探析火力發(fā)電廠汽輪機(jī)常見運(yùn)行故障及對(duì)策

張恒

（貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553531）

探析火力發(fā)電廠汽輪機(jī)常見運(yùn)行故障及對(duì)策

張恒

（貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553531）

汽輪機(jī)機(jī)組是火力發(fā)電廠機(jī)組的原動(dòng)機(jī)，是機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備，機(jī)組能否穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于電力供應(yīng)的穩(wěn)定性具有重要的影響，加強(qiáng)汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測(cè)和健康管理的研究，降低汽輪機(jī)發(fā)生故障的概率，是保證電力正常供電的基礎(chǔ)。本文對(duì)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)常見運(yùn)行故障進(jìn)行分析，并提出解決對(duì)策。

火電廠；汽輪機(jī)；運(yùn)行故障；處理對(duì)策

1 引言

汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠重要的運(yùn)行設(shè)備之一，同時(shí)其也被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、船運(yùn)部門來直接驅(qū)動(dòng)各種從動(dòng)機(jī)械，如各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和傳動(dòng)螺槳等。因此，自從1883年制造出第一臺(tái)實(shí)用的單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)以來，汽輪機(jī)已有了一百多年的發(fā)展歷史，特別是近幾十年的發(fā)展尤為迅速。汽輪機(jī)是在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速下工作的大型動(dòng)力機(jī)械，它的研發(fā)、制造和運(yùn)行設(shè)計(jì)許多高新科技領(lǐng)域和工業(yè)部門，是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)裝備技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。下文對(duì)汽輪機(jī)部分常見故障及處理進(jìn)行了分析。

2 火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中常見故障的診斷與處理

2.1 振動(dòng)異常

汽輪機(jī)是一種高速轉(zhuǎn)動(dòng)的原動(dòng)機(jī)，所以在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中總伴隨著不同程度的振動(dòng)、在允許范圍內(nèi)的振動(dòng)是不會(huì)對(duì)設(shè)備造成傷害的，造成異常振動(dòng)主要有以下原因：灌漿澆注質(zhì)量不合格，基礎(chǔ)與支座結(jié)合不夠；地腳螺栓不緊固；基礎(chǔ)平整度不夠，造成下沉。隨著啟動(dòng)后的轉(zhuǎn)速不斷的上升，機(jī)旁就能體驗(yàn)到基座部分與汽輪機(jī)整體的振動(dòng)。對(duì)于這種振動(dòng)最好的處理方法就是重新安裝。蒸汽管線的法蘭面移位強(qiáng)制連接或管線避震布局不理想，造成管線的力和力矩過大，這種情況下的震動(dòng)特征是：振動(dòng)值與汽輪機(jī)負(fù)荷有關(guān)，當(dāng)汽輪機(jī)升速到一定轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)增大，通常是振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)速吻合。對(duì)于汽輪機(jī)振動(dòng)異常可以通過其振動(dòng)位移峰峰值進(jìn)行判斷，以軸振為例，其判斷標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 振動(dòng)位移峰峰值評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（雙振幅）（單位：μm）

2.2 油系統(tǒng)故障及排除

油系統(tǒng)主要故障就是油壓偏低，主要有以下原因：潤(rùn)滑油備泵止回閥關(guān)閉不嚴(yán)，運(yùn)轉(zhuǎn)泵出口的潤(rùn)滑油有一部分從該閥返回到油箱；泵出口溢流閥調(diào)節(jié)不當(dāng)，泄放的油量過大引起的；高位油箱進(jìn)油閥調(diào)節(jié)不當(dāng)，油箱溢油流量偏大，使油壓偏低；潤(rùn)滑油管線部分（主要是管線上的連接法蘭）有漏油，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；泵自身故障，供油量減少。處理措施：加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并消除。

