電廠汽輪機(jī)常見故障分析及處理對(duì)策研究

文/蔡海東 洪文濤，浙江杰特優(yōu)動(dòng)力機(jī)械有限公司

1 引言

在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)屬于一重要發(fā)電設(shè)備，由于其運(yùn)行效能的高低會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生直接影響，介紹汽輪機(jī)主要工作原理及其分類，分析其常見故障，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出相應(yīng)處理對(duì)策，以期有助于人們更及時(shí)更高效地解決各種汽輪機(jī)運(yùn)行故障，更好地保障電廠汽輪的安全、高效運(yùn)行。

2 汽輪機(jī)工作原理及其分類

汽輪在火力發(fā)電廠中承擔(dān)著將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要任務(wù)，在電廠中占有重要地位。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，汽輪機(jī)主要依靠的是高溫高壓蒸汽具有的內(nèi)能來推動(dòng)汽輪機(jī)葉片發(fā)生旋轉(zhuǎn)，以把熱能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械能，讓該機(jī)械能來推動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以生成電能。在實(shí)際生產(chǎn)中，依據(jù)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的不同，工作原理的差異以及熱力特性等不同，可把汽輪機(jī)分為不同種類，具體如下。（1）依據(jù)汽輪機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)的不同，可把汽輪機(jī)分為單級(jí)與多級(jí)汽輪機(jī)、單缸與多缸汽輪機(jī)以及單軸與雙軸汽輪機(jī)。（2）依據(jù)各汽輪機(jī)實(shí)際工作原理的不同，可把汽輪機(jī)分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)、反動(dòng)式汽輪機(jī)以及速度式汽輪機(jī)，這幾種汽輪機(jī)蒸汽實(shí)際膨脹位置也會(huì)有所不同，其中對(duì)于沖動(dòng)式汽輪機(jī)而言，其蒸汽膨脹位置主要為各級(jí)碰嘴處及靜葉部位;對(duì)于反動(dòng)式汽輪機(jī)而言，其蒸汽在靜葉及動(dòng)葉中都會(huì)發(fā)生膨脹;而對(duì)于速度式汽輪機(jī)而言，其屬于一種先讓蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹后產(chǎn)生動(dòng)能，然后再讓這些動(dòng)能作用于動(dòng)頁上的汽輪機(jī)。（3）依據(jù)汽輪機(jī)熱力特性的不同，可把汽輪機(jī)細(xì)分為:蒸汽式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、抽汽式汽輪機(jī)以及飽和蒸汽式汽輪機(jī)。

3 汽輪機(jī)運(yùn)行中常見故障及處理技術(shù)

3.1 凝汽器真空度嚴(yán)重下滑

汽輪機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行作業(yè)中，其裝設(shè)的凝汽器所起作用較大，凝汽器的運(yùn)行情況，不僅會(huì)影響到整個(gè)汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性及可靠性，而且還會(huì)嚴(yán)重影響到汽輪機(jī)系統(tǒng)工作的經(jīng)濟(jì)性，如當(dāng)汽輪機(jī)凝汽器出現(xiàn)1%的下降后，實(shí)際運(yùn)行作業(yè)中就會(huì)出現(xiàn)0．6%～1%的熱耗增加。當(dāng)汽輪機(jī)存在真空下降故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)了解汽輪機(jī)的運(yùn)行情況，根據(jù)出現(xiàn)的故障情況，對(duì)故障類型進(jìn)行有效判定，并對(duì)真空下降的故障原因進(jìn)行分析，采取必要的措施。對(duì)于不能及時(shí)或徹底解決的故障類型，就必須依照電廠相關(guān)設(shè)備管理的要求和規(guī)定，將汽輪機(jī)的工作負(fù)荷量降低到最小，從而防止汽輪機(jī)真空持續(xù)下降。

