火電廠汽輪發(fā)電機的常見故障探討

浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責任公司 盛 隆

2021年全國電力工業(yè)全國發(fā)電裝機容量約23.8億千瓦，同比增長7.9%。其中，風電裝機容量約3.3億千瓦、同比增長16.6%，太陽能發(fā)電裝機容量約3.1億千瓦，同比增長20.9%；2021年水電發(fā)電裝機容量為39092萬千瓦，同比增漲5.6%；火電發(fā)電裝機容量為129678萬千瓦時，同比增長4.1%；核電發(fā)電裝機容量為5326萬千瓦時，同比增漲6.8%；風電發(fā)電裝機容量為32848萬千瓦時，同比增漲16.6%；太陽能發(fā)電裝機容量為30656萬千瓦時，同比增漲20.9%。2021年全國發(fā)電總量為81122億千瓦時，同比2020年增漲6.41%。2020年全國發(fā)電總量為76236億千瓦時，同比增漲4.05%。

由此可以看出，在我國能源的供應方面火電廠發(fā)電發(fā)揮著重要的作用。在火電廠的發(fā)電中汽輪發(fā)電機占據(jù)著重要的作用，是發(fā)電生產中的必備設備，并且在火電領域中得到了廣泛的應用，并具有一定的發(fā)展前景。尤其是在社會經濟的發(fā)展中，對于電力能源的需求不斷的提升，針對此種現(xiàn)象，給火力發(fā)電廠帶來了發(fā)展機遇，火力發(fā)電廠管理人員要給予重視，加大對電力能源的生產，同時有效利用汽輪發(fā)電機。對此，火電廠管理人員要對汽輪發(fā)電機的順利運行給予保障，同時能夠保證汽輪發(fā)電機安全穩(wěn)定的運行，因此要對汽輪發(fā)電機出現(xiàn)的故障進行維修，確保電力能源生產的安全。

目前，在發(fā)電的方式上面，我國使用的是傳統(tǒng)的發(fā)電方式，在火電廠汽輪發(fā)電機發(fā)電中，對于汽輪發(fā)電機發(fā)電的穩(wěn)定性以及安全性不能進行充分保障，在一定程度上對供電的效果產生了影響。基于此，文章根據(jù)火電廠汽輪發(fā)電機的原理，研究了火電廠汽輪發(fā)電機發(fā)電過程中出現(xiàn)的各種問題。與此同時，針對出現(xiàn)的問題提出了有效的解決措施，避免在發(fā)電的過程中對發(fā)電的安全以及穩(wěn)定性產生影響，提升火電廠汽輪發(fā)電機的性能。

1 火電廠汽輪發(fā)電機的工作原理分析

火電廠汽輪發(fā)電機的工作原理是通過蒸汽做功的旋轉式熱力原動機。這種原動機的功率相對較大，結構相對比較簡單，同時應用中還不容易出現(xiàn)損壞，在運行過程中噪音較小，具有一定的安全性。除此之外，在對汽輪發(fā)電機的調速方面較為簡便，同時防爆的功能顯著。在應用的過程中，汽輪發(fā)電機使用的是燃燒煤以及其它化學燃料，通過噴嘴以及動葉等相關的結構對產生的熱能進行轉換，并將其轉變?yōu)闄C械能。

現(xiàn)階段，在火電廠汽輪發(fā)電機中有兩種汽輪機比較常見，一種是沖動式、另一種是反動式，這兩種汽輪機有明顯的不同。其中，沖動式汽輪機在噴嘴的作用下將產生的蒸汽進行膨化，有效改變出現(xiàn)的壓力以及速度，對動能進行轉換，與此同時，在高速氣流的帶動下改變動葉片的方向得以實現(xiàn)做功；反動式汽輪機的軸向推力是通過葉輪前后的壓力形成的，之后與平衡活塞等相關的設備進行配合，使得軸向的推力保持平衡。

2 火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機常見的故障

2.1 汽輪發(fā)電機凝汽器真空偏低

凝汽式汽輪機的真空系統(tǒng)組成部分有表面式凝汽器、抽氣設備和凝結水泵、循環(huán)水泵以及多個連接管，詳細的組成部分可以參考圖1。凝汽器真空度偏低的故障，一般是在火電廠汽輪發(fā)電機的運行過程中經常會出現(xiàn)，因此，對于火電廠汽輪發(fā)電機運行中要對凝汽器的真空度進行嚴格的要求。

圖1 凝汽式汽輪機真空系統(tǒng)組成

但是在實際的運行中，管理人員沒有對凝汽器真空度給予重視，使得凝汽器真空度出現(xiàn)下降的趨勢，在一定程度上使得短時間之內，汽輪發(fā)電機的排汽溫度迅速升高，引發(fā)了機組出現(xiàn)了振動。通過專業(yè)人員的分析，受外界高溫的影響，使得汽輪發(fā)電機中的循環(huán)水溫度升高，對排氣的壓力產生了一定的影響，在較短的時間內迅速增高。在此種情況下就會降低凝汽器真空度，對汽輪發(fā)電機的運行產生了影響[1]。

