化工汽輪機技術(shù)改進及故障排除方法分析

胡愈杰

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北 武漢 430000）

汽輪機是一種將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的設(shè)備。汽輪機也稱蒸汽透平發(fā)動機，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動力裝置，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時對外做功。汽輪機是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，也用于冶金工業(yè)、化學工業(yè)、艦船動力裝置中。汽輪機按照做功原理可分為沖動式汽輪機、反動式汽輪機；按功能可分為凝汽式汽輪機、供熱式汽輪機，供熱式汽輪機又可以分為：背壓式汽輪機、調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機；按照參數(shù)高低可以分為：低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機、超高壓汽輪機、亞臨界壓力汽輪機、超臨界壓力汽輪機。汽輪機是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械功的旋轉(zhuǎn)機械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動機。

1 汽輪機常用的振動信息分析方法及典型圖譜

1.1 波形分析法

波形分析圖是汽輪機常用的振動信息分析方法，典型的圖譜如圖1。

圖1

1.2 軸心軌跡分析法（見圖2）

圖2

1.3 頻譜分析法（見圖3）

圖3

2 化工汽輪機故障分析

2.1 脹差

化工汽輪機之所以產(chǎn)生脹差，是因為轉(zhuǎn)子與氣缸之間存在著溫差。脹差的主要原因是由于汽輪機的氣缸和轉(zhuǎn)子在受熱和受冷時，其傳遞系數(shù)存在著一定的差異。正脹差是由于機器啟動時的暖機時間太短，負脹差是由于負荷迅速下降。脹差過大導致汽輪機遠轉(zhuǎn)過程中機械受損，造成震動過大，影響汽輪機的使用，影響設(shè)備的加工生產(chǎn)。損壞機器，因此在機器運行中注意脹差。

2.2 脹差控制的要點

在汽輪機運行中，要注意脹差的控制，做到加熱時間足夠長，負載不要太大，保證機器不驟開、不驟停，起動過程中速度要緩慢，盡量不進行熱汽起動。針對蒸汽溫度進行控制，避免與室溫相差太大。

3 脹差變化對運行的影響

3.1 機器不同狀況下脹差的變化

機器在不同狀態(tài)下，脹差的變化也不同。主要存在以下幾種情況：正常啟動的過程中，不會出現(xiàn)較大的脹差值。在汽輪機異常運行時，脹差也會發(fā)生變化。汽輪機正常停止運行，脹差值的變化不會太大。

3.2 脹差的變化對汽輪機的影響

脹差的變化隨著機器的運行可能發(fā)生變化，脹差值太大意味著機器的運行狀態(tài)有問題，長期下去將導致機器發(fā)生故障，對機器的壽命產(chǎn)生危害，影響機器的使用。

4 汽輪機脹差的控制對策

汽輪機在運行過程中，為了使得正常運行，需要對脹差進行穩(wěn)定控制。

（1）合理選擇啟動參數(shù)。在機器進行啟動時，合理選擇機器零部件的啟動參數(shù)，保證啟動過程中機器的穩(wěn)定性，使得機器穩(wěn)定運行，延遲機器的使用壽命。汽輪機在啟動時，嚴格選擇啟動參數(shù)，以免啟動產(chǎn)熱過多，造成機器的損壞。熱是導致汽輪機發(fā)生破壞的主要因素，因此，使用過程中注意機器的產(chǎn)熱問題，控制啟動參數(shù)就是控制產(chǎn)熱問題。

（2）軸封抽汽適當使用。汽輪機在工作中產(chǎn)熱產(chǎn)汽，因此在運行中要適當?shù)剡M行抽汽，使得機器的溫度降下去，再繼續(xù)運轉(zhuǎn)中，不至于由于溫度太高而造成零部件的損壞。汽輪機產(chǎn)熱造成零部件溫度的上升，影響部件的運轉(zhuǎn)，因此要及時地調(diào)整。熱是導致汽輪機發(fā)生破壞的主要因素，因此使用過程中注意機器的產(chǎn)熱問題，軸封抽汽適當使用有利于控制產(chǎn)熱問題。

（3）沖轉(zhuǎn)過程中及時調(diào)整向空排氣閥開度。沖轉(zhuǎn)過程中，要根據(jù)氣體的產(chǎn)生及時調(diào)整排氣閥的開度，在氣體產(chǎn)生較多時，調(diào)大排氣閥的開度，以防壓強過大，造成機器發(fā)生事故，及時將多余的氣體排出。氣體的壓強過大，在機器使用中危害過大，對機器各部分零件造成傷害。熱是導致汽輪機發(fā)生破壞的主要因素，因此使用過程中注意機器的產(chǎn)熱問題，沖轉(zhuǎn)過程中，及時調(diào)整向空排氣閥開度就是控制產(chǎn)熱問題。

（4）盡量縮短并網(wǎng)時間。

（5）及時將各部分的汽封漏氣放進去。

5 汽輪機熱耗

在汽輪機的使用過程中，熱耗是十分重要的因素，汽輪機組的熱耗是指汽輪機實際運行性能，當汽輪機首次被使用的時候，熱耗的計算是十分重要的，在汽輪機進行檢修的時候，熱耗是檢測檢修是否合格的標準。熱耗的計算公式如下：

式中，HRM為試驗熱耗率，kJ/k Wh；PST為發(fā)電機端凈功率，MW；GMS為主蒸汽流量，t/h；hMS為高壓缸進汽焓，kJ/kg；GHRH為熱再熱蒸汽流量，t/h；hHRH為熱再熱蒸汽流量焓值，kJ/kg；GFFW為省煤器入口給水流量，t/h；hFFW為省煤器入口給水流量焓值，kJ/kg；GCRH為冷再熱蒸汽流量，t/h；hCRH為冷再熱蒸汽流量焓值，kJ/kg；GRHS為再熱減溫水流量，t/h；hRHS為再熱減溫水流量焓值，kJ/kg；GSHS為過熱器減溫水流量，t/h；hSHS為過熱器減溫水流量焓值，kJ/kg。

