發電廠汽輪機常見故障分析與排除

王峰濤

摘? 要：電力對于企業的經營生產、人們的生活工作等一系列社會活動都非常重要，經濟、科技越發達，各行各業對電力的需求就越大。發電廠承載著供電責任，供電是否安全、穩定將對全社會產生影響。汽輪機是發電廠的重要設備，汽輪機的運行狀況將直接關系著整個供電體系。文章分析了發電廠汽輪機發生率較高的故障，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞：發電廠;汽輪機;故障;排除方法

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）15-0141-02

Abstract： Electric power is very important for a series of social activities， such as the operation and production of enterprises， people's life and work， and so on. The more developed the economy， science and technology， the greater the demand for electricity in various industries. The power plant bears the responsibility of power supply， and whether the power supply is safe and stable will have an impact on the whole society. Steam turbine is an important equipment in power plant， and the operation status of steam turbine will directly affect the whole power supply system. In this paper， the faults with high incidence of steam turbine in power plant are analyzed， and the corresponding solutions are put forward.

Keywords： power plant; steam turbine; fault; troubleshooting method

汽輪機的結構比較復雜，在惡劣的環境中運行，所以很容易發生各種各樣的故障，如果不能及時、有效的排除故障，甚至會釀成重大事故，造成不可挽回的損失。可見，汽輪機的安全運轉是發電廠正常運行、保證電力供應的前提條件。準確的識別汽輪機的故障類型，采取針對性的故障排查措施和技術，及時解決故障，對于保證發電廠供電的穩定性與安全性十分重要，本文就此展開探討。

1 發電廠汽輪機介紹

發電廠是通過天然氣、煤炭、石油等燃料來產生電能的，工作過程可以概括為：燃料放入鍋爐內燃燒，不斷的加熱水產生蒸汽，在蒸汽的作用下，原本屬于化學能的燃料會轉化成熱能。利用高溫蒸汽壓力促進汽輪機的持續運轉，把熱能轉化為機械能，以推動汽輪機的運行。汽輪機又會帶動發電機運轉，最終把機械能轉化為電能。根據燃料的類型，又可以把發電廠分為天然氣發電廠、工業廢料發電廠、余熱發電廠、燃煤發電廠等幾種類型。汽輪機是火力發電廠的重要設備，由低壓缸、中壓缸和高壓缸三部分組成，也有個別汽輪機的中壓缸、高壓缸是合為一體的。汽輪機還有各種輔助系統，比如潤滑油、凝結水、調節保安、軸封、給水等系統。

2 發電廠汽輪機的常見故障與排查措施

2.1 異常振動

2.1.1 故障分析

異常振動是汽輪機運行過程中最常見的故障之一，檢修人員需要根據引起振動的不同原因而采取針對性的處理措施：

（1）普通的被迫振動：a.因汽輪機的轉子失衡而引起振動，轉子的結構設計不合理，制造不精密，誤差大，材質不好，動平衡的等級較低，轉子上的一些零部件松動。b.轉子的部分結構剛度不足，接合面有差別，因此引起振動，該情況主要會發生在落地軸承結構或者輪子的支撐結構。c.輪子所在的位置錯誤，引起異常振動，這種現象通常是因為安裝的精密度低、不符合技術要求、基礎沉降不均勻等因素引起的。d.汽輪機的轉速在接近臨界的情況下，軸承座的振動速度就會明顯提高。

（2）異常的被迫振動：主要特點如下：a.汽缸持續膨脹，通暢性差，明確速度后，軸承座的振動速度提高。b.聯軸器的螺栓松動，改變了汽輪機的振動以及負荷強度。c.在汽輪機運行過程中，自身的振動和晃動幅度很容易失衡。d.汽輪機的轉子運作時，不斷的摩擦會使溫度提高，出現變形和彎曲。e.勵磁電流等因素的影響會升高汽輪機的溫度，使其出現變形。f.轉子和軸承、隔板、密封等靜止件之間的間隙持續的產生動靜摩擦。

（3）自激振動：a.軸承殼體的配合不足、軸承在長時間的運作過程中不斷的磨損、損傷，最終造成油膜振蕩。b.在高負荷的運行狀態下，汽輪機的高壓轉子會形成汽流激振。

2.1.2 解決措施

引起汽輪機異常振動的原因不同，檢修措施也不同。所以，檢修人員要認真分析故障類型、故障位置。（1）觀察汽輪機的振動規律，如振動幅度、頻率、相位。收集機組信息、汽輪機的日常運行狀態、機構信息、維修記錄等信息。（2）在找到振動規律、收集詳細信息后，認真分析故障特點、產生故障的機理，并將分析結果作為維修的重要依據。（3）準確的診斷故障，采取行之有效的方法減少故障的再發生次數。

2.2 超速

2.2.1 故障分析

汽輪機是一種以3000r/min的速度長時間、高速運轉的設備，動力矩非常大。如果運行過程中，汽輪機的調節系統失靈，其運轉速度就會在短時間內大幅度提高，轉子零部件的實際應力嚴重超過預設值，造成軸承損壞、轉子斷裂、葉片甩脫等故障，如果問題嚴重，整個汽輪機組都可能面臨完全報廢的情況。所以，汽輪機超速是一種危害很大的故障，而且還會給操作人員帶來危險。

