汽輪機的運行和故障分析

趙亞杰

【摘? 要】企業(yè)的經(jīng)營生產(chǎn)離不開電力的供應(yīng)，而現(xiàn)階段我國的電力供應(yīng)依靠發(fā)電廠供電，通過汽輪機等一系列機械設(shè)備來產(chǎn)生電能。就目前的情形來看，為了保證我國更好地發(fā)展，還需要加強對電力設(shè)備的保障，而汽輪機則是其中的重要環(huán)節(jié)。

【Abstract】The operation and production of enterprises can not be separated from the supply of electric power. At present， the power supply of China depends on the power supply of power plant， and a series of mechanical equipment such as steam turbine to produce electric energy. According to the current situation， in order to ensure the better development of our country， we need to strengthen the guarantee of power equipment. The steam turbine is an important link.

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠;汽輪機;運行和故障

【Keywords】power plant; steam turbine; operation and fault

【中圖分類號】TK267? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0148-02

1 引言

汽輪機是發(fā)電廠的主要設(shè)備，其具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，所以對于發(fā)電環(huán)境的要求很高，在較為惡劣的環(huán)境下很容易出現(xiàn)不同的故障問題，這些問題如果沒有得到有效解決，將會影響到汽輪機的工作效率，甚至?xí)斐砂踩鹿省Ｋ跃瓦@個層面來講，為了能夠更好地提高汽輪機的生產(chǎn)效率，本文針對汽輪機的機械結(jié)構(gòu)進行分析，闡述汽輪機在運行過程中可能遇到的問題，并探討其故障排除和處理的策略。

2 汽輪機簡介

目前，發(fā)電廠通過天然氣、煤炭等不可再生資源來產(chǎn)生電能。發(fā)電的具體過程是通過燃料的燃燒過程來產(chǎn)生較大的熱量，而在水的加入后將會產(chǎn)生一定的熱蒸汽，這些熱蒸汽可以有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。在高壓熱蒸汽的作用下，汽輪機將持續(xù)運轉(zhuǎn)，這些熱能也將轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而形成循環(huán)過程，達到更好的汽輪機運轉(zhuǎn)效率。汽輪機使用機械能來轉(zhuǎn)化為電能，而這些電能將被傳輸?shù)桨l(fā)電廠。現(xiàn)階段，我國的發(fā)電廠包括天然氣發(fā)電廠、工業(yè)廢料發(fā)電廠、余熱發(fā)電廠、燃煤發(fā)電廠等，而汽輪機主要使用在火力發(fā)電廠的發(fā)電工作中。汽輪機的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括低壓缸、中壓缸和高壓缸三個部分。現(xiàn)階段也有一些汽輪機的設(shè)計是將中壓缸和高壓缸結(jié)合在一起。汽輪機同樣也包含一些輔助結(jié)構(gòu)或者是系統(tǒng)，如潤滑油、給水系統(tǒng)等，所以其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜[1]。

3 汽輪機常見的故障及其原因

3.1 汽輪機的震動異常問題

汽輪機通過轉(zhuǎn)子、主軸聯(lián)軸器等結(jié)構(gòu)來進行旋轉(zhuǎn)，而在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的過程中會產(chǎn)生一定的震動現(xiàn)象，該震動將會通過結(jié)構(gòu)來傳遞，使得汽輪機整體發(fā)生震動情況。由于機械設(shè)備由多個結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)而成，所以汽輪機的震動現(xiàn)象是正常的，同時也具有一定的震動范圍。而汽輪機的震動異常問題所指的就是在其工作過程中，汽輪機的震動頻率超過了相應(yīng)的范圍，使得汽輪機各部件加速磨損，進而使得汽輪機提前老化和報廢，影響到發(fā)電效率以及成本。目前，汽輪機的震動可以通過頻譜儀來進行檢測。在對以往案例的分析中可以得出，汽輪機的震動異常問題大多是汽輪機在安裝上存在漏洞，某些緊固件不牢固以及結(jié)構(gòu)松散造成的。另外，在維修和養(yǎng)護中可能會涉及安拆零件的情況，這也很有可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)問題，進而引發(fā)震動異常[2]。