2.3 汽輪機(jī)凝汽器真空下降

汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，凝汽器真空度是衡量汽輪機(jī)能耗的重要指標(biāo)，關(guān)系到汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。汽輪機(jī)凝汽器真空下降時(shí)要對(duì)凝結(jié)水是否正常抽出進(jìn)行判斷，如果發(fā)現(xiàn)無法抽出造成真空下降則一般是電機(jī)工作問題故障，然后進(jìn)行電機(jī)故障排查；如果是循環(huán)水進(jìn)入凝汽器中，則一般是水管問題，水管破裂情況一般不存在，主要是水管與管板結(jié)合處不嚴(yán)密造成；其次還有管路閥門開度過大、真空期系統(tǒng)不嚴(yán)密等問題，需要仔細(xì)排查并進(jìn)行及時(shí)故障排查，保證熱耗維持在正常范圍內(nèi)。

2.4 汽輪機(jī)沖水故障

汽輪機(jī)沖水故障大多由以下原因造成：鍋爐滿水或產(chǎn)生汽水共騰；事故噴水或過熱器減溫水調(diào)整不當(dāng)，主汽溫急劇下降；鍋爐燃燒不穩(wěn)或調(diào)整不當(dāng)；加熱器或除氧器滿水，抽汽逆止門關(guān)閉不嚴(yán)倒入汽輪機(jī)；啟動(dòng)時(shí)暖管不充分；軸封蒸汽帶水。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生沖水故障時(shí)，會(huì)有以下表現(xiàn)特征：汽溫突降，電動(dòng)主汽門、自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門門桿、法蘭或汽缸結(jié)合面、軸封等處冒白色濕蒸汽或?yàn)R出水滴；主汽管、抽汽管道振動(dòng)或沖擊；機(jī)組異音，機(jī)組振動(dòng)增加或出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)；軸向位移增加，各軸瓦鎢金及軸承溫度升高。

3 汽輪機(jī)運(yùn)行故障解決對(duì)策

3.1 汽輪機(jī)異常振動(dòng)處理

3.1.1 油膜振蕩的診斷和處理

汽輪機(jī)的發(fā)電轉(zhuǎn)子通電后高速運(yùn)行，這一過程將造成油膜無法承受壓力而導(dǎo)致振蕩。高速旋轉(zhuǎn)破壞了其穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)這一故障，汽輪的振動(dòng)速度會(huì)進(jìn)一步加快，最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸劇烈跳動(dòng)。其主要原因是汽輪機(jī)與油膜之間存在較大的摩擦力，因此處理油膜振蕩的主要辦法就是使用規(guī)范的潤(rùn)滑劑來降低二者之間的摩擦力。潤(rùn)滑劑要具有一定的黏度，是為了防止油膜承受過大的承載力。另外，還可通過減小軸頸與軸瓦之間的接觸角、增加軸瓦軸承合金的寬度和減小軸瓦的頂部間隙等方法來降低油膜振蕩的幅度。

3.1.2 摩擦振動(dòng)的診斷和處理

汽輪機(jī)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生油膜產(chǎn)生振蕩外，機(jī)體的主軸承、葉輪以及其他相關(guān)部件均會(huì)發(fā)生一定程度的振動(dòng)，影響其穩(wěn)定性。其中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)會(huì)對(duì)其質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響，其振動(dòng)的幅值及頻率將出現(xiàn)波動(dòng)特性，甚至由于長(zhǎng)時(shí)間的摩擦力增大而出現(xiàn)渦動(dòng)現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子處于汽輪機(jī)的特殊部位，需要承受高溫、高壓等特殊環(huán)境，有時(shí)還會(huì)受到一定的腐蝕。因此產(chǎn)生振動(dòng)在所難免。轉(zhuǎn)子的應(yīng)用頻率高，更換相對(duì)方便，因此要在經(jīng)常檢驗(yàn)和維護(hù)的前提下確保其質(zhì)量，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題要及時(shí)進(jìn)行更換，以免一個(gè)零件影響了機(jī)組的整體運(yùn)行。