2.2.2 解決措施

（1）定期檢查汽輪機潤滑油與抗燃油的品質，保證油脂合格。（2）定期進行汽門封閉性、閥門活動性等試驗，測試汽門的關閉時間，及時發現問題、及時修理。（3）對汽輪機重要的儀器、儀表，尤其是轉速表的運行情況進行重點檢查。（4）明確汽輪機的主汽門和調速汽門有無卡澀問題。（5）安裝“安全閥”，配備多個運轉超速的自動保護裝置。

2.3 凝汽器真空偏低

2.3.1 故障分析

凝結水泵、循環水泵和抽氣裝置是組成凝汽器的主要部分，這也是汽輪機輔機的一些常見設備。真空凝汽設備通常裝置在汽輪機的排氣口，以保證汽輪機能夠自始至終通過蒸汽的膨脹來減小排氣壓力，大幅度提高汽輪機的熱效率。汽輪機還可以通過凝結器把排氣凝結成干凈的凝結水晶，以產生水資源，供鍋爐循環使用。凝汽器的真空度會對汽輪機的運行產生影響，如果改變了真空度，排汽的溫度也會相應發生變化，顯著提高了機組的故障率。轉子外界持續高溫的情況下，循環水的溫度也會升高，對凝汽器的吸熱量和冷凝溫度產生嚴重影響，增加了排汽壓力，降低了凝汽器的真空度。還有真空氣密性和凝汽器結垢同樣會讓凝汽器的真空度降低。

2.3.2 解決措施

凝汽器氣密性差是汽輪機的常見故障，檢修時，首先要檢查凝汽器一側的安全性，有無出現漏氣。真空系統的漏氣情況可以通過停機灌水等方法來明確，定期檢查汽輪機的軸封和噴嘴，盡量減少漏氣點，提高抽汽效率。采用化學方法輕利凝汽器內部的污垢，提高真空密封性。

2.4 油系統

2.4.1 故障分析

該故障主要發生在安裝過程中，比如雜質進入系統，損傷了軸頸。油系統故障很可能會卡死汽輪機中的閥門，堵塞伺服系統的節流孔，嚴重影響汽輪機的日常運行。

2.4.2 解決措施

維修油系統，需要做好清潔工作，尤其是軸瓦的清理，要分解各個油門，使用專業的清洗劑仔細的把冷油器、油箱清理干凈。汽輪機的油系統的主要功能是調速和軸承潤滑，因此要清潔好油系統的管道，不讓雜質進入油系統損傷設備。故障維修完成后，還要通過油循環操作進一步清洗油系統。總而言之，清潔對于油系統而言至關重要，只有按時清洗、更換過濾網，保證上面無雜質，才能更好的保護油系統。

3 汽輪機主要部件的檢修

汽缸是汽輪機運行的基礎，汽缸的缸體主要由靜葉柵、轉子、隔板等部位組成。檢修汽缸時，要向下了解上、下汽缸的結構和功能，比如汽缸內部真空層的作用是阻擋空氣進入。在充分了解汽缸的工作原理和結構的基礎上，再采取科學的檢修措施。

（1）檢修汽缸時，不要破壞化裝板的噴漆，正確標識裝配的序號，按順序擺放拆下的零部件。

（2）將高壓缸進汽室金屬的溫度作為標準，當汽缸的上缸溫度冷卻到120℃時，再拆卸汽輪機的保溫層。

（3）先拆卸定位銷，再拆卸汽缸的螺栓，不能讓螺栓出現彎曲或者毛刺現象。

（4）高缸進汽一側的前幾級和導汽管的引出部位是最容易出現裂紋的位置，因為高缸進汽側的前幾級蒸汽參數都比較高，運轉過程中又會出現交變應力，所以檢修汽缸時要重點檢查這些位置，通過打磨補焊法可以修補裂紋。

（5）汽缸的變形程度、機組基礎的下沉情況都要以汽缸水平作為依據，測量汽缸的水平揚度，需要完全清空汽缸的內部才能測量，對照圖紙來明確測量位置，并且要把這一位置清潔干凈，應用0.01mm/m精度的合像水平測量，分別測量汽缸的前后、左右兩個方向。

（6）檢查汽缸的密閉性，要在空缸的狀態下進行檢查。在自由狀態、擰緊1/3螺栓的情況下對汽缸結合面的間隙進行測量。間隙的具體要求是：自由狀態下，無法塞入0.25mm的塞尺，擰緊1/3螺栓的狀態下，無法塞入0.05mm的塞尺。

（7）測量隔板和汽封洼窩的中心，汽缸處于半缸、全實缸兩個狀態下，隔板、汽封洼窩在垂直方向的變化都要進行測量，調整通流間隙時，根據測量數據來補償徑向間隙。

（8）調整動靜間隙，分別測量內外缸、隔板、隔板套、汽封套的定位鍵配合間隙，測量方法為內外徑千分尺法，但考慮到測量隔板、汽缸、汽封套間隙應采用推隔板法，所以調整時要保證出汽一側的密封性。測量汽封套和調整隔板的水平接合面間隙時，通常要在0.10mm以內。

4 結束語

綜上所述：汽輪機的運行關系著發電廠供電的穩定性，汽輪機的特點決定了它的故障發生率較高，本文分析了汽輪機的異常振動、超速、凝汽器真空偏低和油系統的常見故障以及相應的解決方案，希望能為相關工作與研究提供參考依據。

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