電廠汽輪機(jī)常見故障分析及處理對策研究

侯凱

摘要：國民生活質(zhì)量大幅度提升之余，對于電力能源需求空間不斷擴(kuò)張，而汽輪機(jī)作為電廠機(jī)組核心部件之一，能否得到妥善安全的管理，直接決定今后電廠工作運(yùn)轉(zhuǎn)的長遠(yuǎn)和正常性，因此在電廠日常經(jīng)營管理期間，必須處理好汽輪機(jī)常見故障應(yīng)對和養(yǎng)護(hù)工作，這也是當(dāng)前作為專業(yè)機(jī)組工作人員必備的素質(zhì)。本文淺析電廠汽輪機(jī)常見故障分析及處理對策。

關(guān)鍵詞：電廠；汽輪機(jī)；常見故障；處理對策

中圖分類號：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-9129（2017）12-0082-01

Abstract ： The quality of the national quality of life is greatly improved ， and the power energy demand space is continuously expanded ， and the steam turbine is one of the core components of the power plant unit ， and whether the long - term and normal operation of the power plant can be obtained directly . Therefore ， it is necessary to deal with the common fault response and maintenance work of the steam turbine during the daily operation management of the power plant ， which is also the necessary quality for the staff of the specialized unit . In this paper ， the common fault analysis and the treatment countermeasure of the steam turbine of the power plant are analyzed .

Key words： power plant； steam turbine； common fault； treatment countermeasure

引言

汽輪機(jī)作為電廠供電的核心支持設(shè)備，其結(jié)構(gòu)機(jī)理特殊且工作環(huán)境繁瑣復(fù)雜，做好該類結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)工作，將直接決定發(fā)電廠運(yùn)行管理實(shí)效性和競爭發(fā)展前景。因此，有關(guān)工作人員要持續(xù)開展電廠汽輪機(jī)常見故障控制和管理工作，旨在令該類設(shè)備故障隱患遏制在最小范疇之內(nèi)，規(guī)避對電廠實(shí)際生產(chǎn)能力的限制效應(yīng)，最終確保電廠電力供應(yīng)的可靠性。

1 汽輪機(jī)工作原理及其分類

汽輪在火力發(fā)電廠中承擔(dān)著將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要任務(wù)，在電廠中占有重要地位。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，汽輪機(jī)主要依靠的是高溫高壓蒸汽具有的內(nèi)能來推動汽輪機(jī)葉片發(fā)生旋轉(zhuǎn)，以把熱能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械能，讓該機(jī)械能來推動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以生成電能。在實(shí)際生產(chǎn)中，依據(jù)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的不同，工作原理的差異以及熱力特性等不同，可把汽輪機(jī)分為不同種類，具體如下。（1）依據(jù)汽輪機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)的不同，可把汽輪機(jī)分為單級與多級汽輪機(jī)、單缸與多缸汽輪機(jī)以及單軸與雙軸汽輪機(jī)。（2）依據(jù)各汽輪機(jī)實(shí)際工作原理的不同，可把汽輪機(jī)分為沖動式汽輪機(jī)、反動式汽輪機(jī)以及速度式汽輪機(jī)，這幾種汽輪機(jī)蒸汽實(shí)際膨脹位置也會有所不同，其中對于沖動式汽輪機(jī)而言，其蒸汽膨脹位置主要為各級碰嘴處及靜葉部位；對于反動式汽輪機(jī)而言，其蒸汽在靜葉及動葉中都會發(fā)生膨脹；而對于速度式汽輪機(jī)而言，其屬于一種先讓蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹后產(chǎn)生動能，然后再讓這些動能作用于動頁上的汽輪機(jī)。（3）依據(jù)汽輪機(jī)熱力特性的不同，可把汽輪機(jī)細(xì)分為：蒸汽式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、抽汽式汽輪機(jī)以及飽和蒸汽式汽輪機(jī)。

