電廠汽輪機運行中的常見故障研究

王鵬

摘要：汽輪機是火力發電廠三大主機之一，汽輪機運行狀態、運行效率及連續性將直接影響電廠發電系統的安全性、穩定性與可靠性。文章通過梳理相關文獻了解電廠汽輪機的運行機理，在此基礎上結合實際工作經驗探究電廠汽輪機運行中經常發生的油膜振蕩、轉子熱彎曲、摩擦振動、汽流激振、真空下降故障產生原因及解決對策，旨在為電廠汽輪機的高效、穩定、安全運行保障提供思路與方法。

關鍵詞：電廠;汽輪機運行;常見故障;解決對策

汽輪機是電廠發電系統三大主機（鍋爐、汽輪機、發電機）之一，不僅關系到整個發電系統的運行效率與產出效能，而且關乎電廠對能源的消耗及實際獲取的經濟收益。近年來，社會各個領域的發展加大了對電能的需求量，電廠生產任務日益艱巨，承擔著緩解電能供需問題、提升電能生產力的重要責任。為此，在日常電能生產中需實時動態監測汽輪機運行狀態，及時發現汽輪機運行故障，結合以往經驗、對汽輪機運行機理的深入了解以及專業化、科學化的故障分析與診斷技術識別故障類型、精準故障定位，并采取合理有效的措施解決汽輪機運行故障問題，進而保證汽輪機長時間維持高效、安全、可靠的運行狀態。

一、電廠汽輪機運行機理

電廠汽輪機類型多種多樣，如單級汽輪機、多級汽輪機;單缸汽輪機、多缸汽輪機等。不同類型汽輪機運行方式與工作原理具有一定的差異性，但總體而言汽輪機是將蒸汽熱能轉化為機械能的回轉式機械，高溫高壓蒸汽經過汽輪機時會帶動其轉子葉片轉動，轉化而成的機械能帶動發電機運轉，進而產生可應用于生產及生活中的電能。

伴隨著社會用電規模的擴大，電廠汽輪機體積也明顯提升，發電系統的結構日益復雜，在大型汽輪機運行過程中，葉片因蒸汽長時間沖擊發生斷裂、轉子受熱彎曲、凝汽器真空度下降等問題頻繁發生，不僅會中斷汽輪機連續運行工作狀態，而且會使汽輪機內部構件、部件發生不可逆損耗，縮短汽輪機的使用壽命。

二、電廠汽輪機運行常見故障及解決對策

（一）油膜振蕩故障及解決對策

電廠汽輪機運行過程中的油膜振蕩故障表現為轉軸強烈跳動，嚴重時會對轉軸外露部分產生不利影響。該故障產生的原因為轉軸荷載過大，降低了轉軸的穩定性。解決電廠汽輪機運行油膜振蕩故障的關鍵措施為：首先，選用粘稠性及溫濕度符合相應標準的潤滑油減小轉軸高速旋轉過程中的摩擦力;其次，適當調小軸瓦頂部間隔距離、增加軸承合金的寬度[1];最后，調節軸頸與軸瓦之間的接觸角。

（二）轉子熱彎曲故障及解決對策

在電廠汽輪機組冷態起機，帶負荷運行至一定速度后，因轉子溫度異常增加、汽輪機蒸汽參數設置不合理便會誘發轉子熱彎曲故障，在高溫高壓、應力等因素的共同作用下，轉子極易發生彎曲、變形問題，降低汽輪機組整體運行的安全性與可靠性。解決汽輪機運行過程中轉子熱彎曲故障的有效方法為：其一，將原本易變形、材料性能不佳的轉子替換為耐腐性能、耐高溫性能、耐高壓性能更佳的新型材料轉子，避免轉子受到工作溫度、轉動速度的影響發生彎曲;其二，調整汽輪機組的運行負荷，預測不同負荷下汽輪機組轉子內部應力與所受壓力，在保證轉子物理學性能基礎上適度降低負荷，可以保證轉子運行的穩定性;其三，時刻觀察汽輪機組運行狀態，發現轉子彎曲變形后及時更換轉子，提升汽輪機運行安全性。

（三）摩擦振動故障及解決對策

電廠汽輪機運行過程中，因旋轉產生的離心力、各個部件運行中的作用力等會改變汽輪機內部構件、部件的初始運行狀態，當轉動部分受力情況發生改變后便會產生異常震動，甚至會引發渦動現象，加劇汽輪機構件及部件的磨損程度。為此，在汽輪機運行中需注重實時監測，當發現分頻、倍頻及高頻分量時立即檢查汽輪機轉動部分有無變形、彎曲、過度磨損現象，如果存在此類現象需第一時間采取故障解除措施，更換磨損程度較大的構件、部件，采用潤滑油降低轉動部分的摩擦力，避免摩擦振動傳導至汽輪機其他運行部分，以此保證汽輪機組整體的運行效率[2]。

（四）汽流激振故障及解決對策

電廠汽輪機運行汽流激振故障集中表現為振動曲線異常。高溫高壓氣體流經汽輪機葉片、推動轉子運轉中除因蒸汽膨脹產生對中高壓轉子的轉矩之外，還會產生軸向力，軸向力的方向一般由高壓轉子指向中壓轉子，可能會導致高中壓轉子受力不均勻，進而誘發汽流激振故障。為解除該故障，在汽輪機運行前需校驗轉子動平衡，保證轉子中心與旋轉中心處于同一直線上。同時，全面、全過程記錄滿負荷情況下汽輪機轉子的振動數據。繪制轉子振動曲線，從中總結轉子振動規律，預測不同負荷、蒸汽參數下轉子汽流激振故障發生的關鍵節點或周期，以此為依據制定轉子檢查、故障診斷階段性計劃，做到防患于未然。

（五）真空下降故障及解決對策

汽輪機運行過程中，轉動部位構件、部件相互摩擦產生熱能，如果養護工作不到位便會導致凝汽器真空下降，加大汽輪機運行的熱能消耗。真空下降故障的表現多種多樣，需根據不同表現形式采取故障處理措施;其一，針對循環水中斷表現，需立即啟動備用循環水泵，如無備用水泵需卸除汽輪機運行負荷，清理循環系統堵塞;其二針對凝結泵運行效率較低問題，可適當加大入口過濾網，降低凝結泵高度;其三，針對凝汽器滿水問題，需打開水位調節閥排除多余水體。

三、結束語

汽輪機是電廠發電系統中的關鍵組成部分之一，常見的故障包括油膜振蕩、轉子熱彎曲、摩擦振動、汽流激振及真空下降。在解除故障中需根據實際的故障表現、故障類型采取差異化排障措施，并樹立預防為主的基本理念，切實保證汽輪機運行效率。

參考文獻

[1]黃利明.電廠汽輪機運行中的故障及其處理對策探析[J].現代工業經濟和信息化，2021，11（04）：138-139.

[2]陳明付.電廠汽輪機運行中的常見故障及應對策略研究[J].科技創新與應用，2020，{4}（36）：99-100.