6 汽輪機使用過程中常見故障分析

6.1 轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子在安裝過程中，不符合規(guī)則，安裝不正確導致轉(zhuǎn)子在運動開始前就有問題。轉(zhuǎn)子的材料制造不均衡，導致轉(zhuǎn)子不平衡。轉(zhuǎn)子裝配過程中，缺乏經(jīng)驗，使得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)配不正確，造成轉(zhuǎn)子的不平衡。轉(zhuǎn)子不平衡導致在運轉(zhuǎn)中造成零部件的損傷，使得機器產(chǎn)熱嚴重，造成機器的損壞，對于機器壽命產(chǎn)生影響。在轉(zhuǎn)子的安裝過程中，注意轉(zhuǎn)子平衡安裝。

6.2 轉(zhuǎn)子不對中

聯(lián)軸器不對中與軸承不對中導致轉(zhuǎn)子不對中，導致運行中發(fā)生事故。轉(zhuǎn)子對中，才能保證機器運轉(zhuǎn)中的穩(wěn)定性，如果轉(zhuǎn)子不對中，將會對機器的使用產(chǎn)生危害，因此，要注意機器轉(zhuǎn)子的對中問題，讓專業(yè)人員進行裝備與判斷。在轉(zhuǎn)子的安裝過程中，注意轉(zhuǎn)子對中安裝。

6.3 動靜碰磨

高速轉(zhuǎn)動的部件與靜止不動的部件相互接觸，導致高速運動的物件產(chǎn)生的熱量對靜止不動的部件造成傷害。例如，軸在不停地高速運轉(zhuǎn)著，產(chǎn)生的熱量特別大而且沒有及時的排放，當軸與其他部件發(fā)生接觸時，會將高溫熱傳給其他靜止的部件，導致其他部件受熱嚴重，嚴重影響汽輪機的使用。因此安裝過程中，注意轉(zhuǎn)動件與靜止件的安裝，避免轉(zhuǎn)動件與靜止件間的接觸。

6.4 轉(zhuǎn)子中心孔進油

轉(zhuǎn)子中心孔進油導致油膜形成，對散熱產(chǎn)生影響。導致機器發(fā)熱嚴重，造成機器的損壞。油膜對熱的散出有一定的影響，因此當油膜形成，造成熱散不去，將導致機器溫度過高，導致轉(zhuǎn)子在運行中因受熱而被破壞，導致機器的損壞，影響企業(yè)的生產(chǎn)與經(jīng)濟，嚴重是可能造成人員的傷害與經(jīng)濟的損失。熱是導致汽輪機發(fā)生破壞的主要因素，因此使用過程中注意機器的產(chǎn)熱問題，及時地進行散熱，避免造成機器的損壞。

7 常見故障解決措施

培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才，對各種事故進行解決。在機器購買階段，專業(yè)人才進行購買。考察機器及其部件的安全度，采用新型技術(shù)進行監(jiān)控，在機器發(fā)生危險之前進行提醒，在危險發(fā)生后，及時采取措施解決。檢查轉(zhuǎn)子是否平衡，如果不平衡，采取措施將轉(zhuǎn)子平衡運行，檢查轉(zhuǎn)子是否對中，檢查高速運轉(zhuǎn)的部件是否與靜止的部件相互接觸，檢查轉(zhuǎn)子中心孔是否進油。使用新型設(shè)備，對汽輪機的產(chǎn)熱進行控制，使用新型設(shè)備，保障各部分的正常運轉(zhuǎn)。培養(yǎng)后備人才，進行維修。

檢查是否脹差的影響，在汽輪機運行中，要注意脹差的控制，做到加熱時間足夠長，負載不要太大，保證機器不驟開、不驟停，起動過程中速度要緩慢，盡量不進行熱汽起動。針對蒸汽溫度進行控制，避免與室溫相差太大。從而在啟動時合理選擇啟動參數(shù)，在機器進行啟動時，合理選擇機器零部件的啟動參數(shù)，保證啟動過程中機器的穩(wěn)定性，使得機器穩(wěn)定運行，延遲機器的使用壽命。汽輪機在啟動時，嚴格選擇啟動參數(shù)，以免啟動產(chǎn)熱過多，造成機器的損壞。軸封抽汽適當使用，汽輪機在工作中產(chǎn)熱產(chǎn)汽，因此在運行中要適當?shù)剡M行抽汽，使得機器的溫度降下去，再繼續(xù)運轉(zhuǎn)中，不至于由于溫度太高而造成零部件的損壞。汽輪機產(chǎn)熱造成零部件溫度的上升，影響部件的運轉(zhuǎn)，因此要及時地調(diào)整。沖轉(zhuǎn)過程中及時調(diào)整向空排氣閥開度，沖轉(zhuǎn)過程中，要根據(jù)氣體的產(chǎn)生及時調(diào)整排氣閥的開度，在氣體產(chǎn)生較多時，調(diào)大排氣閥的開度，以防壓強過大，造成機器發(fā)生事故，及時將多余的氣體排出。盡量縮短并網(wǎng)時間，及時將各部分的汽封漏氣放進去，從而保證機器的正常運行。

8 結(jié)語

在汽輪機運行中，要注意各部件之間的問題，注意汽輪機的散熱問題，保證汽輪機可以長時間地運行，保證機器及人員財產(chǎn)的安全。