火力发电厂汽轮机常见故障分析与检修

李立言

(神华广东国华粤电台山发电有限公司，广东 江门 529228)

火力发电厂汽轮机常见故障分析与检修

李立言

(神华广东国华粤电台山发电有限公司，广东 江门 529228)

汽轮机的正常运行是电力生产的基础和保障，因此其故障与检修是电力行业的重要课题，电力维修部门必须具备及时排除汽轮机故障的能力，才能保证火电厂的正常供电。现从工作原理出发，总结了汽轮机可能出现的故障类型，分析了一般的故障检修流程，并针对常见故障提出了相应的检修手段。

汽轮机；故障；检修

0 引言

随着社会经济水平的提高和电力事业的不断发展，小到人们日常生活中使用的电器大到大型制造业的机械设备，整个社会对电能质量的要求越来越高。在此基础上，对发电设备的运行维护与保养也提出了更高的要求。火力发电是我国电力生产的主要方式，而汽轮机作为火力发电结构中的重要动力组成，其稳定运行对电力供应有着重要的意义。由于汽轮发电机组的运行环境受很多因素的影响，因此故障率较高，且一旦发生故障往往后果严重。因此，深入了解汽轮机的故障机理，提高故障检修效率具有巨大的经济效益。

1 汽轮机概述

1.1 汽轮机工作原理

汽轮机作为发电机的动力驱动装置，本身是旋转式的动力机械设备。同时由于具备单机工作效率高、功率大且寿命长的优点，汽轮机是目前火力发电厂中应用最为广泛的原动装置。汽轮机具备驱动与供热的作用，工作原理是将蒸汽的热能转换成机械能，其利用机械能可以驱动风机等各种泵类的运转，利用汽轮机排汽或抽汽所带来的热能来实现生产生活的供热。汽轮机由转动部分和固定部分组成，具体如图1所示。

图1 汽轮机的构成

1.2 汽轮机维护保养的必要性

在我国，火力发电作为主要发电形式，其稳定性在很大程度上决定了我国电力的稳定供给，担负着保障国民经济正常发展的使命。汽轮机的稳定正常与否直接关系到发电厂的安全发电，一旦发生了故障，不仅会对人们的生活起居造成困扰，对大型设备也会造成不同程度的损伤。因此，汽轮机的维护与维修是我国电厂维护部门的重大课题，系统认识汽轮机结构，从理论与经验两方面提高汽轮机运行维护与维修的水平，并引进理论素质过硬、维修经验丰富的维修人员，对保证汽轮机组安全稳定运行有着重要意义。

1.3 汽轮机故障分类

汽轮机在正常运行过程中所处环境复杂，在环境温度、湿度、汽轮机本身的制造工艺以及寿命有限等因素的影响下，会引发各个方面的问题。汽轮机最易发生的故障就是异常振动，主要包括普通的强迫振动、非正常的强迫振动、自激振动3种。导致这3种异常振动的原因很多，具体如表1所示。

表1 汽轮机异常振动类型与产生原因

除此之外，汽轮机还会发生凝汽器真空偏低、调速系统摆动、调速马达故障、含水含油量出现偏差、转子永久性弯曲等故障。

2 汽轮机故障检修的一般流程

传统的汽轮机故障检修一般都采用事后维修或计划性维修的手段，不仅效率低下、不能将潜在故障限制在一定范围之内，还会造成人力、物力的严重浪费，存在诸多不足之处。随着科技的发展和人们意识水平的提高，选用预防性检修与状态检修的手段，对汽轮机故障状态进行预测、分析，将故障维修知识系统化，大大提高了故障诊断的效率，降低了设备检修的费用，增强了汽轮机组的稳定性和经济性。