3.2 汽輪機葉片問題

汽輪機葉片的故障原因有很多，其中最為常見的原因就是蒸汽的品質(zhì)問題。其次就是葉片自身的結(jié)構(gòu)和緊固問題。最后，機組運行狀態(tài)也會對汽輪機葉片產(chǎn)生影響。而機組低壓級葉片在實際運行過程中，末級葉片出汽邊的水沖蝕損傷已成為影響大機組安全運行的普遍問題，應(yīng)給予高度重視。出汽邊水沖蝕所造成的后果不僅使葉柵的氣動性能惡化，級效率降低，還會改變?nèi)~片的振動特性，導(dǎo)致機組發(fā)生強烈振動，而且可使級效率下降，增加了末級葉片斷裂的危險性。當(dāng)斷落的葉片落入凝汽器時，會將凝汽器管束打壞，使凝汽器內(nèi)循環(huán)水漏入凝結(jié)水中，還會造成轉(zhuǎn)子失去平衡或摩擦撞擊產(chǎn)生劇烈震動。

3.3 汽輪機油系統(tǒng)問題

汽輪機組的油系統(tǒng)包括儲油箱、油泵、油冷卻器等多個結(jié)構(gòu)，是汽輪機中比較復(fù)雜的系統(tǒng)，而其主要的工作就是為汽輪機的各個工作部件和結(jié)構(gòu)提供潤滑作用和保證能量的供應(yīng)，從而保證汽輪機內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠正常運轉(zhuǎn)，減小因摩擦帶來的損害。汽輪機油系統(tǒng)的重要性不言而喻，而其在運行過程中存在的故障問題主要就是潤滑油油質(zhì)不合格，主要原因為油系統(tǒng)在檢修過程中的殘留物未清理干凈，導(dǎo)致潤滑油中含有焊渣、烏金及硬質(zhì)顆粒。還有就是油中進水導(dǎo)致油質(zhì)惡化，主要原因為汽封供氣調(diào)整不當(dāng)或軸封漏氣外漏增大，使汽輪機油系統(tǒng)進水。油系統(tǒng)故障會危及汽輪機的安全運行，為將油系統(tǒng)故障降低至最小程度，必須抓好設(shè)備質(zhì)量管理，特別是設(shè)備的制造、安裝、檢修質(zhì)量，強化運行管理工作，加強油質(zhì)監(jiān)督，疏忽了其中的任一環(huán)節(jié)都有可能造成事故的發(fā)生，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。

3.4 汽輪機轉(zhuǎn)子軸向位移增加

汽輪機轉(zhuǎn)子軸向位移增加是汽輪機在運轉(zhuǎn)中常見的問題之一，能夠?qū)е缕啓C轉(zhuǎn)子軸向位移增加的因素較多，例如，發(fā)生水沖擊，水珠沖擊葉片使軸向推力增大，同時水珠在汽輪機內(nèi)流動速度慢，堵塞蒸汽通路，在葉輪前后造成很大壓力差;動葉片結(jié)垢，蒸汽品質(zhì)不良，含有鹽分會使動葉結(jié)垢，通流面積縮小，引起動葉前后壓差增大;新蒸汽溫度急劇下降，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的溫度降低，轉(zhuǎn)子的收縮量大于汽缸的收縮量，使推力軸承負擔(dān)增加極易發(fā)生事故;真空下降，汽輪機凝汽器真空下降，增加了級內(nèi)反動度。汽輪機超負荷運行，推力軸承損壞，供熱抽氣機組工況突然有較大變化，主、再熱蒸汽壓力不匹配。潤滑油系統(tǒng)由于壓力過低、油溫過高使油膜破壞而導(dǎo)致推力瓦塊烏金燒溶，嚴重時會造成推理軸承過負荷、推力瓦塊燒毀、動靜部分碰摩、葉片折斷、大軸彎曲、隔板和葉輪碎裂等惡性事故。

3.5 汽輪機凝汽器真空下降

汽輪機在運行的過程中，其能耗問題是通過凝汽器真空度來衡量的，而這極大地關(guān)系到汽輪機在運行過程的穩(wěn)定性和安全性。汽輪機凝汽器真空度的下降將影響到汽輪機的能耗，嚴重時會導(dǎo)致保護動作停機。

