发电厂汽轮机常见故障分析与排除

王峰涛

摘  要：电力对于企业的经营生产、人们的生活工作等一系列社会活动都非常重要，经济、科技越发达，各行各业对电力的需求就越大。发电厂承载着供电责任，供电是否安全、稳定将对全社会产生影响。汽轮机是发电厂的重要设备，汽轮机的运行状况将直接关系着整个供电体系。文章分析了发电厂汽轮机发生率较高的故障，并提出了相应的解决措施。

关键词：发电厂;汽轮机;故障;排除方法

中图分类号：TM621 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）15-0141-02

Abstract： Electric power is very important for a series of social activities， such as the operation and production of enterprises， people's life and work， and so on. The more developed the economy， science and technology， the greater the demand for electricity in various industries. The power plant bears the responsibility of power supply， and whether the power supply is safe and stable will have an impact on the whole society. Steam turbine is an important equipment in power plant， and the operation status of steam turbine will directly affect the whole power supply system. In this paper， the faults with high incidence of steam turbine in power plant are analyzed， and the corresponding solutions are put forward.

Keywords： power plant; steam turbine; fault; troubleshooting method

汽輪机的结构比较复杂，在恶劣的环境中运行，所以很容易发生各种各样的故障，如果不能及时、有效的排除故障，甚至会酿成重大事故，造成不可挽回的损失。可见，汽轮机的安全运转是发电厂正常运行、保证电力供应的前提条件。准确的识别汽轮机的故障类型，采取针对性的故障排查措施和技术，及时解决故障，对于保证发电厂供电的稳定性与安全性十分重要，本文就此展开探讨。

1 发电厂汽轮机介绍

发电厂是通过天然气、煤炭、石油等燃料来产生电能的，工作过程可以概括为：燃料放入锅炉内燃烧，不断的加热水产生蒸汽，在蒸汽的作用下，原本属于化学能的燃料会转化成热能。利用高温蒸汽压力促进汽轮机的持续运转，把热能转化为机械能，以推动汽轮机的运行。汽轮机又会带动发电机运转，最终把机械能转化为电能。根据燃料的类型，又可以把发电厂分为天然气发电厂、工业废料发电厂、余热发电厂、燃煤发电厂等几种类型。汽轮机是火力发电厂的重要设备，由低压缸、中压缸和高压缸三部分组成，也有个别汽轮机的中压缸、高压缸是合为一体的。汽轮机还有各种辅助系统，比如润滑油、凝结水、调节保安、轴封、给水等系统。

2 发电厂汽轮机的常见故障与排查措施

2.1 异常振动

2.1.1 故障分析

异常振动是汽轮机运行过程中最常见的故障之一，检修人员需要根据引起振动的不同原因而采取针对性的处理措施：

（1）普通的被迫振动：a.因汽轮机的转子失衡而引起振动，转子的结构设计不合理，制造不精密，误差大，材质不好，动平衡的等级较低，转子上的一些零部件松动。b.转子的部分结构刚度不足，接合面有差别，因此引起振动，该情况主要会发生在落地轴承结构或者轮子的支撑结构。c.轮子所在的位置错误，引起异常振动，这种现象通常是因为安装的精密度低、不符合技术要求、基础沉降不均匀等因素引起的。d.汽轮机的转速在接近临界的情况下，轴承座的振动速度就会明显提高。

（2）异常的被迫振动：主要特点如下：a.汽缸持续膨胀，通畅性差，明确速度后，轴承座的振动速度提高。b.联轴器的螺栓松动，改变了汽轮机的振动以及负荷强度。c.在汽轮机运行过程中，自身的振动和晃动幅度很容易失衡。d.汽轮机的转子运作时，不断的摩擦会使温度提高，出现变形和弯曲。e.励磁电流等因素的影响会升高汽轮机的温度，使其出现变形。f.转子和轴承、隔板、密封等静止件之间的间隙持续的产生动静摩擦。

（3）自激振动：a.轴承壳体的配合不足、轴承在长时间的运作过程中不断的磨损、损伤，最终造成油膜振荡。b.在高负荷的运行状态下，汽轮机的高压转子会形成汽流激振。

2.1.2 解决措施

引起汽轮机异常振动的原因不同，检修措施也不同。所以，检修人员要认真分析故障类型、故障位置。（1）观察汽轮机的振动规律，如振动幅度、频率、相位。收集机组信息、汽轮机的日常运行状态、机构信息、维修记录等信息。（2）在找到振动规律、收集详细信息后，认真分析故障特点、产生故障的机理，并将分析结果作为维修的重要依据。（3）准确的诊断故障，采取行之有效的方法减少故障的再发生次数。

2.2 超速

2.2.1 故障分析

汽轮机是一种以3000r/min的速度长时间、高速运转的设备，动力矩非常大。如果运行过程中，汽轮机的调节系统失灵，其运转速度就会在短时间内大幅度提高，转子零部件的实际应力严重超过预设值，造成轴承损坏、转子断裂、叶片甩脱等故障，如果问题严重，整个汽轮机组都可能面临完全报废的情况。所以，汽轮机超速是一种危害很大的故障，而且还会给操作人员带来危险。