汽轮机设备故障中常见的有汽轮机的渗透现象和气缸变形。由于气缸在正常工作时受到汽轮机内外蒸汽的压力差、零部件的静载荷、蒸汽对静止部分的反作用力、与汽轮机连接的管道作用等各方面的影响，因此容易产生塑性变形而发生渗透泄漏故障。再者，气缸在出厂时的时效处理不当也会造成气缸的变形。为了消除气缸在铸造过程中产生的内应力的作用，在出厂前需要对气缸进行时效处理，如果时效处理时间较短，则气缸很容易发生泄漏，而且在工作中会不断变形产生不同程度的泄漏故障。因此，选用气缸铸件时，应该仔细检查气缸结合面，选用结合面严密的气缸，避免选用次品。一旦发生故障，要仔细检查气缸变形程度，查找泄漏原因，并记录在案。

3 汽轮机的常见故障及检修

3.1 汽轮机异常振动故障及检修

汽轮机发生异常振动故障存在不同的成因，主要是由气流激振、转子热变形、摩擦振动引起。不同成因引起的故障，其检修手段也不同。

气流激振引起的异常振动，一般体现为低频分量成分较多或者振动在很大程度上受运行参数的影响，出现上述状态，基本可以判断汽轮机异常振动由气流激振造成。针对这种情况，就应该尽可能地消除气流激振，由于气流激振是叶片末端的气流不均衡导致的，而机组的给水量和高压调速汽门控制的气流量是控制气流激振的2个因素，因此配合着不断调节这2个物理量是解决该种振动的主要方法。

转子热变形引起异常振动主要表现为：一倍频振幅与转子温度和蒸汽参数之间有着直接而紧密的关系。在该种情况下，机组的冷态启动定速符合，就会使得汽轮机组发生异常振动。检修手段智能是更换转子来减小振动力。

摩擦振动能够产生抖动、涡动等现象，更为严重的是可以造成转子热弯曲的现象，因此摩擦振动是通过使转子热弯曲来引起汽轮机的异常振动的，也需要更换转子。

3.2 汽轮机调速系统摆动故障及检修

汽轮机组在启动时发生转子定速困难、转速摆动较大(达20 r/min)的情况，可以判断发生了高压调速系统故障，该现象会引起汽轮机轴瓦加速振动，对机组产生不利的影响。该种故障大多引起左右振动，尤其是在阀门处，振动现象尤为明显。

针对该种故障，可以采取定期更换硅藻土过滤器等装置、保证油质、保持油压稳定等措施进行预防。同时，应定期清洗或更换电液伺服阀内的过滤网以及螺纹门杆、螺纹门杆与油动机的连接套等关键组件，消除一切可能引起汽轮机调速系统摆动故障的因素。

3.3 汽轮机凝汽器真空偏低故障及检修

汽轮机凝汽器的真空度决定了热效率的高低，真空度偏低会妨碍汽轮机正常运转，而随着温度的升高，故障现象越来越明显。引起凝汽器真空度偏低的因素有2个：真空气密性与凝汽器结垢。故障成因不同，检修办法也不同。前者造成的真空度偏低现象可以通过灌水检漏的方法对汽轮机喉部的喷嘴进行检查与清洗，同时，定期检查汽轮机的轴封与机组漏汽点，来尽量降低故障率。后者减小了凝汽器的受热面积，降低了冷却效果，最终造成真空偏低的故障现象。一般采用化学除垢法进行检修，选用适当浓度的有机酸进行循环清洗即可。

4 结语

在火力发电厂的实际运行中，汽轮机发生故障是难免的。电厂维护部门应该引进科学的管理办法与新型人才，通过定期检查易损部件并及时更换来预防潜在故障的发生，并对汽轮机常见故障点、故障类型及原因进行统计、归总、记录，来提高汽轮机乃至整个电厂的故障处理效率，维护电厂的稳定运行。

[1] 王文鹤.火力发电厂汽轮机的常见故障分析与检修[J].企业导报，2013(22)

[2] 王彤.论发电厂汽轮机常见故障分析与排除[J].通讯世界：下半月，2013(7)

2014-08-29

李立言(1987—)，男，甘肃庆阳人，硕士研究生，助理工程师，研究方向：汽轮机设备运行及检修。