3.1.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲的診斷和處理

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)換作用會(huì)導(dǎo)致熱彎曲的發(fā)生，在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行，轉(zhuǎn)子會(huì)發(fā)生變形，降低工作效率，變形不同于破壞，雖然效率下降但不易被發(fā)現(xiàn)。要求維修人員進(jìn)行經(jīng)常性的檢測(cè)。在電廠運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子熱彎曲在汽輪機(jī)組冷態(tài)起動(dòng)定速之后的帶負(fù)荷運(yùn)行階段常有發(fā)生。這是由于該階段轉(zhuǎn)子幾乎處于溫度最高狀態(tài)，也承受著來自葉片和軸的巨大壓力。從根本上解決這一問題，這個(gè)階段轉(zhuǎn)子在高溫環(huán)境中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的主軸、葉輪和葉片承受著巨大的應(yīng)力，因此解決這一問題要從設(shè)計(jì)過程中采用抗腐蝕、抗壓力的轉(zhuǎn)子材料，控制安全隱患。

3.2 油系統(tǒng)故障處理

因?yàn)榛痣姀S發(fā)電是一個(gè)較為復(fù)雜的生產(chǎn)過程，當(dāng)汽輪機(jī)長(zhǎng)期處于高溫高壓的運(yùn)行環(huán)境中時(shí)，容易引發(fā)系統(tǒng)故障，特別是油系統(tǒng)故障。雜質(zhì)主要影響潤(rùn)滑效果，從而造成軸瓦和軸頸的磨損增加，軸頸的表面粗糙度增大，使汽輪機(jī)反應(yīng)遲緩，最終造成系統(tǒng)故障。對(duì)于汽輪機(jī)軸瓦和軸頸的這類磨損采用堆焊結(jié)合拋光打磨的處理方式。這一過程并非來自于企業(yè)維修，而是在設(shè)計(jì)中就對(duì)設(shè)備進(jìn)行該處理，以增加軸頸和軸瓦的抗摩擦能力。而控制雜質(zhì)則是使用人員的主要任務(wù)，需要電廠工作人員對(duì)容易產(chǎn)生雜質(zhì)的部位進(jìn)行定時(shí)的停機(jī)清潔。如在檢修過程中對(duì)其軸瓦進(jìn)行清潔，確保其無油、無雜質(zhì)。維護(hù)人員要具有一定的經(jīng)驗(yàn)，快速進(jìn)行維護(hù)清潔，再準(zhǔn)確安裝。在對(duì)軸承箱進(jìn)行時(shí)，要采用系統(tǒng)清潔、存油、徹底清潔軸承箱的順序進(jìn)行。這一過程要適量使用清潔劑，確保清潔徹底。在油系統(tǒng)故障診斷過程中，由于其主要問題就是雜質(zhì)造成的運(yùn)行失穩(wěn)。因此，操作人員要時(shí)刻保持冷油箱以及油箱的清潔，對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)，按時(shí)更換出現(xiàn)穿孔和破損的油箱濾網(wǎng)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)，注重其管道清潔。最后對(duì)汽輪機(jī)油系統(tǒng)雜質(zhì)清理完畢后，要采用整體油循環(huán)的方式對(duì)其進(jìn)行整體上的清潔，是保證汽輪機(jī)油系統(tǒng)穩(wěn)定的最根本策略。循環(huán)油量還要大于正常油量，同時(shí)加裝濾網(wǎng)以完成對(duì)汽輪機(jī)組的儲(chǔ)油系統(tǒng)與輸油系統(tǒng)的清潔，按時(shí)更換濾網(wǎng)。

