火電廠汽輪機常見故障診斷及檢修方法探究

賀 靜

（國能億利能源有限責任公司電廠，內蒙古 鄂爾多斯 014300）

汽輪機是火力發電系統中的一個關鍵部件，它的運行是否正常，將直接影響到機組的工作狀況。汽輪機機電設備的失效將會阻礙火力發電，從而給人類的生活、社會生產帶來不利的影響。由于機組的結構比較復雜，出現的故障種類也比較多，因此，在火力發電廠的生產實踐中，應充分關注機組的工作，并及時采取正確、有效的故障處理方法，以保證機組的安全。

1 火電廠汽輪機存在的主要故障分析

火力發電廠的汽輪機出現故障如以下幾個問題：（1）機組凝汽器的真空度太低。凝汽器是汽輪機輔助設備中的一個重要部件，它還包括凝結水泵、循環水泵和抽水泵。凝汽器主要在汽輪機排汽口設置和保持高真空度，這樣可以將進入汽輪機的蒸氣能量轉化為較小的廢氣壓力，從而提高了汽輪機的熱效率；同時，利用蒸汽透平排汽凝形成清潔的冷凝水，作為鍋爐供水，進行再利用。在這些因素中，汽輪機凝汽器的排汽壓力是影響機組效率的主要因素。凝汽器的真空度對機組的運行有很大的影響，當真空度下降時，蒸汽溫度升高，機組振動等問題也會隨之發生，而且對溫度的影響也會越來越大。由于外部氣溫較高，循環水溫也較高，從而影響凝汽器的吸熱和凝結溫度，導致凝汽器內部的真空度下降。總之，汽輪機凝汽器的真空氣密性、凝汽器的污垢等因素都是造成凝汽器真空度較低的主要因素。（2）發動機的潤滑油系統出現了問題。在火力發電廠汽輪機組安裝時，或在中軸頸部位容易被異物侵入而引起軸頸刮痕，而機油系統的故障也會使汽輪機組中壓力主汽門伺服閥出現卡死、伺服機構節流孔堵等問題，對機組正常運轉產生了很大的影響。要重視對汽輪機油系統的故障進行分析和排除，以保證其安全、穩定的工作。（3）透平機振動異常。渦輪機的振動是由于氣流激振、轉子熱變形和摩擦振動等因素造成的。若為空氣激振，則會產生較多的低頻成分，或因操作參數而使振動顯著增加；轉子的熱變形與轉子的溫度及蒸氣參數有很大關系，轉子的熱變形會導致一倍頻的振幅增大，當冷機達到一定速度后，出現了異常的振動；由于摩擦引起的抖動、渦動等，使轉子內溫度不均勻，從而導致轉子的彎曲產生熱彈性彎曲。（4）透平機的轉速控制裝置的搖擺。由于汽輪機組的高壓調速汽門在運轉時頻繁發生搖擺，導致軸瓦振動增大，從而對機組的安全、穩定運行產生不利影響。高壓調速汽門在工作過程中會發生搖擺，尤其是氣門的振動，嚴重時會導致軸承的磨損。（5）汽輪機大軸彎曲故障。大軸彎曲故障主要有以下幾種：汽輪機發生強烈的振動，汽輪機汽缸內有金屬摩擦的聲音，汽封的前后位置有火花，推力瓦溫度和軸向位移指示值在推力軸承受損時分別升高和增大，存在大軸擾動指示的裝置，大軸干擾指示值增大或超出極限范圍，汽缸的上、下汽缸間的溫差顯著增大等。

2 火電廠汽輪機常見故障分析

2.1 循環水泵故障

循環泵是火力發電廠的關鍵設備之一，其運行中的失效將會對機組的運行產生很大的影響。節流調節技術在國內大部分火力發電廠中都是以節流調節為主，它的缺點是節流調節相對簡單，所以它的調節效果并不能保證，也不能有效地控制循環泵的轉速和工作狀況，很容易發生真空不穩定現象，給機組甚至是火力發電系統帶來不利的影響，從而降低電力的穩定性和可靠性。另外，由于機組負荷狀況對機組的影響較大，在低負載工況下，循環泵的工作效率會大幅下降，能耗也會相應增加，從而降低了火電廠的經濟效益，因此，循環泵的故障應得到有效的解決。

2.2 前置泵故障

前置泵泄漏是火力發電廠汽輪機的一種常見故障，其主要原因是設備的機械部件腐蝕。前置泵在使用過程中，必須要接觸到水，長時間運轉后，泵體的密封面會被腐蝕，再加上空氣等介質的影響，會產生化學腐蝕，從而導致泄漏。泄漏故障的發生，會使操作的穩定性下降，甚至會引發安全事故，危及員工的生命和健康。機械密封的動靜圈接觸表面的磨損，除泄漏失效外，也是前置泵的主要失效原因[1]。