3.2 汽輪機(jī)超速故障問題的預(yù)防與處理

對(duì)于汽輪機(jī)超速的問題，首先需要檢查超速保護(hù)裝置，必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求在機(jī)組啟動(dòng)前進(jìn)行超速保護(hù)試驗(yàn)，保障裝置能正常投入運(yùn)行；若無法確保超速保護(hù)能正常運(yùn)行，則嚴(yán)禁啟動(dòng)機(jī)組，并查明故障原因。另外，需要定期對(duì)汽門的活動(dòng)情況進(jìn)行檢查，對(duì)于大修后的汽輪機(jī)機(jī)組應(yīng)檢查其汽門的密封性；設(shè)備再次啟動(dòng)時(shí)，必須進(jìn)行機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)，通常機(jī)組在冷態(tài)狀態(tài)下啟動(dòng)應(yīng)帶25%～30%的負(fù)荷；危急保安器的充油試驗(yàn)應(yīng)在汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行2000h后進(jìn)行。

3.3 振動(dòng)故障

3.3.1 油膜震蕩故障

此種震蕩現(xiàn)象主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)軸跳動(dòng)較強(qiáng)，當(dāng)跳動(dòng)嚴(yán)重時(shí)可能還會(huì)影響到機(jī)組主軸外露部分。對(duì)于這種故障其主要產(chǎn)生原因?yàn)?當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子于軸承油膜上進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，因受較大載荷影響對(duì)其初始穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞所致。具體我們可用下述幾種方法進(jìn)行解決:①降低轉(zhuǎn)子與軸承間的摩擦力。②嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來選用壓力合格，溫度達(dá)標(biāo)的潤滑油。③想方設(shè)法減小潤滑動(dòng)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(kuò)大。⑤盡力縮減軸頸及軸瓦間的實(shí)際接觸角度。

2.3.2 摩擦振動(dòng)故障

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生摩擦振動(dòng)故障后，可能引發(fā)部分分頻分量、倍頻分量還有高頻分量現(xiàn)象，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)波形削頂現(xiàn)象，若在實(shí)際生產(chǎn)中，若摩擦振動(dòng)持續(xù)時(shí)間過長的話，還有可能會(huì)帶來渦動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)于此種振動(dòng)，其發(fā)生原因主要為:當(dāng)汽輪機(jī)經(jīng)長期運(yùn)行后，可能會(huì)出現(xiàn)高溫現(xiàn)象以及高應(yīng)力現(xiàn)象，這些現(xiàn)象破壞了汽輪機(jī)的葉柵部件、葉輪部件、主軸或聯(lián)軸器所致，可能使它們出現(xiàn)彎曲變形，把初始的平衡態(tài)破壞了，以致最終引發(fā)異常振動(dòng)故障。在實(shí)際生產(chǎn)中，我們可通過強(qiáng)化日常維護(hù)保養(yǎng)工作，強(qiáng)化監(jiān)視工作確保發(fā)生此類故障時(shí)可第一時(shí)間采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，及時(shí)更換或有效維修發(fā)生摩擦振動(dòng)的機(jī)件等一系列措施來防治因摩擦振動(dòng)而引發(fā)的汽輪機(jī)運(yùn)行故障。

3.3.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

該故障主要受轉(zhuǎn)子工作溫度與蒸汽參數(shù)等因素影響，其主要發(fā)生于汽輪機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后所處的實(shí)際帶負(fù)荷運(yùn)行階段。其主要發(fā)生原因?yàn)?當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其葉片、葉輪還有其主軸通常會(huì)受離心力形成的巨大應(yīng)力影響，這樣便很容易造成彎曲變形現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于此種故障我們可一方面可通過應(yīng)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(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲現(xiàn)象后，也可通過從新更換新轉(zhuǎn)子來解決此類故障。

4 結(jié)語

汽輪機(jī)在運(yùn)行作業(yè)中難免會(huì)發(fā)生各種故障，通過詳細(xì)分析汽輪機(jī)常見故障發(fā)生原因，并歸納總結(jié)具體故障處理對(duì)策，將有助于工作人員更及時(shí)、更高效地處理汽輪機(jī)故障，以期能對(duì)相關(guān)工作者有所助益。