2.2.2 解决措施

（1）定期检查汽轮机润滑油与抗燃油的品质，保证油脂合格。（2）定期进行汽门封闭性、阀门活动性等试验，测试汽门的关闭时间，及时发现问题、及时修理。（3）对汽轮机重要的仪器、仪表，尤其是转速表的运行情况进行重点检查。（4）明确汽轮机的主汽门和调速汽门有无卡涩问题。（5）安装“安全阀”，配备多个运转超速的自动保护装置。

2.3 凝汽器真空偏低

2.3.1 故障分析

凝结水泵、循环水泵和抽气装置是组成凝汽器的主要部分，这也是汽轮机辅机的一些常见设备。真空凝汽设备通常装置在汽轮机的排气口，以保证汽轮机能够自始至终通过蒸汽的膨胀来减小排气压力，大幅度提高汽轮机的热效率。汽轮机还可以通过凝结器把排气凝结成干净的凝结水晶，以产生水资源，供锅炉循环使用。凝汽器的真空度会对汽轮机的运行产生影响，如果改变了真空度，排汽的温度也会相应发生变化，显著提高了机组的故障率。转子外界持续高温的情况下，循环水的温度也会升高，对凝汽器的吸热量和冷凝温度产生严重影响，增加了排汽压力，降低了凝汽器的真空度。还有真空气密性和凝汽器结垢同样会让凝汽器的真空度降低。

2.3.2 解决措施

凝汽器气密性差是汽轮机的常见故障，检修时，首先要检查凝汽器一侧的安全性，有无出现漏气。真空系统的漏气情况可以通过停机灌水等方法来明确，定期检查汽轮机的轴封和喷嘴，尽量减少漏气点，提高抽汽效率。采用化学方法轻利凝汽器内部的污垢，提高真空密封性。

2.4 油系统

2.4.1 故障分析

该故障主要发生在安装过程中，比如杂质进入系统，损伤了軸颈。油系统故障很可能会卡死汽轮机中的阀门，堵塞伺服系统的节流孔，严重影响汽轮机的日常运行。

2.4.2 解决措施

维修油系统，需要做好清洁工作，尤其是轴瓦的清理，要分解各个油门，使用专业的清洗剂仔细的把冷油器、油箱清理干净。汽轮机的油系统的主要功能是调速和轴承润滑，因此要清洁好油系统的管道，不让杂质进入油系统损伤设备。故障维修完成后，还要通过油循环操作进一步清洗油系统。总而言之，清洁对于油系统而言至关重要，只有按时清洗、更换过滤网，保证上面无杂质，才能更好的保护油系统。

3 汽轮机主要部件的检修

汽缸是汽轮机运行的基础，汽缸的缸体主要由静叶栅、转子、隔板等部位组成。检修汽缸时，要向下了解上、下汽缸的结构和功能，比如汽缸内部真空层的作用是阻挡空气进入。在充分了解汽缸的工作原理和结构的基础上，再采取科学的检修措施。

（1）检修汽缸时，不要破坏化装板的喷漆，正确标识装配的序号，按顺序摆放拆下的零部件。

（2）将高压缸进汽室金属的温度作为标准，当汽缸的上缸温度冷却到120℃时，再拆卸汽轮机的保温层。

（3）先拆卸定位销，再拆卸汽缸的螺栓，不能让螺栓出现弯曲或者毛刺现象。

（4）高缸进汽一侧的前几级和导汽管的引出部位是最容易出现裂纹的位置，因为高缸进汽侧的前几级蒸汽参数都比较高，运转过程中又会出现交变应力，所以检修汽缸时要重点检查这些位置，通过打磨补焊法可以修补裂纹。

（5）汽缸的变形程度、机组基础的下沉情况都要以汽缸水平作为依据，测量汽缸的水平扬度，需要完全清空汽缸的内部才能测量，对照图纸来明确测量位置，并且要把这一位置清洁干净，应用0.01mm/m精度的合像水平测量，分别测量汽缸的前后、左右两个方向。

（6）检查汽缸的密闭性，要在空缸的状态下进行检查。在自由状态、拧紧1/3螺栓的情况下对汽缸结合面的间隙进行测量。间隙的具体要求是：自由状态下，无法塞入0.25mm的塞尺，拧紧1/3螺栓的状态下，无法塞入0.05mm的塞尺。

（7）测量隔板和汽封洼窝的中心，汽缸处于半缸、全实缸两个状态下，隔板、汽封洼窝在垂直方向的变化都要进行测量，调整通流间隙时，根据测量数据来补偿径向间隙。

（8）调整动静间隙，分别测量内外缸、隔板、隔板套、汽封套的定位键配合间隙，测量方法为内外径千分尺法，但考虑到测量隔板、汽缸、汽封套间隙应采用推隔板法，所以调整时要保证出汽一侧的密封性。测量汽封套和调整隔板的水平接合面间隙时，通常要在0.10mm以内。

4 结束语

综上所述：汽轮机的运行关系着发电厂供电的稳定性，汽轮机的特点决定了它的故障发生率较高，本文分析了汽轮机的异常振动、超速、凝汽器真空偏低和油系统的常见故障以及相应的解决方案，希望能为相关工作与研究提供参考依据。

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