關(guān)于火電廠汽輪機(jī)故障分析方法與檢修的探討

王子龍

摘 要：當(dāng)前各項社會活動中都對電力進(jìn)行了不同程度的應(yīng)用，人類社會已對電能產(chǎn)生依賴性，不論日常生活，還是企業(yè)生產(chǎn)辦公都離不開電能支持。目前我國電力工業(yè)以火電為主，火電廠占主導(dǎo)地位。在發(fā)電系統(tǒng)中汽輪機(jī)發(fā)揮著重要作用，是火電廠核心組成部分，若汽輪機(jī)出現(xiàn)故障問題，必然要對火電廠正常生產(chǎn)運(yùn)營造成負(fù)面影響。但火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，在長期運(yùn)行中出現(xiàn)故障問題在所難免。為提高維護(hù)效率，應(yīng)采取合適的故障診斷分析方法，進(jìn)行有效檢修，以降低故障率，避免因汽輪機(jī)故障問題影響火電廠正常生產(chǎn)。本文將針對火電廠汽輪機(jī)故障分析方法與檢修展開研究和分析，以確保汽輪機(jī)運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：火電廠；汽輪機(jī)；故障分析；分析與檢修

引言：汽輪機(jī)對火電廠的重要性毋庸置疑，是火電廠發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)是否穩(wěn)定對發(fā)電系統(tǒng)有直接影響，關(guān)乎火電廠正常安全。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行環(huán)境特殊，所以故障率較高，且一旦復(fù)雜故障問題往往危害性大，甚至可能引起其他電力設(shè)備故障。為確保汽輪機(jī)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，應(yīng)提高汽輪機(jī)故障分析與檢修水平，降低故障率。因此，火電廠汽輪機(jī)管理與維護(hù)中應(yīng)采取先進(jìn)故障檢測技術(shù)，根據(jù)以往發(fā)生過的故障問題，積極總結(jié)和歸納檢修與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，從而提高汽輪機(jī)故障檢修水平和檢修有效性和針對性。

一、火電廠汽輪機(jī)特點(diǎn)和功能

目前我國電力工業(yè)以火電廠為主，其主要設(shè)備包括：發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、鍋爐等等。其中汽輪機(jī)是發(fā)電系統(tǒng)核心設(shè)備，工作原理是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械動能，驅(qū)動相關(guān)電力設(shè)備，所以汽輪機(jī)直接關(guān)系發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。汽輪機(jī)主要分為：轉(zhuǎn)動部分與固定部分[1]。其中轉(zhuǎn)動部分主要由：葉輪、主軸、轉(zhuǎn)子等組成；固定部分由：機(jī)座、氣缸、隔板、靜葉持環(huán)、汽缸、軸承等幾部分組成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同、汽缸數(shù)不同，性能會存在差異。根據(jù)結(jié)構(gòu)差異可分為：多級汽輪機(jī)和單級汽輪機(jī)；根據(jù)汽缸數(shù)不同可分為：多缸汽輪機(jī)、雙缸汽輪機(jī)、單缸汽輪機(jī)。汽輪機(jī)在二十世紀(jì)初被應(yīng)用到電力工業(yè)領(lǐng)域，成為推動電力工業(yè)發(fā)展的核心力量，五十年代便已出現(xiàn)大型汽輪機(jī)，現(xiàn)如今大部分火電廠都在應(yīng)用汽輪機(jī)。但汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行環(huán)境特殊，通常在高溫高壓及高轉(zhuǎn)速的條件下工作，所以故障率較高，必須加強(qiáng)檢修，及時處理故障隱患問題。

二、火電廠汽輪機(jī)故障問題

通過前文對火電廠汽輪機(jī)特點(diǎn)和功能的分析，不難看出汽輪機(jī)對火電廠的重要性。但從分析中也可以知道汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，結(jié)構(gòu)特殊，長期運(yùn)行中難免會出現(xiàn)各類故障問題，且故障機(jī)理多變。例如：汽缸泄漏、壓氣機(jī)故障、漏油故障、起動系統(tǒng)故障、汽缸變形、汽缸密封性差、緊力不足等。如氣缸故障便會對汽輪機(jī)運(yùn)行造成很大影響，汽缸是汽輪機(jī)的核心部件，其嚴(yán)密性和狀態(tài)直接影響汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。汽缸運(yùn)行時受力狀態(tài)復(fù)雜，在各種應(yīng)力的綜合作用下易變形，倘若汽缸出現(xiàn)變形、漏氣、溫度變化大、密封性下降等現(xiàn)象，便可能安全隱患問題。導(dǎo)致汽缸故障的原因有很多，如汽缸鑄造質(zhì)量問題；暖缸方式不正確；啟動順序錯誤；停機(jī)檢修時打開保溫層過早；密封劑質(zhì)量不好；螺栓緊力不足；螺栓材質(zhì)不合格；螺栓緊固順序不正確等原因，都可能導(dǎo)致汽缸發(fā)生變形或漏氣。此外，漏油故障也是常見故障之一，由于震動與壓力作用或溫度變化過大等原因，都可能引起設(shè)備、管道、閥門出現(xiàn)泄漏問題，導(dǎo)致漏油故障發(fā)展。漏油不僅會增加汽輪機(jī)運(yùn)行成本，更會帶來安全隱患問題。另外，裂紋滲漏故障也非常常見，是由于汽輪機(jī)運(yùn)行中震動力及壓力過大，導(dǎo)致殼體薄弱部位出現(xiàn)裂紋滲漏引起。

