汽轮机通流部分故障诊断方法模型探究

张文彬

摘 要：本文从汽轮机通流部分具体的工作原理谈起，阐述由此引起的故障类型和故障原因，进而探讨故障诊断的方法模型，以此来为提高汽轮机的安全生产提供一定的参考依据。

关键词：汽轮机；通流部分；故障诊断；模型分析

0 引言

目前火力发电占我国所有发电类型总体的70%以上，而且它在我国未来发电建设中依旧扮演发电主体的角色。而汽轮机作为火力发电厂的原动机，在发电的过程中汽轮机的安全运行将直接影响到电厂的发电效率。因此，解决汽轮机在运行中产生的故障对维护发电厂的生产效益非常重要。一般汽轮机的流通部分最易发生故障，汽轮机通流部分就是指汽轮机本体蒸汽通道，从汽缸进汽到排汽，工质（蒸汽）膨胀做功的流道，由高、中、低压3个通流部分组成，所以需要对汽轮机这3个流通部分进行有效的故障诊断，以减少汽轮机发生故障的频率，保证机组的安全运行，提高生产。

1 通流部分具体工作原理

1.1 高压部分

高压通流部分结构形式由静叶片和动叶片两部分构成，由1个单列调节级和11级压力级组成。单列调节级的叶片形式为冲动式的三叉三销三联体叶片结构，即叶片根部为三叉形，所有叶片均由单独一块材料加工形成，并将其插入转子上的槽内，再用三只纵向的销子固定。这种形式的叶片在承受最小的部分进汽运行工况下不会遭到损坏，具有很好的强度性能。11级由方钢材料制成的变截面扭叶的静叶安装在高压静叶持环上，其将偏心叶根和整体围带连接在一起焊接，形成具有水平中分面的隔板，并使用L型填隙条来锁紧装于静叶持环上直槽内的每半块隔板，再用制动螺钉将每个上半隔板固定在上半静叶持环上。在静叶持环内径及隔板内径处均装有嵌入式汽封，与动叶围带和转子形成较小的径向间隙，减小各级间漏汽。动叶片为涡型叶片，并由方钢材料通过铣制工艺加工形成。将叶片通过倒T型叶根上的末叶槽周向插入轮槽内，并在每只叶片根底填入垫片以使叶根支承面与轮槽紧密贴合。用铆接来固定装有围带的各级动叶片。考虑到高压部分的压力较高，因此采用倒T型叶根，目的是为了防止蒸汽泄漏，保障汽轮机在安全工况下运行。

1.2 中压部分

中压通流部分結构形式与高压部分类似，也是由静叶片和动叶片两部分组成。两者区别在于中压部分的静叶片与动叶片的结构形式均是变截面形扭叶，且该部分总共由2×9压力级组成。在设计安装过程中利用弹簧保证转子与叶片围带径向间隙适中从而实现汽体密封。

1.3 低压部分

低压通流部分采用的是双流式结构，总共由28个压力等级组成。其他结构安装形式与布置形式及原理与中压部分相似。

2 汽轮机通流部分故障诊断方法模型

2.1 通流部分故障类型分析

引起汽轮机通流部分发生故障的原因有很多方面，如通流部分叶片脱落、进汽阀门阀杆断落及叶片断裂等都会引发汽轮机发生故障。具体分析其故障类型包括以下几个方面：

（1）汽轮机通流部分的面积发生变化而引发的故障；

（2）因未及时处理通流部分通道内的污垢而引发的故障；

（3）因通流部件运行磨损而引起的故障。

在汽轮机运行过程中，依靠蒸汽膨胀做功来实现能量的转换，从汽缸进汽到排汽，工质及做功的动静叶片都处于高温高压的环境下，这就导致流通流道的调节汽门和调节级发生故障的概率大大提高，主要原因是在运行过程中汽轮机的多数焓降发生在调节气门及调节级上，进而导致运行部件在长期交变热应力作用下遭到破坏，引起部件腐蚀、叶片断裂等不良现象。而由破坏作用产生金属碎屑脱落落入通流通道内也会加重对部件的磨损，加剧通道的堵塞。当发生通道污垢堵塞和叶片断裂等故障时，也改变了原有的通道形状和流道面积，造成调节级后压力大小也相应的变化。此外，汽轮机启停、变更负载、操作不当等人为因素都会造成轴封的磨损，进而加重了高、中、低压缸的漏汽程度。经过以上研究分析，由于高温高压等工作环境影响着汽轮机通流部分的运行状况，因此及时调节因参数变化而造成的汽门故障和调节级后压力大小，及时处理汽门阀杆断裂和结垢的现象，有利于汽轮机的安全稳定运行。

2.2 诊断试验模型与数据分析

为了更好地解决好汽轮机通流部分的故障，需要我们建立诊断试验模型，并对试验数据进行研究分析。而在进行故障诊断上通常采用人工神经网络为基础的故障诊断系统，如图1所示：

在对汽轮机进行故障诊断时通过现场实地检验、对比热参数、分析通流部分的具体效率等方式能推断出故障的性质。当汽轮机通流部分发生故障时会造成汽轮机机组负荷能力下降时，应该检查门前后的具体压力，判断是否是门芯掉落而引起的故障，检验6级高调门的具体开启状态和实际运行情况。总之，在汽轮机流通部分发生故障的时候应首先全面排查实际操作现场。对汽轮机里面各项数据进行监测，当汽轮机的通流部分出现故障时，汽轮机的蒸汽压力及调节压力会出现明显上升或下降的趋势。如果数据参数呈现明显下降的趋势，则表明故障很可能是流通通道内有异物堵塞而使得通流面积变小，但如果下降的幅度不大，那么故障原因主要在调节级上。

3 结语

在对汽轮机流通部分进行故障诊断时，通过分析汽轮机通流部分的故障类型和故障原因，得出了故障诊断的方法模型，为解决汽轮机故障提供一定的参考，保障了汽轮机的安全有效运行，提高了火电厂的生产效率。

参考文献

[1]郑健富.我国汽轮机行业发展概况[J].发电设备，2009，23（1）：1-3，8.

[2]史进渊.汽轮机通流部分故障诊断模型的研究[J].中国电机工程学报，1997，17（1）：29-32.