汽轮机的运行和故障分析

赵亚杰

【摘  要】企业的经营生产离不开电力的供应，而现阶段我国的电力供应依靠发电厂供电，通过汽轮机等一系列机械设备来产生电能。就目前的情形来看，为了保证我国更好地发展，还需要加强对电力设备的保障，而汽轮机则是其中的重要环节。

【Abstract】The operation and production of enterprises can not be separated from the supply of electric power. At present， the power supply of China depends on the power supply of power plant， and a series of mechanical equipment such as steam turbine to produce electric energy. According to the current situation， in order to ensure the better development of our country， we need to strengthen the guarantee of power equipment. The steam turbine is an important link.

【關键词】发电厂;汽轮机;运行和故障

【Keywords】power plant; steam turbine; operation and fault

【中图分类号】TK267                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）03-0148-02

1 引言

汽轮机是发电厂的主要设备，其具有较为复杂的结构，所以对于发电环境的要求很高，在较为恶劣的环境下很容易出现不同的故障问题，这些问题如果没有得到有效解决，将会影响到汽轮机的工作效率，甚至会造成安全事故。所以就这个层面来讲，为了能够更好地提高汽轮机的生产效率，本文针对汽轮机的机械结构进行分析，阐述汽轮机在运行过程中可能遇到的问题，并探讨其故障排除和处理的策略。

2 汽轮机简介

目前，发电厂通过天然气、煤炭等不可再生资源来产生电能。发电的具体过程是通过燃料的燃烧过程来产生较大的热量，而在水的加入后将会产生一定的热蒸汽，这些热蒸汽可以有效地将化学能转化成热能。在高压热蒸汽的作用下，汽轮机将持续运转，这些热能也将转变为机械能，从而形成循环过程，达到更好的汽轮机运转效率。汽轮机使用机械能来转化为电能，而这些电能将被传输到发电厂。现阶段，我国的发电厂包括天然气发电厂、工业废料发电厂、余热发电厂、燃煤发电厂等，而汽轮机主要使用在火力发电厂的发电工作中。汽轮机的基础结构包括低压缸、中压缸和高压缸三个部分。现阶段也有一些汽轮机的设计是将中压缸和高压缸结合在一起。汽轮机同样也包含一些辅助结构或者是系统，如润滑油、给水系统等，所以其结构十分复杂[1]。

3 汽轮机常见的故障及其原因

3.1 汽轮机的震动异常问题

汽轮机通过转子、主轴联轴器等结构来进行旋转，而在转子转动的过程中会产生一定的震动现象，该震动将会通过结构来传递，使得汽轮机整体发生震动情况。由于机械设备由多个结构联结而成，所以汽轮机的震动现象是正常的，同时也具有一定的震动范围。而汽轮机的震动异常问题所指的就是在其工作过程中，汽轮机的震动频率超过了相应的范围，使得汽轮机各部件加速磨损，进而使得汽轮机提前老化和报废，影响到发电效率以及成本。目前，汽轮机的震动可以通过频谱仪来进行检测。在对以往案例的分析中可以得出，汽轮机的震动异常问题大多是汽轮机在安装上存在漏洞，某些紧固件不牢固以及结构松散造成的。另外，在维修和养护中可能会涉及安拆零件的情况，这也很有可能会导致结构问题，进而引发震动异常[2]。

3.2 汽轮机叶片问题

汽轮机叶片的故障原因有很多，其中最为常见的原因就是蒸汽的品质问题。其次就是叶片自身的结构和紧固问题。最后，机组运行状态也会对汽轮机叶片产生影响。而机组低压级叶片在实际运行过程中，末级叶片出汽边的水冲蚀损伤已成为影响大机组安全运行的普遍问题，应给予高度重视。出汽边水冲蚀所造成的后果不仅使叶栅的气动性能恶化，级效率降低，还会改变叶片的振动特性，导致机组发生强烈振动，而且可使级效率下降，增加了末级叶片断裂的危险性。当断落的叶片落入凝汽器时，会将凝汽器管束打坏，使凝汽器内循环水漏入凝结水中，还会造成转子失去平衡或摩擦撞击产生剧烈震动。

3.3 汽轮机油系统问题

汽轮机组的油系统包括储油箱、油泵、油冷却器等多个结构，是汽轮机中比较复杂的系统，而其主要的工作就是为汽轮机的各个工作部件和结构提供润滑作用和保证能量的供应，从而保证汽轮机内部结构能够正常运转，减小因摩擦带来的损害。汽轮机油系统的重要性不言而喻，而其在运行过程中存在的故障问题主要就是润滑油油质不合格，主要原因为油系统在检修过程中的残留物未清理干净，导致润滑油中含有焊渣、乌金及硬质颗粒。还有就是油中进水导致油质恶化，主要原因为汽封供气调整不当或轴封漏气外漏增大，使汽轮机油系统进水。油系统故障会危及汽轮机的安全运行，为将油系统故障降低至最小程度，必须抓好设备质量管理，特别是设备的制造、安装、检修质量，强化运行管理工作，加强油质监督，疏忽了其中的任一环节都有可能造成事故的发生，给企业带来巨大的经济损失。