主要有以下幾方面原因：

循環(huán)泵故障或跳閘。如果循環(huán)泵在運行中出口閥誤關(guān)，或備用泵出口閥誤開，造成循環(huán)水倒流，也會造成汽輪機真空急劇下降。如果發(fā)現(xiàn)射水泵出口壓力、電動機電流同時到零，說明射水泵跳閘;如果射水泵壓力、電流均下降，說明射水泵本身故障或水池水位過低。凝汽器在短時間內(nèi)滿水，一般是凝汽器銅管泄漏嚴重、大量循環(huán)水進入汽側(cè)或凝結(jié)水泵故障所致。如果軸封供汽壓力到零或出現(xiàn)微負壓，說明軸封供汽中斷。處于負壓區(qū)域內(nèi)的閥門狀態(tài)誤開（或誤關(guān)）。由于機組啟動過程中，人員操作量大，在此過程中難免會發(fā)生操作漏項或是誤操作的情況，這是造成此類真空下降的主要原因。在機組啟動過程中，由于調(diào)整不當(dāng)或是軸封系統(tǒng)本身的原因使軸封加熱器滿水或是無水，將導(dǎo)致凝結(jié)器真空下降。

在汽輪機機組啟動過程中，經(jīng)常碰到的凝汽器真空緩慢下降的原因主要就是這幾種。當(dāng)然，這不是絕對的，但是應(yīng)該遵循這樣的原則：當(dāng)凝汽器真空緩慢下降時，值班員應(yīng)根據(jù)有關(guān)儀表、象征、工況進行綜合判斷，然后進行相應(yīng)的處理。

4 汽輪機的故障排查策略

4.1 提高技術(shù)人員專業(yè)素養(yǎng)

汽輪機結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，為了能夠提高機組經(jīng)濟效益，降低故障率，電廠必須要加強對專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)。運行方面要優(yōu)化運行方式，降低能耗指標，及時檢查并分析汽輪機運行過程中出現(xiàn)的問題，加強設(shè)備缺陷管理。檢修維護方面要加強機組維護力度，提高缺陷處理的速度和質(zhì)量，加強新技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新，提高檢修人員的專業(yè)技能水平。

4.2 加強零部件的質(zhì)控工作

汽輪機的組成部分包括固定系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，所以企業(yè)在日常工作中要加強對零部件的質(zhì)控工作，提高監(jiān)控質(zhì)量，建立起系統(tǒng)性的監(jiān)控工作，同時也需要對零部件進行嚴格的質(zhì)控，進而更好地保障汽輪機的運行。所以企業(yè)要加強對檢測設(shè)備和技術(shù)的引進和研發(fā)，要實時監(jiān)控零部件的運行狀態(tài)。而在維修和養(yǎng)護工作中也需要加強對零部件的檢查，并制定常規(guī)質(zhì)量問題的解決措施。

4.3 加強汽輪機設(shè)備維護與保養(yǎng)工作

汽輪機設(shè)備的維護和保養(yǎng)十分重要。首先，企業(yè)必須要安排汽輪機的管理規(guī)劃，做好維修和保養(yǎng)計劃，及時地針對汽輪機中存在的一些問題進行處理。因為汽輪機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以維修人員必須要嚴格做好維修工作，不可有懈怠的情況。在維修和保養(yǎng)過程中，要加強監(jiān)督工作，確定好責(zé)任制度。在維修過程中，要做好記錄工作，對維修過程和所使用的新技術(shù)進行詳細的記錄。其次，監(jiān)督人員要熟練掌握維修知識體系，落實好責(zé)任，對汽輪機維修前和維修后的狀態(tài)進行記錄，確保機組正常后才能夠繼續(xù)投入運行。而平常養(yǎng)護工作也十分重要，要做好清潔、潤滑等工作，確保工作狀態(tài)正常。

5 結(jié)語

綜上所述，本文探討發(fā)電廠汽輪機的一些常見問題和運行故障，并且分析汽輪機的設(shè)備維護和保養(yǎng)工作。可以說，汽輪機對我國發(fā)電事業(yè)來說十分重要，相關(guān)單位必須要加強對汽輪機的維護和保養(yǎng)，提高汽輪機的運行質(zhì)量，進而更好地保障電廠的長期運行，從而應(yīng)對各種技術(shù)以及環(huán)境的影響，更好地促進我國電力事業(yè)發(fā)展。

【參考文獻】

【1】蔡肅華，王暉，萬亞輝，等.淺談如何通過加強政工隊伍建設(shè)做好油田企業(yè)黨建工作[J].企業(yè)文化（下旬刊），2018（9）：123.

【2】門巖紅.淺談新形勢下如何提高政工干部的自身修養(yǎng)素質(zhì)的研究[J].世界華商經(jīng)濟年鑒·科技財經(jīng)，2012（11）：171.