2 汽輪機(jī)常見故障分析

2.1汽輪機(jī)的真空降低

汽輪機(jī)正常運(yùn)行時，其汽缸內(nèi)部應(yīng)是封閉的，若汽輪機(jī)的機(jī)體本身發(fā)熱則表明已長時間超負(fù)荷運(yùn)行，其真空極易降低，從而影響設(shè)備運(yùn)行。汽輪機(jī)真空下降有以下原因：一是凝汽器相關(guān)聯(lián)的通道被堵塞，其真空下降較為緩慢；二是循環(huán)水泵出口存在問題，其真空受影響呈現(xiàn)直速下降；三是沒有足夠的水量保證循環(huán)水泵正常運(yùn)行，當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行時，循環(huán)水泵進(jìn)出口水溫溫差就會過大；四是正常運(yùn)行汽輪機(jī)的循環(huán)水泵水溫逐漸升高，導(dǎo)致其機(jī)身內(nèi)部的氣壓逐步增大，造成真空緩慢下降。

2.2汽輪機(jī)超速故障

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過保安限速的情況就是汽輪機(jī)超速，出現(xiàn)嚴(yán)重超速的情況說明汽輪機(jī)已呈現(xiàn)轉(zhuǎn)速持續(xù)上升狀態(tài)。運(yùn)行中汽輪機(jī)出現(xiàn)超速主要表現(xiàn)為：功率儀表指示為零；主油壓儀表、頻率儀表與轉(zhuǎn)速儀表的數(shù)值持續(xù)上升；機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)時有異響出現(xiàn)，振動情況越來越強(qiáng)烈。通常以不超過120r/min作為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，如果出現(xiàn)速度超過其限制值的情況，部分汽輪機(jī)的傳動部件就會因作用力過大無法承受而最終斷裂損壞，嚴(yán)重超速會導(dǎo)致汽輪機(jī)飛車事故或機(jī)組軸系的斷裂，甚至出現(xiàn)機(jī)組設(shè)備被損壞報廢的情況。

2.3汽輪機(jī)葉片損壞

若汽輪機(jī)長時間在惡劣環(huán)境下保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)而未及時進(jìn)行保養(yǎng)等，則會使汽輪機(jī)葉片損壞、老化，甚至報廢。葉片出現(xiàn)故障，不僅會降低汽輪機(jī)的動力輸出效率，還會導(dǎo)致軸系受到嚴(yán)重磨損，最終使設(shè)備壽命大大縮短。葉片損壞主要存在兩方面的問題：一是設(shè)備內(nèi)部存在的問題，葉片本身質(zhì)量是問題關(guān)鍵所在，其生產(chǎn)過程沒有嚴(yán)格按照相關(guān)的質(zhì)量要求執(zhí)行，導(dǎo)致葉片在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中損壞；二是使用的原因，主要是作業(yè)人員操作不當(dāng)，再加上溫差、水沖擊和環(huán)境的影響，都會對汽輪機(jī)葉片的正常使用造成不同程度影響。

3 處理措施

3.1真空下降的處理

當(dāng)汽輪機(jī)存在真空下降故障時，應(yīng)及時了解汽輪機(jī)的運(yùn)行情況，根據(jù)出現(xiàn)的故障情況，對故障類型進(jìn)行有效判定，并對真空下降的故障原因進(jìn)行分析，采取必要的措施。對于不能及時或徹底解決的故障類型，就必須依照電廠相關(guān)設(shè)備管理的要求和規(guī)定，將汽輪機(jī)的工作負(fù)荷量降低到最小，從而防止汽輪機(jī)真空持續(xù)下降。

3.2汽輪機(jī)超速故障問題的預(yù)防與處理

對于汽輪機(jī)超速的問題，首先需要檢查超速保護(hù)裝置，必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求在機(jī)組啟動前進(jìn)行超速保護(hù)試驗(yàn)，保障裝置能正常投入運(yùn)行；若無法確保超速保護(hù)能正常運(yùn)行，則嚴(yán)禁啟動機(jī)組，并查明故障原因。另外，需要定期對汽門的活動情況進(jìn)行檢查，對于大修后的汽輪機(jī)機(jī)組應(yīng)檢查其汽門的密封性；設(shè)備再次啟動時，必須進(jìn)行機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)，通常機(jī)組在冷態(tài)狀態(tài)下啟動應(yīng)帶25%～30%的負(fù)荷；危急保安器的充油試驗(yàn)應(yīng)在汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行2000h后進(jìn)行。