3.4 汽轮机转子轴向位移增加

汽轮机转子轴向位移增加是汽轮机在运转中常见的问题之一，能够导致汽轮机转子轴向位移增加的因素较多，例如，发生水冲击，水珠冲击叶片使轴向推力增大，同时水珠在汽轮机内流动速度慢，堵塞蒸汽通路，在叶轮前后造成很大压力差;动叶片结垢，蒸汽品质不良，含有盐分会使动叶结垢，通流面积缩小，引起动叶前后压差增大;新蒸汽温度急剧下降，会导致转子的温度降低，转子的收缩量大于汽缸的收缩量，使推力轴承负担增加极易发生事故;真空下降，汽轮机凝汽器真空下降，增加了级内反动度。汽轮机超负荷运行，推力轴承损坏，供热抽气机组工况突然有较大变化，主、再热蒸汽压力不匹配。润滑油系统由于压力过低、油温过高使油膜破坏而导致推力瓦块乌金烧溶，严重时会造成推理轴承过负荷、推力瓦块烧毁、动静部分碰摩、叶片折断、大轴弯曲、隔板和叶轮碎裂等恶性事故。

3.5 汽轮机凝汽器真空下降

汽轮机在运行的过程中，其能耗问题是通过凝汽器真空度来衡量的，而这极大地关系到汽轮机在运行过程的稳定性和安全性。汽轮机凝汽器真空度的下降将影响到汽轮机的能耗，严重时会导致保护动作停机。

主要有以下几方面原因：

循环泵故障或跳闸。如果循环泵在运行中出口阀误关，或备用泵出口阀误开，造成循环水倒流，也会造成汽轮机真空急剧下降。如果发现射水泵出口压力、电动机电流同时到零，说明射水泵跳闸;如果射水泵压力、电流均下降，说明射水泵本身故障或水池水位过低。凝汽器在短时间内满水，一般是凝汽器铜管泄漏严重、大量循环水进入汽侧或凝结水泵故障所致。如果轴封供汽压力到零或出现微负压，说明轴封供汽中断。处于负压区域内的阀门状态误开（或误关）。由于机组启动过程中，人员操作量大，在此过程中难免会发生操作漏项或是误操作的情况，这是造成此类真空下降的主要原因。在机组启动过程中，由于调整不当或是轴封系统本身的原因使轴封加热器满水或是无水，将导致凝结器真空下降。

在汽轮机机组启动过程中，经常碰到的凝汽器真空缓慢下降的原因主要就是这几种。当然，这不是绝对的，但是应该遵循这样的原则：当凝汽器真空缓慢下降时，值班员应根据有关仪表、象征、工况进行综合判断，然后进行相应的处理。

4 汽輪机的故障排查策略

4.1 提高技术人员专业素养

汽轮机结构十分复杂，为了能够提高机组经济效益，降低故障率，电厂必须要加强对专业技术人员的培养。运行方面要优化运行方式，降低能耗指标，及时检查并分析汽轮机运行过程中出现的问题，加强设备缺陷管理。检修维护方面要加强机组维护力度，提高缺陷处理的速度和质量，加强新技术的应用和创新，提高检修人员的专业技能水平。

4.2 加强零部件的质控工作

汽轮机的组成部分包括固定系统和转动系统，结构十分复杂，所以企业在日常工作中要加强对零部件的质控工作，提高监控质量，建立起系统性的监控工作，同时也需要对零部件进行严格的质控，进而更好地保障汽轮机的运行。所以企业要加强对检测设备和技术的引进和研发，要实时监控零部件的运行状态。而在维修和养护工作中也需要加强对零部件的检查，并制定常规质量问题的解决措施。

4.3 加强汽轮机设备维护与保养工作

汽轮机设备的维护和保养十分重要。首先，企业必须要安排汽轮机的管理规划，做好维修和保养计划，及时地针对汽轮机中存在的一些问题进行处理。因为汽轮机的结构复杂，所以维修人员必须要严格做好维修工作，不可有懈怠的情况。在维修和保养过程中，要加强监督工作，确定好责任制度。在维修过程中，要做好记录工作，对维修过程和所使用的新技术进行详细的记录。其次，监督人员要熟练掌握维修知识体系，落实好责任，对汽轮机维修前和维修后的状态进行记录，确保机组正常后才能够继续投入运行。而平常养护工作也十分重要，要做好清洁、润滑等工作，确保工作状态正常。

5 结语

综上所述，本文探讨发电厂汽轮机的一些常见问题和运行故障，并且分析汽轮机的设备维护和保养工作。可以说，汽轮机对我国发电事业来说十分重要，相关单位必须要加强对汽轮机的维护和保养，提高汽轮机的运行质量，进而更好地保障电厂的长期运行，从而应对各种技术以及环境的影响，更好地促进我国电力事业发展。

【参考文献】

【1】蔡肃华，王晖，万亚辉，等.浅谈如何通过加强政工队伍建设做好油田企业党建工作[J].企业文化（下旬刊），2018（9）：123.

【2】门岩红.浅谈新形势下如何提高政工干部的自身修养素质的研究[J].世界华商经济年鉴·科技财经，2012（11）：171.