電廠汽輪機常見故障分析及處理對策研究

文/蔡海東 洪文濤，浙江杰特優動力機械有限公司

1 引言

在火力發電廠中，汽輪機屬于一重要發電設備，由于其運行效能的高低會對整個系統運行的安全性及經濟性產生直接影響，介紹汽輪機主要工作原理及其分類，分析其常見故障，并結合實際工作經驗，提出相應處理對策，以期有助于人們更及時更高效地解決各種汽輪機運行故障，更好地保障電廠汽輪的安全、高效運行。

2 汽輪機工作原理及其分類

汽輪在火力發電廠中承擔著將蒸汽熱能轉化為機械能的重要任務，在電廠中占有重要地位。在實際生產作業中，汽輪機主要依靠的是高溫高壓蒸汽具有的內能來推動汽輪機葉片發生旋轉，以把熱能進一步轉換為相應的機械能，讓該機械能來推動發電機運轉，以生成電能。在實際生產中，依據汽輪機結構的不同，工作原理的差異以及熱力特性等不同，可把汽輪機分為不同種類，具體如下。（1）依據汽輪機實際結構的不同，可把汽輪機分為單級與多級汽輪機、單缸與多缸汽輪機以及單軸與雙軸汽輪機。（2）依據各汽輪機實際工作原理的不同，可把汽輪機分為沖動式汽輪機、反動式汽輪機以及速度式汽輪機，這幾種汽輪機蒸汽實際膨脹位置也會有所不同，其中對于沖動式汽輪機而言，其蒸汽膨脹位置主要為各級碰嘴處及靜葉部位;對于反動式汽輪機而言，其蒸汽在靜葉及動葉中都會發生膨脹;而對于速度式汽輪機而言，其屬于一種先讓蒸汽在噴嘴中發生膨脹后產生動能，然后再讓這些動能作用于動頁上的汽輪機。（3）依據汽輪機熱力特性的不同，可把汽輪機細分為:蒸汽式汽輪機、供熱式汽輪機、背壓式汽輪機、抽汽式汽輪機以及飽和蒸汽式汽輪機。

3 汽輪機運行中常見故障及處理技術

3.1 凝汽器真空度嚴重下滑

汽輪機組在實際運行作業中，其裝設的凝汽器所起作用較大，凝汽器的運行情況，不僅會影響到整個汽輪機組運行的安全性及可靠性，而且還會嚴重影響到汽輪機系統工作的經濟性，如當汽輪機凝汽器出現1%的下降后，實際運行作業中就會出現0．6%～1%的熱耗增加。當汽輪機存在真空下降故障時，應及時了解汽輪機的運行情況，根據出現的故障情況，對故障類型進行有效判定，并對真空下降的故障原因進行分析，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設備管理的要求和規定，將汽輪機的工作負荷量降低到最小，從而防止汽輪機真空持續下降。

3.2 汽輪機超速故障問題的預防與處理

對于汽輪機超速的問題，首先需要檢查超速保護裝置，必須嚴格按照相關標準要求在機組啟動前進行超速保護試驗，保障裝置能正常投入運行；若無法確保超速保護能正常運行，則嚴禁啟動機組，并查明故障原因。另外，需要定期對汽門的活動情況進行檢查，對于大修后的汽輪機機組應檢查其汽門的密封性；設備再次啟動時，必須進行機組甩負荷試驗，通常機組在冷態狀態下啟動應帶25%～30%的負荷；危急保安器的充油試驗應在汽輪機機組運行2000h后進行。

3.3 振動故障

3.3.1 油膜震蕩故障

此種震蕩現象主要表現為轉軸跳動較強，當跳動嚴重時可能還會影響到機組主軸外露部分。對于這種故障其主要產生原因為:當發電機轉子于軸承油膜上進行高速旋轉作業時，因受較大載荷影響對其初始穩定性產生破壞所致。具體我們可用下述幾種方法進行解決:①降低轉子與軸承間的摩擦力。②嚴格按相關標準來選用壓力合格，溫度達標的潤滑油。③想方設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大。⑤盡力縮減軸頸及軸瓦間的實際接觸角度。

2.3.2 摩擦振動故障

當汽輪機發生摩擦振動故障后，可能引發部分分頻分量、倍頻分量還有高頻分量現象，有時還會出現波形削頂現象，若在實際生產中，若摩擦振動持續時間過長的話，還有可能會帶來渦動現象。對于此種振動，其發生原因主要為:當汽輪機經長期運行后，可能會出現高溫現象以及高應力現象，這些現象破壞了汽輪機的葉柵部件、葉輪部件、主軸或聯軸器所致，可能使它們出現彎曲變形，把初始的平衡態破壞了，以致最終引發異常振動故障。在實際生產中，我們可通過強化日常維護保養工作，強化監視工作確保發生此類故障時可第一時間采取相應措施進行處理，及時更換或有效維修發生摩擦振動的機件等一系列措施來防治因摩擦振動而引發的汽輪機運行故障。

3.3.3 轉子熱彎曲故障

該故障主要受轉子工作溫度與蒸汽參數等因素影響，其主要發生于汽輪機組冷態啟機定速后所處的實際帶負荷運行階段。其主要發生原因為:當汽輪機進行高速旋轉時，其葉片、葉輪還有其主軸通常會受離心力形成的巨大應力影響，這樣便很容易造成彎曲變形現象。在實際生產中，對于此種故障我們可一方面可通過應用一些耐高溫、耐高壓以及耐腐蝕性材料來制作這些部件，另一方面在發現汽輪機轉子出現熱彎曲現象后，也可通過從新更換新轉子來解決此類故障。

4 結語

汽輪機在運行作業中難免會發生各種故障，通過詳細分析汽輪機常見故障發生原因，并歸納總結具體故障處理對策，將有助于工作人員更及時、更高效地處理汽輪機故障，以期能對相關工作者有所助益。