3.3 凝汽器真空偏低處理

造成汽輪機(jī)凝汽器的故障的根本原因是因?yàn)槟鞯恼婵斩绕汀Ｔ陔姀S設(shè)備運(yùn)行中，高溫度影響了凝汽器的真空度，最終造成其排氣壓力不夠而影響了其熱效率。凝汽器的設(shè)計(jì)也影響了其冷卻過程，冷卻面積與其受熱面積之間具有直接的關(guān)系。阻力也是造成凝汽器真空偏低的主要因素，長(zhǎng)期運(yùn)行的凝汽器不經(jīng)過檢查會(huì)存有大量的油垢，造成阻力過大，而影響其真空度。一般利用機(jī)組調(diào)停后對(duì)凝汽管進(jìn)行高壓沖洗。平時(shí)為了防止結(jié)垢，還應(yīng)在循環(huán)水中加阻垢劑和殺菌劑。

3.4 沖水故障處理

①發(fā)生沖水故障時(shí)，必須迅速果斷地破壞真空緊急停機(jī)，并立即關(guān)閉電動(dòng)主汽門。②開啟汽機(jī)本體和有關(guān)管道疏水門。③正確記錄情走時(shí)間及真空變化。④惰走中傾聽機(jī)內(nèi)有無摩擦聲，并對(duì)機(jī)組進(jìn)行全面檢查。⑤轉(zhuǎn)速降至300rpm時(shí)，測(cè)量大軸彎曲。⑥投盤車后，檢查盤車電流是否正常。⑦如情走時(shí)間縮短，大軸彎曲增大，盤車電流增大，機(jī)內(nèi)有金屬摩擦聲，軸向位移超限，推力軸承溫度升高等重大異常時(shí)，不得重新啟動(dòng)。⑧檢查機(jī)組未發(fā)現(xiàn)有明顯異常，可重新啟動(dòng)，但需經(jīng)專業(yè)部門同意和廠領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)。⑨機(jī)組重新啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)研究安全措施：?jiǎn)?dòng)前要充分疏水，上、下缸溫差及汽缸內(nèi)外壁溫差符合規(guī)定；大軸彎曲晃動(dòng)值正常；重新啟動(dòng)中振動(dòng)異常，或機(jī)內(nèi)有摩擦聲或帶負(fù)荷后推力瓦溫度明顯異常，應(yīng)停止啟動(dòng)查明原因；機(jī)組啟動(dòng)時(shí)專人監(jiān)視振動(dòng)、傾聽機(jī)內(nèi)有無摩擦聲，出現(xiàn)異常振動(dòng)或機(jī)組異音，應(yīng)重新停機(jī)。

4 結(jié)束語

綜上所述，汽輪機(jī)運(yùn)行質(zhì)量對(duì)火電廠的整體運(yùn)行有著重要影響，汽輪機(jī)的穩(wěn)定性決定了機(jī)組的運(yùn)行效率和運(yùn)行安全。因此，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)的故障，并采取必要的解決手段十分具有必要性。汽輪機(jī)常見故障均發(fā)生在其主體零件中，如轉(zhuǎn)子、油膜等部位。其主要原因是汽輪機(jī)長(zhǎng)期處于高溫、高壓等環(huán)境中。需要使用者經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行檢查，對(duì)存在故障隱患的零件要提早進(jìn)行更換，以免帶來更大的經(jīng)濟(jì)損失。

[1]晁龍飛，李虎.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行對(duì)策淺議[J].工程技術(shù)：全文版，2016（54）：00269～00270.

[2]孔夢(mèng)婕.有關(guān)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中節(jié)能降耗的對(duì)策研究[J].工業(yè)，2016（23）：00294.

[3]李繼軍，馬琳.消除現(xiàn)代汽輪機(jī)振動(dòng)增大的有效對(duì)策[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（5）：242.

TM621

A

1004-7344（2016）20-0046-02

2016-6-27

張恒（1984-），男，漢族，助理工程師，大專，主要從事工作和研究方向是火力發(fā)電廠660MW機(jī)組運(yùn)行方面。