電站汽輪機(jī)通流部分故障分析

翟偉　夏慧

摘 要：電站汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，對(duì)其通流部分進(jìn)行故障分析能有效保證電站汽輪機(jī)的使用安全與壽命。本文主要討論對(duì)電站汽輪機(jī)通流部分故障分析，為保障其安全使用提供一些實(shí)操性的建議。

關(guān)鍵詞：電站汽輪機(jī)；通流部分；故障分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.028

0 引言

電站汽輪機(jī)是大型高速的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，一旦發(fā)生故障，不僅會(huì)造成其自身設(shè)備零部件的損壞，還會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境設(shè)備埋下安全隱患，嚴(yán)重威脅人們的生命與財(cái)產(chǎn)的安全。有數(shù)據(jù)顯示，對(duì)電站汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行有效故障分析診斷，設(shè)備事故將減少72%，相關(guān)的維修費(fèi)用能降低30%左右[1]。因此，對(duì)電站汽輪機(jī)通流部分的故障分析是非常必要，且具有重要意義的。

1 電站汽輪機(jī)通流部分故障的特點(diǎn)

1.1 層次性

電站汽輪機(jī)的故障具有縱向性，即下一層次的故障必然會(huì)導(dǎo)致上一層次的故障，形成連鎖反應(yīng)，如當(dāng)循環(huán)水泵出現(xiàn)故障，就會(huì)引發(fā)凝汽器真空下降，導(dǎo)致低壓缸熱膨脹變形，最終表現(xiàn)為機(jī)組運(yùn)用失去平衡，無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這一特點(diǎn)能夠幫助找到電站汽輪機(jī)通流部分故障的根本問(wèn)題，根據(jù)低層次的故障推斷出高層次的故障并做好防范，通過(guò)高層次的故障反推出低層次故障，從而有效的解決問(wèn)題的根源。

1.2 關(guān)聯(lián)性

通流部分是一個(gè)完整、相關(guān)聯(lián)的部分，當(dāng)其中一個(gè)零部件出現(xiàn)問(wèn)題，其周圍相關(guān)的部件也會(huì)受到影響。該特點(diǎn)會(huì)擴(kuò)大通流部分的故障，造成在同一層次出現(xiàn)多種故障。如當(dāng)電站汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊時(shí)，推力軸承就會(huì)受到不同程度的損壞。

1.3 不及時(shí)性

通流部分發(fā)生故障不會(huì)立刻表現(xiàn)出來(lái)，而是要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間達(dá)到質(zhì)變才會(huì)顯現(xiàn)。這一特點(diǎn)能夠幫助對(duì)故障的走向及發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)判，最終起到有效預(yù)防故障進(jìn)一步惡化的作用。根據(jù)電站汽輪機(jī)該特性，可以通過(guò)其他部件的失靈來(lái)觀察通流部分是否存在故障，如通過(guò)監(jiān)測(cè)其熱力參數(shù)變化的速度，能有效判斷出其故障的發(fā)展程度并進(jìn)行處理。

1.4 不穩(wěn)定性

因流通部分是一個(gè)整體，其中的零部件是相互關(guān)聯(lián)的，因此其故障的影響因素較多，導(dǎo)致其具有了不穩(wěn)定性。該特點(diǎn)增加了通流部分故障診斷分析的難度。如通流部分的循環(huán)水溫出現(xiàn)問(wèn)題，工作人員不僅要考慮其工作場(chǎng)地因素，還要注意到當(dāng)時(shí)所處的天氣氣候?qū)λ疁氐挠绊憽?/p>

2 電站汽輪機(jī)通流部分故障的分析

2.1 汽輪機(jī)結(jié)垢

電站汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，因此對(duì)水的質(zhì)量要求較高，但由于汽輪機(jī)內(nèi)沒(méi)有專門(mén)的汽包用于水汽分離，致使在含鹽類蒸汽時(shí)，鹽分被析出并沉積在通流部分，導(dǎo)致汽輪機(jī)結(jié)垢[2]。在進(jìn)行該故障分析時(shí)，要先確認(rèn)結(jié)垢的具體位置，是否影響到其他部分，當(dāng)確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

