汽輪機(jī)本體常見故障分析及處理對策探討

孟輝

摘 要：汽輪機(jī)組作為火電生產(chǎn)中所必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，其本體一旦發(fā)生故障，就必然將對火電廠的正常生產(chǎn)和運(yùn)行造成直接影響。本文對汽輪機(jī)本體的常見故障進(jìn)行分析，并就如何解決這些故障的處理對策進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)本體;常見故障;處理對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.167

1 引言

火電是中國電力能源的主要供應(yīng)方式，而汽輪機(jī)組作為火電生產(chǎn)中所必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行質(zhì)效將對火電的正常生產(chǎn)和運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，做好汽輪機(jī)的檢修管理工作對保障火電企業(yè)的生產(chǎn)效益至關(guān)重要。在汽輪機(jī)的日常運(yùn)行實(shí)踐中，本體較易發(fā)生各類機(jī)械故障，針對這些故障的特點(diǎn)和類型，應(yīng)積極采取處理措施加以解決，這也是保障火電正常生產(chǎn)和運(yùn)行的關(guān)鍵舉措，必須得到足夠的重視。本文對汽輪機(jī)本體的常見故障進(jìn)行了分析，并就如何解決這些故障的處理對策進(jìn)行了探討，希望對業(yè)內(nèi)同仁可以起到一定的參考和借鑒作用。

2 汽輪機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)

汽輪機(jī)是熱力原動(dòng)機(jī)的一種，它主要依靠蒸汽動(dòng)力運(yùn)行，具有大功率、高效率、損耗低和運(yùn)行相對較安全等優(yōu)勢。同時(shí)，汽輪機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)也比較小，其運(yùn)行維護(hù)難度較低，受到了火電企業(yè)的廣泛青睞。汽輪機(jī)工作是通過將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的方式實(shí)現(xiàn)的，蒸汽會(huì)通過噴嘴、動(dòng)葉等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。常見的汽輪機(jī)主要可以分為沖動(dòng)式和反動(dòng)式兩種。前者運(yùn)行中，蒸汽通過在噴嘴中膨脹，會(huì)使得壓力和速度均發(fā)生改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換，利用高速氣流帶動(dòng)動(dòng)葉片方向改變來實(shí)現(xiàn)做功;后者是利用葉輪的前、后壓差來產(chǎn)生軸向推力，然后在配合平衡活塞等實(shí)現(xiàn)軸向推力平衡。

對于汽輪機(jī)而言，其結(jié)構(gòu)主要可以劃分為以下三個(gè)主要部分：第一，本體。本體由氣缸、噴嘴等靜體部分和葉輪、葉片等轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成。第二，調(diào)節(jié)保安裝置。第三，輔助設(shè)備。本文將重點(diǎn)對本體的常見故障及其處理對策進(jìn)行詳細(xì)探討。

3 常見故障分析

（1）振動(dòng)異常。對于汽輪機(jī)而言，其在運(yùn)行工作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常的問題。但汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)較為繁瑣，其振動(dòng)的影響因素較多，所以造成汽輪機(jī)的振動(dòng)異常成為了檢修中的重難點(diǎn)問題。通過實(shí)踐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣流激振是造成振動(dòng)異常的重要原因之一。機(jī)械在正常運(yùn)行中，因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行的波動(dòng)，很容易導(dǎo)致氣流激振。此外，轉(zhuǎn)子（如圖1所示）熱變形也會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)本體出現(xiàn)振動(dòng)異常。因?yàn)殡S著運(yùn)行的延續(xù)，轉(zhuǎn)子溫度會(huì)升高，而這會(huì)在一定程度上導(dǎo)致材質(zhì)變化，進(jìn)而促使變形發(fā)生，并且運(yùn)行中的轉(zhuǎn)子溫度變化是不均勻的，局部過熱也會(huì)導(dǎo)致變形產(chǎn)生。而轉(zhuǎn)子一旦發(fā)生變形就會(huì)造成受力不夠平衡，進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)異常。

（2）葉片損耗。機(jī)器設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行必然會(huì)導(dǎo)致零件損耗，汽輪機(jī)自然也不例外。比如汽輪機(jī)的葉片，因?yàn)闀?huì)受到離心力的作用，再加上濕蒸汽腐蝕介質(zhì)的影響，很容易發(fā)生損害，進(jìn)而導(dǎo)致故障產(chǎn)生。

（3）系統(tǒng)真空下降。對于汽輪機(jī)而言，一旦出現(xiàn)真空下降等情況，那么就會(huì)造成運(yùn)行功率降低，既不能滿足機(jī)組運(yùn)行要求，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致成本增加。從理論上來說，在完全的真空情況下，會(huì)使得機(jī)組的運(yùn)行效率最大，但從實(shí)際來說，并不是真空度越高就越好。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，雖然會(huì)采取措施確保真空，但隨著汽輪機(jī)的投入運(yùn)行，很多原因都可能導(dǎo)致真空下降，進(jìn)而影響到汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。比如循環(huán)水的速度、溫度等都是影響真空的一個(gè)重要因素，而真空一旦下降就會(huì)造成外界的空氣被壓入機(jī)體內(nèi)，進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的損失。

4 處理對策探討

（1）解決振動(dòng)異常的對策?？紤]到造成汽輪機(jī)本體出現(xiàn)振動(dòng)異常的因素有很多，所以在處理異常振動(dòng)時(shí)，需要從多個(gè)方面進(jìn)行分析，找準(zhǔn)導(dǎo)致振動(dòng)異常的原因，并采取相應(yīng)的解決措施。在對機(jī)組進(jìn)行檢查的過程中，要重視發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常情況并進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，制作不同能量下的汽輪機(jī)工作圖表。如果識(shí)別出導(dǎo)致振動(dòng)異常的原因?yàn)闅饬骷ふ瘢敲淳蛻?yīng)根據(jù)對圖表的分析和觀察，在實(shí)際運(yùn)行中盡量避免造成激振的能量。如果振動(dòng)異常是由于轉(zhuǎn)子長時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致的，那么就需要及時(shí)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行修復(fù)，并在日常運(yùn)行中強(qiáng)化對轉(zhuǎn)子溫度的控制，從而盡量降低轉(zhuǎn)子出現(xiàn)變形的概率。

（2）防止葉片受損的對策。對于汽輪機(jī)而言，葉片受損會(huì)嚴(yán)重影響到設(shè)備的運(yùn)行效率，甚至使得機(jī)組不能正常工作?？紤]到汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，組成零件較多且都較為精密，所以首先必須通過合理優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低葉片受損的發(fā)生概率。此外，葉片受損還可能是由于進(jìn)水腐蝕造成的，所以還必須確保疏水系統(tǒng)的完善性，通過盡可能多地設(shè)置疏水點(diǎn)來避免腐蝕受損的發(fā)生。最后就是要加強(qiáng)對葉片等敏感零部件的檢查，對可能導(dǎo)致其受損的因素加以控制。

（3）保持真空的對策。在實(shí)際中，通過改變循環(huán)水的流量，往往可以對真空下降問題進(jìn)行有效改善，但盲目增加水量會(huì)造成成本增加和資源浪費(fèi)，所以現(xiàn)實(shí)中大多采取及時(shí)清理管道以保障流通性的方案進(jìn)行處理。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對汽輪機(jī)實(shí)際真空值的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)低于理論值，就必須及時(shí)采取措施加以處理。

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