火力發電廠汽機常見問題及應對策略

肖從付

廣州珠江電力有限公司，廣東 廣州 510000

0 引言

汽機是火力發電廠的主要設備，其狀態對火力發電廠的安全和經濟運行起著重要作用。機組長期運行之后，部件磨損、工況的頻繁變化、疲勞損害、流通蒸汽沖擊、潤滑油及控制油的油質變化都會對汽機工作狀態產生影響，影響汽輪機組的安全運行。要想維持其正常運行的常態化和規范化，保證汽機可靠運行，就要及時對汽機設備狀態進行跟蹤，出現問題及時進行檢查分析，采取相應處理措施，消除汽機設備隱患，為發電廠經濟安全運行提供保障。

1 火力發電廠汽機常見問題

（1）汽機葉片損壞問題。汽機葉片分為動葉片和靜葉片，其中動葉片出現故障的概率較大。發電廠汽機轉速較高，受到較大離心力作用就會縮減其使用壽命。并且，汽機蒸汽流速較快，動葉片受到蒸汽沖擊力和往復振動力也會造成嚴重的損壞。若是汽機自身的振動過大，可能會出現葉片斷裂問題。若斷裂的葉片在高中壓缸動靜間隙較小的部位產生碰磨，使動靜部分產生摩擦，輕則局部通流部損壞，重則造成軸系斷裂損壞，造成汽機設備重大損失。而且碎片進入凝汽器，還會嚴重影響管束的安全及運行效果，造成不良后果[1]。

（2）軸承振動增大。發電廠汽機振動問題較為常見，主要原因如下：①汽機組轉子校正不準確，使得汽機的轉子質量不平衡；②潤滑油油質不合格，或潤滑油控制參數不合適，造成軸承油膜振蕩；③汽機檢修或安裝質量不合格，軸承或軸瓦間隙超出標準；④汽機進汽閥門配汽順序不合理，汽機進汽不均造成某段負荷區間振動增大；⑤汽機內部部件脫落，造成碰撞或動平衡破壞；⑥汽機啟動時參數選擇控制不佳，或正常運行在蒸汽帶水造成水沖擊；⑦汽機啟動階段加熱不良，汽缸膨脹不均，造成轉子中心偏移；⑧啟動或惰走過程中軸系處于臨界轉速；⑨發電機的影響；⑩汽機基礎不牢固，等等。在機組運行中需根據不同的情況進行科學分析。

（3）汽機油系統問題。汽機設置EH控制油系統和潤滑油系統。EH油為高壓抗燃防爆油，為汽機DEH系統提供調節、遮斷用油，油質要求高，油質不合格主要是含雜質。EH油含雜質后會堵塞汽機調門伺服閥油口，造成調門調節不暢或失調。汽機潤滑油的品質參差不齊，軸瓦或者軸頸異常磨損都會對機組的運行質量產生制約作用。潤滑油質不合格常常出現油含水量超標和油顆粒度招標。顆粒度超標主要是由運行部件磨損的金屬屑及其他雜質造成。油中雜質會使旋轉部位產生磨損，在油管道節流孔、閥門等處積聚堵塞油路，減小油流量，降低潤滑和冷卻效果。潤滑油帶水主要是因為汽機長時間運行，軸封磨損漏汽，水汽從汽機油封回油檔漏入回油管造成油中含水量超標。潤滑油長期帶水會造成油乳化，降低潤滑油黏度，使整個機組運行質量下降。并且，潤滑油含雜質多會使汽機轉子軸頸表面粗糙化，不利于汽機安全運行[2]。

2 火力發電廠汽機問題的應對策略

（1）加強汽機油系統的監控。在發電廠汽機控制工作中，要將油系統故障問題作為關鍵，建立完整且有效的控制機制，利用啟動備用油系統減少運行不暢產生的影響。與此同時，要著重分析和研究油系統故障原因和范圍，確保能制訂更加貼合實際情況的運行控制方案。為了保證汽機油系統正常工作、機組安全運行，制訂一系列措施。①根據油系統保護設置，制定潤滑油和EH油的定期試驗和設備定期輪換運行，包括EH油系統油泵聯鎖切換試驗、EH油壓低聯鎖保護試驗、潤滑油系統油泵聯鎖試驗、潤滑油壓聯鎖保護試驗等。根據試驗狀況做好記錄跟蹤，若發現異常，則及時進行分析處理。②做好油質監督跟蹤。對汽機用油進行定期取樣化驗，并跟蹤分析化驗結果。油質不合格時及時采取濾油、換油等措施，保證油質合格。③將汽機油系統所有設備建立檔案，對檢修和更換的備品備件做到持續跟蹤，閉環管理。相關部門落實好設備標準化管理機制，利用停機或機組大、小修時對油系統進行檢修清理，避免劣質油產生的雜質對機組系統管道運行產生影響。④在汽機機組穩定運行狀態下，運行人員做好油系統的日常監控維護工作，對油箱底部進行定期放水并做好記錄，根據放水的量優化調節軸封汽壓力。⑤加強油濾網壓差監視，差壓增大時，及時清洗濾網。在汽機檢修工作中，要利用油循環處理機制集中清潔，并且配合油泵的循環操作工序增添濾網，以便完成雜質的過濾處理。相關人員要及時更換濾網，從而維持應用效果，提升發電廠汽機運行的水平。