汽輪機(jī)結(jié)垢會(huì)造成通流部分的蒸汽流量減少，整體機(jī)組的輸出壓力就會(huì)降低；加大了通流部分內(nèi)部零件的磨損，降低了汽輪機(jī)的整體效率；改變了通流部分中流體動(dòng)力和能量的分布。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析時(shí)，若出現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽流量、調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度及各級(jí)組相對(duì)的內(nèi)部效率所需要的參數(shù)出現(xiàn)不正常的變化時(shí)，則需要考慮是否是汽輪機(jī)結(jié)垢，并進(jìn)行排查。

2.2 通流部分發(fā)生腐蝕、磨損

因電站汽輪機(jī)中各鍋爐管的膨脹系數(shù)不同，因此在運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)形成不同的溫度，從而產(chǎn)生通流部分的不同零件之間的溫度差，導(dǎo)致氧化皮剝落，并進(jìn)入到其他零件部分造成腐蝕、磨損[3]。該故障會(huì)造成調(diào)節(jié)級(jí)的磨損，其表現(xiàn)形式為蒸汽參數(shù)與相關(guān)的壓力數(shù)值沒(méi)有明顯變化，但負(fù)荷值與水流量會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的升高，鍋爐管中的壓力值也會(huì)慢慢的升高，但高壓缸的工作效率卻降低了。因此，在監(jiān)測(cè)分析該故障時(shí)，要注意汽輪機(jī)給水量等數(shù)據(jù)的變化。

2.3 通流部分發(fā)生機(jī)械斷落或脫落

通流部分發(fā)生機(jī)械斷落或脫落大多數(shù)是因?yàn)槠浣饘俨牧习l(fā)生疲勞破壞所造成的，即其金屬材料在變應(yīng)力的作用下其中某點(diǎn)產(chǎn)生了永久性的結(jié)構(gòu)破壞，致使在無(wú)數(shù)的循環(huán)使用后形成裂縫導(dǎo)致機(jī)械斷落或脫落。該故障發(fā)生時(shí)，汽輪機(jī)會(huì)出現(xiàn)葉片斷裂、靜葉堵塞及噴嘴脫落。汽輪機(jī)通流部分中軸向位移的負(fù)向增大，調(diào)節(jié)級(jí)壓力值會(huì)忽然升高，各缸排汽壓力降低，高壓缸的效率出現(xiàn)緩慢下降。所以，在監(jiān)測(cè)分析該故障時(shí)，要關(guān)注各缸的排汽壓力與溫度、調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度、軸向位移的數(shù)據(jù)變化。

2.4 閥門(mén)門(mén)桿斷裂或門(mén)芯脫落

閥門(mén)門(mén)桿斷裂的原因多樣，不僅與其自身的材質(zhì)、加工工藝與結(jié)構(gòu)有關(guān)，還受蒸汽管道的分布、閥座、型線等因素影響。該故障具體為高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)門(mén)桿斷裂或門(mén)芯脫落及中壓聯(lián)合汽門(mén)門(mén)桿斷裂或門(mén)芯脫落。該故障發(fā)生時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)輸出的壓力會(huì)突然下降、輸出熱蒸汽的管道壓力會(huì)忽然升高、低壓缸、高壓缸的相對(duì)內(nèi)效率降低及機(jī)組整體負(fù)荷降低后恢復(fù)到同負(fù)荷時(shí)整體的壓力就會(huì)增大。在監(jiān)測(cè)分析該故障時(shí)，要關(guān)注調(diào)節(jié)級(jí)后壓力與各級(jí)組相對(duì)內(nèi)效率的變化的情況。

3 結(jié)論

了解電站汽輪機(jī)通流部分故障的特點(diǎn)，才能更好的對(duì)其故障進(jìn)行分析，以保證電站汽輪機(jī)的安全使用，防止事故發(fā)生。電站汽輪機(jī)通流部分故障主要有汽輪機(jī)結(jié)垢、通流部分發(fā)生腐蝕或磨損、通流部分發(fā)生機(jī)械斷落或脫落及閥門(mén)門(mén)桿斷裂或門(mén)芯脫落。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，其相應(yīng)的零部件或相關(guān)數(shù)據(jù)也會(huì)出現(xiàn)異常，所以只要對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)分析就能及時(shí)分析通流部分的故障。

參考文獻(xiàn)：

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