三、火電廠汽輪機(jī)故障分析與檢修方法

通過前文分析可以知道汽輪機(jī)故障故障類型多種多樣，很多原因都可能引起故障的發(fā)生，且很多故障都會影響汽輪機(jī)運(yùn)行安全，帶來安全隱患，甚至影響發(fā)電系統(tǒng)安全生產(chǎn)。例如：器管泄漏、根管堵塞、裂紋滲漏故障、漏油故障、滑環(huán)故障等?；h(huán)故障便易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子損毀，帶來更大故障問題[2]。且很多故障隱患問題在汽輪機(jī)運(yùn)行時難以發(fā)現(xiàn)，所以采取有效故障分析方法，進(jìn)行有效檢修非常重要。在具體故障分析中，要結(jié)合汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)分析。如，機(jī)油含水量高易引起軸瓦故障，而出現(xiàn)這類故障時汽輪機(jī)的震動便會非常強(qiáng)烈，運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定。發(fā)現(xiàn)這類故障后，檢修中要注意查找漏水源頭，分析漏水原因，找到漏水原因后進(jìn)行有效處理。但由于汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，漏水原因查找存在困難，漏水現(xiàn)象通常也不能夠得到有效解決。因此，應(yīng)針對實(shí)際情況采取一些特殊處理手段。例如，加設(shè)脫水設(shè)備[3]。另一方面，調(diào)速馬達(dá)出現(xiàn)故障，通常是由同步器故障或電氣開關(guān)故障引起。如電氣開關(guān)故障便會導(dǎo)致調(diào)速馬達(dá)失靈。出現(xiàn)這類故障時應(yīng)先切換手動操作模式，進(jìn)行手動關(guān)閉，避免故障擴(kuò)大，引起安全問題。然后，在依據(jù)相關(guān)制度與規(guī)定對操作開關(guān)序號進(jìn)行認(rèn)真核對，確定操作位置是否正確，分析故障點(diǎn)，進(jìn)行檢修，并做故障處理記錄。這類故障處理記錄能為故障分析與評估，檢修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)提供依據(jù)。且通過對這些故障處理記錄的分析，能找到故障規(guī)律，對故障問題作出更加準(zhǔn)確的判斷，提高檢修效率，明確檢修方向，對故障率高的部件進(jìn)行重點(diǎn)檢修，必須故障隱患不能被及時處理，避免汽輪機(jī)“帶病”運(yùn)行。但傳統(tǒng)人工故障診斷分析模式，對檢修人員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技能水平都有很高要求，故障分析效率低，有效性差。因此，為提高汽輪機(jī)故障分析與檢修水平，應(yīng)加強(qiáng)對現(xiàn)代化故障針對技術(shù)的應(yīng)用，如：專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)、故障聚類診斷技術(shù)、傳感故障診斷技術(shù)、混合智能故障診斷技術(shù)等等。專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)，故障診斷基于專家總結(jié)的故障預(yù)兆和規(guī)律，對故障問題進(jìn)行識別和診斷，故障診斷速度快[4]。但故障診斷有效性由數(shù)據(jù)庫來決定，若出現(xiàn)的故障問題沒有被數(shù)據(jù)庫覆蓋，系統(tǒng)則不能進(jìn)行有效故障識別。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)是目前最新型汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)，診斷準(zhǔn)確性和有效性高，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)故障判斷，但故障診斷成本高，且系統(tǒng)開發(fā)時間長，人工神經(jīng)需長時間訓(xùn)練和故障信息累積。故障聚類診斷技術(shù)是目前較為常見技術(shù)手段，基于數(shù)學(xué)模型進(jìn)行故障分析，以歷史故障參數(shù)為依據(jù)，通過求解“形相似”和“值相似”判斷故障。但該方法操作復(fù)雜性強(qiáng)，計算量大，不易操作。汽輪機(jī)故障分析與診斷及檢修，對汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)有深遠(yuǎn)影響，通過對這些現(xiàn)代化故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，能有效提高故障分析與檢修效率，降低故障率，避免安全問題的發(fā)生。

結(jié)束語：汽輪機(jī)是火電廠發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，關(guān)系著發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，若汽輪機(jī)出現(xiàn)故障問題，必然影響火電廠正常生產(chǎn)。因此，火電廠應(yīng)采取科學(xué)有效的故障診斷分析與檢修手段，對汽輪機(jī)故障進(jìn)行有效診斷分析，采取有效故障檢修措施，排除故障。

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[4]馬小勇. 基于信息網(wǎng)絡(luò)集成分析的火電管理復(fù)雜體系研究[D].華北電力大學(xué)，2014，11（14）：132-135