（2）加強葉片質量控制。在發電廠汽機質量管控工作中，要對葉片質量予以管理，踐行規范化管控機制，正確掌握安裝和質量管理機制，匹配先進工藝技術，提升精確安裝的水平，避免葉片斷裂或損壞。與此同時，要對管道和閥門予以集中檢查，清理調節氣門的同時，避免雜物進入汽機葉片區域對其運行質量效果產生影響；關注汽機葉片的金屬狀態，及時檢查問題，及時落實相應的控制措施，確保汽機葉片的根部位置和根部周圍都能維持牢固性，減少松動問題對其運行質量產生的影響。

（3）加強汽機軸承振動的控制。根據汽機振動的原因進行分析判斷，制定相應策略。基于神經網絡的汽輪機振動診斷系統是近年來該領域較為先進的研究成果，是一種計算機信息處理系統。這一系統根據汽機振動信號、分析原理方法以及故障特征提取方法構建汽輪機振動故障識別系統，收集汽機振動信號，進行數據處理后給出振動類別，從而及時發現故障趨勢，及時調整和維修。在運行工作中，為了控制汽機振動在正常范圍內，要落實好以下措施：①控制汽機潤滑油溫、油壓在正常范圍內，且油質可靠；②選擇合適的啟動蒸汽參數，嚴格控制汽機加熱暖機速率，保證足夠的暖機時間；③正常運行中做好汽溫、汽壓的穩定調節，防止參數大幅波動，防止蒸汽帶水；④汽機檢修時嚴控檢修質量；⑤汽機檢修后做好動平衡試驗；⑥對影響汽機振動的因素做好監視調整，有故障時及時檢修，嚴控設備風險隱患。

除此之外，要對汽輪機的經濟性予以監督管理，優化汽機的參數，結合電廠汽機的運行情況分析強度允許條件，并結合實際工況進行汽機調控，從而維持應用控制的基本水平。同時，調控汽機運行方式和結構，在高效運行的同時節省資源。

3 案例分析

文章以某廠電廠一二期4×320 MW機組汽機為例展開分析。機組為亞臨界、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機，由哈爾濱汽輪機廠制造。#1、#2軸承為自位式可傾瓦軸承（4瓦塊），#3、#4為自位式2瓦塊可傾瓦軸承、半圓形上半瓦，#5、#6、#7、#8軸承為圓筒形。

（1）事故發生經過。2020年5月，檢查人員按照計劃對#1機組完成A修，啟動運行正常168 h后汽機由單閥切至順序閥運行。但是，在2020年9月19日的操作檢查中發現，閥切換后#1軸承振動偏大，且對應的運行參數大于報警值（見表1）。經專業人員對其故障問題進行分析后認為，是#1、#2軸承間隙偏大，保持單閥運行振動正常。利用調峰停機時進行#1、#2軸頂部間隙調整，開機后順序閥運行振動正常，但#8瓦溫升高至報警值[3]。

表1 正常運行瓦溫參數控制

（2）事故原因判定。經分析，判斷事故原因為油流量偏小。技術部門利用長時間調峰停機進行#8瓦檢查發現，#8軸承潤滑油進油管道及閥門油泥堆積嚴重，造成進油管道部分堵塞，并且潤滑油流量供給不足。

（3）事故處理對策。基于對油系統優化方案的落實，檢修人員對進油門及部分油管作了清洗處理（見表2）；同時適當調大#8軸承進油門開度，對#8軸承下瓦進行簡單打磨后復裝。處理完成后啟動#1機主機油系統運行，觀察#8軸承發現，回油量明顯增加。機組啟動后#8軸承溫度由檢修前的105 ℃左右降至85 ℃左右。

表2 油系統處理后參數

由此可見，#1機#8軸瓦溫度偏高的原因是潤滑油流量偏低。相關汽機專業組將后續持續跟蹤觀察瓦溫變化情況，加強監督#1機主機潤滑油水分、顆粒度等油質情況。

4 結束語

總而言之，在發電廠汽機管理工作中，要結合其實際運行工況落實對應工作，及時檢查和監督，了解問題后落實相應的應對策略，充分融合新的操作方案和技術處理機制，提升汽機應用效能，減少安全隱患問題造成的經濟損失，為電廠的可持續發展奠定堅實基礎。