定科學的監控方案，協調城市與地區用電安全。

2 汽輪機常見故障及排除方法

故障處理是發電廠規劃重點，面對日趨增多的用電客戶，發電廠規劃必須設定智能操控模塊，才能體現出發電廠技術應用優勢。構建汽輪機故障處理體系，可以實現發電廠資源最大化配置。對于傳統電廠規劃存在的問題，要深入總結汽輪機組常見故障形式，提出切實可行的解決方法。主要包括：

2.1 水沖擊

水沖擊是指當汽輪發電機組的進汽溫度急劇下降到某一程度時，汽輪機迸汽將大量帶水。具體表現為單機運行時頻率、電壓下降，并列運行時出力顯著降低，有時水沖擊還會導致葉片的折斷和軸向推力的增加。若在惰走過程中一切均正常，沒有異常現象發生，則可以繼續啟動汽輪機，如啟動時汽輪機內部有摩擦聲和碰撞聲，必須立即停止啟動，停下汽輪機進行檢查和檢修。

2.2 碰摩擦

PLC在控制汽輪機過程中，往往由于人工操作失誤造成電路故障或數據丟失等問題。碰摩故障發生時，單圓盤碰摩模型如圖1所示。o為靜子中心，o1為單圓盤形心初始位置，o2為單圓盤形心位置，c為單圓盤質心，w為轉過的角度，δ為轉子與靜子的半徑間隙（對應圖中的o1o2距離），ω為轉子自轉角速度，x-o1-y是建立在系統靜止時轉子形心的固定坐標系，FN為碰摩正壓力，TF為切向摩擦力。系統靜止時，轉子形心與靜子形心存在一定的不對中量（即圖中的oo1距離），其值為δ0。旋轉過程中，轉靜子形心距為。當r>δ時，便發生碰摩，其碰摩力可表示為：

式中：Kc為定子的徑向剛度；μ為轉子與靜子間的摩擦系數；摩擦力方向由符號Θψ決定：

圖1 單圓盤碰摩模型圖

2.3 真空下降

汽輪機運行時經常遇到汽輪機的凝汽設備壓力升高（即真空下降）現象。汽輪機凝汽設備的壓力升高，不僅會使機組的效率降低，還常常迫使機組降低出力，甚至造成機組停機故障。循環水中斷是造成真空下降的主要原因，如：循環水泵或其驅動電動機出故障，循環水口濾網堵塞等。循環水中斷時，應迅速去掉汽輪機負荷，以備用水源向冷油器供水，并注意當真空降低到允許低限值時，進行故障停機。

2.4 嚴重超速

汽輪機運行狀態下會出現超速情況，導致機組運行效率下滑，影響了整個機組的功能狀態，不利于發電廠生產運行的穩定性。對于存在超速的機組，也要及時調整運行速度，抑制各類因素產生的損耗。例如：自動主汽門、調速汽門卡澀；抽汽管上逆止門卡澀等。發生嚴重超速時，應立即手動危急保安器解除真空，緊急停機并檢查調速汽門，切斷進汽汽源。

3 汽輪機智能化改造與控制技術

我國發電系統正處于優化改革階段，政府通過宏觀調控職能實施電廠改造建設，滿足了區域用電資源調配作業要求。調整發電機出力、調整負荷分布、投切電容器、電抗器等，這些都是維持縣級電廠運作的關鍵。必須在綜合考慮供電資源現狀、供電需求狀況以及其他可能條件的基礎上，提出汽輪機組改造方法，降低機組運行故障的發生率。

3.1 機組監控

PLC是汽輪機監測新技術，將其用于礦山勘察與分析具有先進性特點，能夠及時挖掘汽輪機結構特點，為后期礦床開發與利用提供指導依據。以PLC獲取準確的圖像信號，可實時反映汽輪機情況，指導現場發電作業流程。監控是為了更好地指導電力運行，利用監控平臺完善機組發電數據處理流程，推動發電廠絡智能化、數字化、統一化發展趨勢，形成相對完整的監控作業平臺。視頻監控具有實時錄像功能，用數字監測儀替代人工監控現場控制情況，收錄于視頻監控相關的數據信息。

3.2 調度改造

汽輪機監測結果需要以圖像形式呈現出來，才能為發電企業提供形象的數據分析，掌握符合汽輪機實況的開發平臺。面對傳統故障監測模式存在的不足，新時期汽輪機監測要堅持科技創新原則，引入PLC作為技術支撐平臺，設定更加多元化的汽輪機圖像處理中心，如圖2，對汽輪機設定超速保護系統，避免超速問題導致的故障風險，客觀地反映出汽輪機動態。實踐證明，虛擬模型具有廣泛的應用價值，虛擬化、精確化等特點改變了傳統故障監測平臺的不足。

圖2 汽輪機超速保護系統

3.3 故障模擬

虛擬模型為用戶提供動脈故障監測平臺，本質上并非正式的故障監測操作，而是在虛擬環境下對圖像進行多種處理。因此，故障監測采用虛擬模型具有精確化特性，避免正式操作中產生錯誤，提高了汽輪機圖像的處理質量。發電廠絡化調度是基于互聯網平臺的操控中心，其調度方案設計要注重數據安全問題，提前做好相關權限設置與管理，避免人為操控失誤造成的安全風險。電廠是社會主義改造重點項目，借助電力科技創設現代化供用電控制模式，加快了區域供機組發電作業改造進程。

3.4 運行監測

為了避免故障監測不當造成數據結果失誤，可引入虛擬模型作為前期操控處理平臺。總結故障監測技術缺陷，以數字模型為虛擬化控制平臺，提出更為先進的故障監測技術方案。故障監測是我國發電行業不可缺少的工程要素，汽輪機監測必須依賴于各項科技術應用，才能創造更為豐厚的產業收益。故障監測是一項復雜的工藝流程，以圖像模型為中心執行處理方案，從根本上解決了傳統故障監測的不足。數字模型是故障監測的新平臺，用戶可根據操作要求擬定故障監測流程，獲得更為清晰、真實、形象的圖像結果。

4 結論

總之，發電廠資源利用問題體現在開發與利用等雙方面，安全控制是發電廠規劃重點要素。發電廠可根據機組發電結構分布狀態，提出符合實際應用要求的線路改造方式。掌握汽輪機幾種故障的原因、特征和處理方法，并抓好檢修的質量檢驗并采取運行中的預防性措施，嚴格執行運行管理制度和操作規程、加強技術培訓，使運行人員充分掌握設備性能，則事故完全可以預防并可得到妥善處理。

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TM621

A

1004-7344（2016）12-0073-02

2016-4-10

鄧森林（1981-），男，水族，貴州盤縣人，助理工程師，大專，主要從事工作方向為脫硫除灰輸電電氣等系統的運行管理。