2.3 給水泵故障

火電廠汽輪機組給水泵的主要故障是機組在起動前不能完全關機、熱控回路和機組的機械問題等。首先是由于熱控回路的原因，當給水泵熱控回路發生故障時，系統規定的保護措施不能執行，設備的反應速度較慢，導致水泵不能正常掛閘，導致機組運轉不正常，生產效率大打折扣；其次就是機器的問題了，在長時間的使用之后，閥門的過濾器上會積累大量的灰塵和雜物，如果不及時的維護和清洗，就會導致過濾器的堵塞，從而導致水泵失效。

2.4 凝汽器真空度偏低

凝汽器是機組輔助凝器的重要部件，包括凝結水泵、抽氣裝置、循環泵等。火力發電廠汽輪機機組的凝汽器通常位于汽輪機出口，在運行時，必須保證其處于較高的真空狀態，使汽輪機中的蒸氣能夠達到排出壓力，從而提高汽輪機的熱效率。真空度是影響冷凝器應用的重要因素，如壓軸封斜口、軸封加熱器運行市場、負壓部位泄漏、低壓油缸安全膜損壞等，都會引起凝汽器的真空度降低，從而造成排氣溫度的上升或者是機組異常振動等情況。當汽輪機的工作環境溫度升高時，凝汽器的真空度下降的不利效應就會更加顯著，這是由于在高溫時，機組內的循環水溫度也會相應升高，從而影響凝汽器的吸熱，使凝汽器在高溫時凝結困難，從而使汽輪機的排氣壓力增大，從而使凝汽器內的真空度不斷下降。造成真空度降低的主要因素是真空氣密性和凝汽器的結垢。

2.5 汽輪機異常振動

在汽輪機運行中，異常振動是非常普遍的現象，產生異常振動的原因多種多樣，其中氣流激振、摩擦振動以及轉子受熱變形等因素占了大多數。在空氣激勵作用下，存在著大量的低頻成分，若不正確地設定操作參數，則會使裝置自身的振動幅度顯著增加，從而產生不正常的振動。摩擦振動是指透平機內各機械部件發生不正常的振動，由于各部件的摩擦力而產生抖動和渦動，此時轉子內部溫度發生了明顯的變化，在轉子的非均勻溫度作用下產生了熱彈性彎曲，從而導致了渦輪的異常振動。引起轉子熱變形的主要因素是摩擦力，另外，蒸汽參數、轉子溫度等因素也會影響轉子的變形，轉子變形超過正常值時，其一倍頻振幅將明顯增大，而待機的冷態啟動速度超過相應的要求時，則會出現振動異常。

3 汽輪機輔機檢修方法

3.1 循環水泵檢修

維修人員應明確循環水泵的常見故障，并依據其故障類型，確定其具體故障位置，以提高維修工作的效率。在正常的負載狀態下，循環水泵的出水量異常，極有可能是在冷凝器中。循環泵在長時間運行時，很容易在凝汽器內積累雜物，出現堵塞現象，導致循環水量不足。在發生這種情況時，技術人員可以利用輔助抽氣機清除凝汽器中的污物，使循環泵的凝汽器出口恢復到真空狀態即可。在實際工作中，還可以適當地提高凝汽器的水量，保證循環水泵的供水量。操作閥是循環泵中的一個關鍵部分，它起到了調節冷卻水進水量的作用，并能實現循環泵的定速，從而保證了機組的正常工作。利用PLC、PID 等先進技術，設計了一套特殊的反饋控制系統，對水泵的工作狀況進行嚴密的監控，并對水量進行微調，保證了汽輪機的正常工作，降低了故障的發生[2]。

3.2 前置泵檢修

火力發電廠應建立科學、合理的設備維護制度，并針對不同的設備特性，選用合適的維修計劃和維修措施。前置泵的維修應遵循周期規律，定期進行維修，以保證其工作狀況的穩定。軸承、機封、聚四氟乙烯襯墊等都會對泵體、管道密封件和其它密封件造成故障，維修人員會對泵體、管道密封件和其它密封件進行更換，防止零件問題影響到整個設備的正常運轉。根據發電廠規模、前置泵型號、工作強度等因素，維修周期分為一年、半年、季度、月、班次，不同階段的維修重點也各不相同，每個班次都要檢查前置泵軸承的潤滑程度和進出水的壓力，月檢修的重點在軸承潤滑油情況，半年檢修是要對機械密封程度、泵軸承與井巷以及左右緊固部件的可靠性等進行重點的檢查，并定期進行前泵的年檢，檢查泵的磨損程度。維護人員要切實落實定期維護制度，嚴格按照維修方法，堅持維修原則，排除設備部件的故障，保證其運行的穩定。