3.3汽輪機(jī)葉片損壞的處理

對于外部作用使汽輪機(jī)葉片出現(xiàn)損壞的情況，在采購和使用汽輪機(jī)的葉片時應(yīng)加強(qiáng)管理，注意葉片的規(guī)格型號、韌性強(qiáng)度、耐腐蝕和老化性等，使其能最大限度滿足汽輪機(jī)的生產(chǎn)負(fù)荷及工作環(huán)境的要求。另外，當(dāng)汽輪機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，加大可能出現(xiàn)生產(chǎn)故障與安全隱患的運(yùn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)的維護(hù)力度，避免對葉片造成損壞。針對已有損壞的葉片及時進(jìn)行檢修和更換，以防對機(jī)組軸系造成損壞，影響安全生產(chǎn)。

4 汽輪機(jī)運(yùn)行中振動故障及處理技術(shù)

4.1油膜震蕩故障

此種震蕩現(xiàn)象主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)軸跳動較強(qiáng)，當(dāng)跳動嚴(yán)重時可能還會影響到機(jī)組主軸外露部分。對于這種故障其主要產(chǎn)生原因?yàn)椋寒?dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子于軸承油膜上進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)作業(yè)時，因受較大載荷影響對其初始穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞所致。具體我們可用下述幾種方法進(jìn)行解決：①降低轉(zhuǎn)子與軸承間的摩擦力。②嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來選用壓力合格，溫度達(dá)標(biāo)的潤滑油。③想方設(shè)法減小潤滑動力粘度。④壓縮軸與瓦之間間隙或把上軸瓦軸承合全寬度擴(kuò)大。⑤盡力縮減軸頸及軸瓦間的實(shí)際接觸角度。

4.2摩擦振動故障

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生摩擦振動故障后，可能引發(fā)部分分頻分量、倍頻分量還有高頻分量現(xiàn)象，有時還會出現(xiàn)波形削頂現(xiàn)象，若在實(shí)際生產(chǎn)中，若摩擦振動持續(xù)時間過長的話，還有可能會帶來渦動現(xiàn)象。對于此種振動，其發(fā)生原因主要為：當(dāng)汽輪機(jī)經(jīng)長期運(yùn)行后，可能會出現(xiàn)高溫現(xiàn)象以及高應(yīng)力現(xiàn)象，這些現(xiàn)象破壞了汽輪機(jī)的葉柵部件、葉輪部件、主軸或聯(lián)軸器所致，可能使它們出現(xiàn)彎曲變形，把初始的平衡態(tài)破壞了，以致最終引發(fā)異常振動故障。

4.3轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

該故障主要受轉(zhuǎn)子工作溫度與蒸汽參數(shù)等因素影響，其主要發(fā)生于汽輪機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后所處的實(shí)際帶負(fù)荷運(yùn)行階段。其主要發(fā)生原因?yàn)椋寒?dāng)汽輪機(jī)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時，其葉片、葉輪還有其主軸通常會受離心力形成的巨大應(yīng)力影響，這樣便很容易造成彎曲變形現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中，對于此種故障我們可一方面可通過應(yīng)用一些耐高溫、耐高壓以及耐腐蝕性材料來制作這些部件，另一方面在發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲現(xiàn)象后，也可通過從新更換新轉(zhuǎn)子來解決此類故障。

5 結(jié)語

汽輪機(jī)在運(yùn)行作業(yè)中難免會發(fā)生各種故障，通過詳細(xì)分析汽輪機(jī)常見故障發(fā)生原因，并歸納總結(jié)具體故障處理對策，將有助于工作人員更及時、更高效地處理汽輪機(jī)故障，以期能對相關(guān)工作者有所助益。

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DOI：10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.12.096