2.2 汽輪發(fā)電機異常振動

在汽輪發(fā)電機的故障中，發(fā)電機出現(xiàn)異常振動是其中最為典型的一種故障。經過分析，引起這種故障的原因有以下最常的幾種：

第一種為氣流激振，第二種為摩擦振動，第三種為轉子熱變。其中，氣流激振能夠使得汽輪發(fā)電機出現(xiàn)低頻分量，與此同時，運行的參數(shù)也會對其產生一定的影響，引起汽輪發(fā)電機振動；在其內部的結構中，轉子間發(fā)生摩擦也會引起汽輪發(fā)電機振動，這是轉子摩擦力的不同，轉子受力不平衡而引起的振動；若轉子出現(xiàn)了熱變，其溫度也會隨之升高，與此同時，會增加轉子的振動幅度。轉軸材料的不同會使得轉子出現(xiàn)熱變，軸向的間隙不足的溫差會出現(xiàn)不對稱[2]。

2.3 儲油系統(tǒng)存在雜質

外界的環(huán)境變化會對汽輪發(fā)電機的組裝過程產生影響，因此對外界的環(huán)境有較高的要求。若操作人員在安裝的過程中動作不規(guī)范，會使得汽輪發(fā)電機的內部出現(xiàn)外界環(huán)境的雜質，尤其是在儲油系統(tǒng)中，在運行的過程中，其內部的雜質會與儲油系統(tǒng)中的軸頸出現(xiàn)摩擦，在時間的催化下會增加軸頸的磨損，在一定程度上會使得閥門在運行的過程中出現(xiàn)故障、即閥門故障，對汽輪發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行產生影響[3]。

2.4 汽輪發(fā)電機調速系統(tǒng)擺動故障

調速系統(tǒng)擺動故障亦是汽輪發(fā)電機中的運行故障，引起這一故障的主要原因是高壓調速汽門出現(xiàn)了問題，在一定程度上對汽輪發(fā)電機的內部軸瓦振動產生了影響，導致內部軸瓦振動的頻率增加，局部位置出現(xiàn)損壞，引起汽輪發(fā)電機調速系統(tǒng)擺動出現(xiàn)了故障。

2.5 軸承高溫故障問題

在火電廠汽輪機的發(fā)電過程中，汽輪發(fā)電機也會出現(xiàn)軸承高溫問題，經過相關人員的分析，對軸承溫度產生影響的原因有以下幾種：汽輪發(fā)電機的軸承存在一定的磨損情況，亦或是使用的潤滑油質量不佳；在汽輪發(fā)電機運行的過程中，較低的潤滑油使得軸承的運轉不能正常運行，亦或是沒有潤滑油存在；汽輪發(fā)電機使用的潤滑油出現(xiàn)問題，或是油溫出現(xiàn)變化在一定程度上破壞了軸承的油膜；汽輪發(fā)電機的軸承變大，使得油封出現(xiàn)了破損，此外，還會出現(xiàn)漏氣[4]。通過分析，以上幾種現(xiàn)象都會造成軸承高溫現(xiàn)象，對汽輪發(fā)電機的運行產生影響。

3 火電廠汽輪發(fā)電機常見故障的解決對策探討

3.1 汽輪發(fā)電機輔機凝汽器真空偏低的解決對策

在汽輪發(fā)電機運行過程中，若其輔機凝汽器變化，出現(xiàn)真空偏低的情況，相關管理人員要給予重視，派遣專業(yè)的維修人員根據(jù)維修的標準及時進行維修，在一定程度上對汽輪機真空偏低的故障進行解決。在檢查的過程中，維修人員要全面檢查汽輪發(fā)電機凝汽器的側面，漏氣的問題是否有出現(xiàn)。檢查過程中，維修人員首先要停止運行的檢修設備，之后在真空系統(tǒng)中將水罐入其中，此種操作的目的是檢查其是否出現(xiàn)泄露。

需要注意的是，在檢漏的前期，專業(yè)人員要清理噴嘴以及汽輪發(fā)電機，之后對需要檢漏的地方逐一進行檢查，有效提升汽輪發(fā)電機的運行效率。除此之外，在汽輪發(fā)電機的維修中，為了能夠對汽輪機的真空密封性得以保證，需要通過化學方法有效清除汽輪機內部的污漬，通過此種方式，對真空偏低的現(xiàn)象進行解決，避免影響汽輪機的運行[5]。