3.3 給水泵檢修

現代火力發電廠在工業生產方式轉變和科學技術的推動下，對其進行了全面的改造和再設計。為及時發現和降低生產成本，火力發電廠建立了一套科學、合理的設備監測體系，保證了機組在正常工作狀態下的正常運行，從而對整個生產過程進行實時監測。在系統發生故障時，給水泵的汽輪機不能正常工作，不會對整個系統的工作狀況造成影響，對電站的經濟發展起到一定的促進作用。在設備監測中，適當地使用擴展繼電器是非常重要的，因此，應引起人們的廣泛關注。控制系統中的順序控制系統、水泵汽輪機緊急跳閘系統、信號協調控制系統之間的合理連接是影響系統使用效果的重要因素。熱控掛斷不合格是水泵機組的常見故障，因此，必須加強對機組的日常管理。當水泵透平符合熱控掛鎖要求時，應對機組的機械部件進行有針對性的檢修，濾網是檢修中的重要環節，只有在濾芯正常情況下掛閘。

3.4 凝汽器真空度檢修

在汽輪機上，凝汽器的真空是很普遍的問題。目前，國內大部分的火力發電廠都是通過注水檢查來檢查冷凝器的真空。其主要做法是在真空系統停機和后部下冷凝器側注水，以檢測其滲漏，若有滲漏，則表示其密封性能受損，從而導致真空度較低。在實際的火力發電廠機輪機輔機的維修中，除了真空度較低以外，汽輪機的噴嘴和軸密封也是維修的重點，必須定期進行定期的檢查和清洗，這樣才能徹底清除汽輪機組的漏油，一旦漏油狀況好轉，抽汽效率將大大提高。同時，采用化學除垢法對冷凝器進行有效的處理，防止了冷凝器真空度降低的問題。有經驗的維修人員可以對凝汽器進行補焊、打磨，以提高其真氣，并根據自身的實際情況，制定相應的維修計劃，維修人員要對凝汽器進行定期的維修，一旦發現故障，必須進行相應的維修和維修，以防止故障發生。

3.5 汽輪機異常振動檢修

由于轉子熱變形、氣流激振和摩擦振動等因素的影響，使得機組運行時必須從異常振動的具體狀況來推測其產生的原因。由于各種因素的不同，采用的維修方法也應該有所不同，以保證維修工作的效率，達到維修目的。對由轉子熱變形造成的渦輪機故障，在檢查中發現并確認為摩擦振動所致的異常振動時，可以進行轉子的更換，在轉子更換后，對機組的工作狀況進行監測，如果無異常振動，則無需采取其他措施。轉子的熱變形也可引起渦輪的非正常振動，其維修方法以摩擦振動為依據。由于葉尖的氣流不穩定，造成了渦輪機副機的氣流不均勻，從而引起了空氣的激振，進而引起汽輪機的異常振動[3]。

3.6 汽輪機嚴重積鹽的原因及檢修策略

水質差或設備故障都會形成鹽垢，而鹽垢的生成會導致機組的出力急劇降低。為了防止出現積鹽，除對水質進行嚴格的監督之外，還應對飽和蒸氣、過熱蒸汽中的鹽分含量進行監控。在正常工作條件下，飽和蒸汽的含鹽率高于或接近于過熱蒸汽。當減溫器的穿孔出現內漏時，其鹽含量高于飽和水蒸氣。當出現大量鹽漬時，必須首先拆卸渦輪氣缸，將轉子、隔板等懸掛起來，并采取噴砂和人工清除。若無法徹底清除，可用軟水或檸檬酸液沖洗。采用以下措施：（1）用軟水沖洗。用蒸氣將軟水加熱到85℃，然后用水泵從排氣管中的一根臨時管子打到汽缸體內，再由變速閥排出，排到溝渠中，每隔半個小時檢測一下唾液中的鈉含量，當唾液中的鈉含量接近時，就停止清洗。（2）用檸檬酸水沖洗。用檸檬酸稀釋到1.5%～2.0%，再添加0.35%二鄰甲基苯硫脲，用水蒸氣加熱到90～95℃，用氨氣快速調整 PH 值為3.5～4.0，再用水泵打進氣缸，在氣缸中進行1 小時的循環，使其保持恒溫。檸檬酸溶液清潔完畢后，應將檸檬酸液用熱水浸泡至80℃以上，以便再次使用。

4 結語

綜上所述，汽輪機的失效將直接影響到火力發電廠的其他設備的工作狀況，從而影響機組的生產效率和經濟效益。有關技術人員要加強對渦輪的重視，對其進行定期的維修，對其進行定期的清洗，對其易損壞的部位要多加注意，并定期更換，盡量降低其失效的概率。火力發電廠必須在現有設備維修管理方式上進行革新，運用先進的設備故障檢修技術與管理方法，做好故障分析與總結，為今后的維修工作積累經驗。同時，要加強對機組的技術培訓，提升機組的技術素質，使機組的維修工作得到全面的提升。