3.2 發(fā)電機組異常振動的解決對策

一般情況下，有很多原因會引起汽輪機發(fā)電機異常振動故障出現(xiàn)，所以在維修的過程中專業(yè)人員需要根據(jù)引起的不同原因，有針對性的對出現(xiàn)的故障進行解決。對于激振故障，是因為末端位置的葉片氣流出現(xiàn)混亂、引起氣流的沖擊，亦或是出現(xiàn)不平衡的情況。針對此種故障，維修人員在維修中要根據(jù)維修的要求以及相應的規(guī)范，對高壓調速的閥門進行合理的調節(jié)，在一定程度上能夠對對汽輪發(fā)電機的氣流激振進行解決。

而轉子熱變問題是引起汽輪發(fā)電機出現(xiàn)振動的主要原因。對此，專業(yè)維修人員要及時更換存在故障的轉子；摩擦振動亦是引起汽輪發(fā)電機振動的原因，因此對于轉子更換的方式同樣適用；若因軸系不對稱而使得汽輪發(fā)電機出現(xiàn)故障，需要對汽輪發(fā)電機的振動最大幅度進行了解，才能對其進行維修作業(yè)，具體的數(shù)值可以參考表1，合理調整軸系中心的位置，確保軸系的平衡。

表1 汽輪發(fā)電機振動最大幅度

3.3 儲油系統(tǒng)雜質故障的解決對策

在對汽輪發(fā)電機進行維修之前，要確保汽輪發(fā)電機處于停止狀態(tài)，才能對汽輪機開展清理工作，在清理的過程中，要對儲油系統(tǒng)給予重視，保護儲油系統(tǒng)清潔的程度，在一定程度上對儲油系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況進行控制，提升汽輪發(fā)電機運行的效率。所以，在維修的過程中，對于儲油系統(tǒng)中的閥門清理要給予一定的重視，為了能夠全面且徹底的對油箱以及冷油器進行清潔，要對煤油、清潔劑等進行合理的使用，提升儲油系統(tǒng)的清潔程度。

除此之外，在汽輪發(fā)電機中儲油系統(tǒng)是其中重要的部分，能夠有效潤滑汽輪發(fā)電機。因此，在清潔過程中要確保清潔的程度，防止大量的雜質再次出現(xiàn)。維修人員還要通過輔助抽氣器，對儲油系統(tǒng)進行二次清潔，確保清潔的徹底。對于汽輪發(fā)電機，要對濾網及時清潔，同時還要對其進行更換，可以通過觀察濾網上的雜質對清潔的程度進行檢查。

3.4 調速系統(tǒng)擺動故障的解決對策

調速系統(tǒng)出現(xiàn)故障的問題一直在汽輪發(fā)電機中出現(xiàn)，為了能夠有效避免這種故障再次發(fā)生，相關人員要對油的質量進行提升，并由專業(yè)的人員進行管理。至于出現(xiàn)的調速系統(tǒng)擺動的故障，維修人員要對其中的小濾器以及過濾器定期進行檢查，并將存在的安全隱患或出現(xiàn)的問題及時解決，更換過濾器及小濾器，在一定程度上確保濾網具有通暢性。如此，才能對油壓的穩(wěn)定性進行有效提升。

與此同時，對于燃油質量，為了能夠使得使用的油質與規(guī)定的標準相符合，維修人員也要定期進行檢查，除此之外，維修人員要對調速汽門中的相關零件進行仔細的檢查，若在檢查的過程中發(fā)現(xiàn)問題，要及時進行處理，并將損壞的零件進行更換，確保汽輪發(fā)電機能夠順利開展工作。

3.5 軸承高溫故障的解決對策

為了能夠對軸承高溫的故障進行解決，維修人員首先要明確引氣故障的原因，其次，針對出現(xiàn)的問題提出有效的解決措施。在維修過程中，要對汽輪機內部的零件進行分析與檢查，看其是否出現(xiàn)故障，若全部處于故障狀態(tài)，要重點檢查油壓的變化，若油壓較正常的數(shù)據(jù)低，則可以將其調整至正常數(shù)值；若油壓出現(xiàn)升高的設備不多，則對軸承的壓力進行檢查，看其是否正常，避免軸承出現(xiàn)振動或者軸封處有漏油情況，通過分析其出現(xiàn)的原因，才能對存在的問題及時解決。

綜上，在汽輪發(fā)電機的運行過程中，相關管理人員要對其進行重視，避免出現(xiàn)故障，對汽輪發(fā)電機的正常運行產生影響。與此同時，對火電廠的經營效果進行提升，確保火電廠能夠安全穩(wěn)定的發(fā)展。因此，在火電廠的發(fā)展過程中，管理人員要對汽輪發(fā)電機重點進行關注。若出現(xiàn)故障，要及時派遣專業(yè)的人員進行維修，定期對相關的設備維修與保養(yǎng)，有效控制汽輪發(fā)電機出現(xiàn)故障的頻率，對汽輪發(fā)電機維修的成本進降低。