電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中的常見故障研究

王鵬

摘要：汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠三大主機(jī)之一，汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行效率及連續(xù)性將直接影響電廠發(fā)電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性與可靠性。文章通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)了解電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行機(jī)理，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)探究電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生的油膜振蕩、轉(zhuǎn)子熱彎曲、摩擦振動(dòng)、汽流激振、真空下降故障產(chǎn)生原因及解決對(duì)策，旨在為電廠汽輪機(jī)的高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行保障提供思路與方法。

關(guān)鍵詞：電廠;汽輪機(jī)運(yùn)行;常見故障;解決對(duì)策

汽輪機(jī)是電廠發(fā)電系統(tǒng)三大主機(jī)（鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)）之一，不僅關(guān)系到整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率與產(chǎn)出效能，而且關(guān)乎電廠對(duì)能源的消耗及實(shí)際獲取的經(jīng)濟(jì)收益。近年來，社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展加大了對(duì)電能的需求量，電廠生產(chǎn)任務(wù)日益艱巨，承擔(dān)著緩解電能供需問題、提升電能生產(chǎn)力的重要責(zé)任。為此，在日常電能生產(chǎn)中需實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行故障，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)、對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行機(jī)理的深入了解以及專業(yè)化、科學(xué)化的故障分析與診斷技術(shù)識(shí)別故障類型、精準(zhǔn)故障定位，并采取合理有效的措施解決汽輪機(jī)運(yùn)行故障問題，進(jìn)而保證汽輪機(jī)長(zhǎng)時(shí)間維持高效、安全、可靠的運(yùn)行狀態(tài)。

一、電廠汽輪機(jī)運(yùn)行機(jī)理

電廠汽輪機(jī)類型多種多樣，如單級(jí)汽輪機(jī)、多級(jí)汽輪機(jī);單缸汽輪機(jī)、多缸汽輪機(jī)等。不同類型汽輪機(jī)運(yùn)行方式與工作原理具有一定的差異性，但總體而言汽輪機(jī)是將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的回轉(zhuǎn)式機(jī)械，高溫高壓蒸汽經(jīng)過汽輪機(jī)時(shí)會(huì)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化而成的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生可應(yīng)用于生產(chǎn)及生活中的電能。

伴隨著社會(huì)用電規(guī)模的擴(kuò)大，電廠汽輪機(jī)體積也明顯提升，發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，在大型汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，葉片因蒸汽長(zhǎng)時(shí)間沖擊發(fā)生斷裂、轉(zhuǎn)子受熱彎曲、凝汽器真空度下降等問題頻繁發(fā)生，不僅會(huì)中斷汽輪機(jī)連續(xù)運(yùn)行工作狀態(tài)，而且會(huì)使汽輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)件、部件發(fā)生不可逆損耗，縮短汽輪機(jī)的使用壽命。

二、電廠汽輪機(jī)運(yùn)行常見故障及解決對(duì)策

（一）油膜振蕩故障及解決對(duì)策

電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中的油膜振蕩故障表現(xiàn)為轉(zhuǎn)軸強(qiáng)烈跳動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)軸外露部分產(chǎn)生不利影響。該故障產(chǎn)生的原因?yàn)檗D(zhuǎn)軸荷載過大，降低了轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定性。解決電廠汽輪機(jī)運(yùn)行油膜振蕩故障的關(guān)鍵措施為：首先，選用粘稠性及溫濕度符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的潤(rùn)滑油減小轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)過程中的摩擦力;其次，適當(dāng)調(diào)小軸瓦頂部間隔距離、增加軸承合金的寬度[1];最后，調(diào)節(jié)軸頸與軸瓦之間的接觸角。

（二）轉(zhuǎn)子熱彎曲故障及解決對(duì)策

在電廠汽輪機(jī)組冷態(tài)起機(jī)，帶負(fù)荷運(yùn)行至一定速度后，因轉(zhuǎn)子溫度異常增加、汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)設(shè)置不合理便會(huì)誘發(fā)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障，在高溫高壓、應(yīng)力等因素的共同作用下，轉(zhuǎn)子極易發(fā)生彎曲、變形問題，降低汽輪機(jī)組整體運(yùn)行的安全性與可靠性。解決汽輪機(jī)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的有效方法為：其一，將原本易變形、材料性能不佳的轉(zhuǎn)子替換為耐腐性能、耐高溫性能、耐高壓性能更佳的新型材料轉(zhuǎn)子，避免轉(zhuǎn)子受到工作溫度、轉(zhuǎn)動(dòng)速度的影響發(fā)生彎曲;其二，調(diào)整汽輪機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷，預(yù)測(cè)不同負(fù)荷下汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子內(nèi)部應(yīng)力與所受壓力，在保證轉(zhuǎn)子物理學(xué)性能基礎(chǔ)上適度降低負(fù)荷，可以保證轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定性;其三，時(shí)刻觀察汽輪機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子彎曲變形后及時(shí)更換轉(zhuǎn)子，提升汽輪機(jī)運(yùn)行安全性。

（三）摩擦振動(dòng)故障及解決對(duì)策

電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力、各個(gè)部件運(yùn)行中的作用力等會(huì)改變汽輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)件、部件的初始運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分受力情況發(fā)生改變后便會(huì)產(chǎn)生異常震動(dòng)，甚至?xí)l(fā)渦動(dòng)現(xiàn)象，加劇汽輪機(jī)構(gòu)件及部件的磨損程度。為此，在汽輪機(jī)運(yùn)行中需注重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)分頻、倍頻及高頻分量時(shí)立即檢查汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分有無變形、彎曲、過度磨損現(xiàn)象，如果存在此類現(xiàn)象需第一時(shí)間采取故障解除措施，更換磨損程度較大的構(gòu)件、部件，采用潤(rùn)滑油降低轉(zhuǎn)動(dòng)部分的摩擦力，避免摩擦振動(dòng)傳導(dǎo)至汽輪機(jī)其他運(yùn)行部分，以此保證汽輪機(jī)組整體的運(yùn)行效率[2]。

（四）汽流激振故障及解決對(duì)策

電廠汽輪機(jī)運(yùn)行汽流激振故障集中表現(xiàn)為振動(dòng)曲線異常。高溫高壓氣體流經(jīng)汽輪機(jī)葉片、推動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)中除因蒸汽膨脹產(chǎn)生對(duì)中高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩之外，還會(huì)產(chǎn)生軸向力，軸向力的方向一般由高壓轉(zhuǎn)子指向中壓轉(zhuǎn)子，可能會(huì)導(dǎo)致高中壓轉(zhuǎn)子受力不均勻，進(jìn)而誘發(fā)汽流激振故障。為解除該故障，在汽輪機(jī)運(yùn)行前需校驗(yàn)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，保證轉(zhuǎn)子中心與旋轉(zhuǎn)中心處于同一直線上。同時(shí)，全面、全過程記錄滿負(fù)荷情況下汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)數(shù)據(jù)。繪制轉(zhuǎn)子振動(dòng)曲線，從中總結(jié)轉(zhuǎn)子振動(dòng)規(guī)律，預(yù)測(cè)不同負(fù)荷、蒸汽參數(shù)下轉(zhuǎn)子汽流激振故障發(fā)生的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或周期，以此為依據(jù)制定轉(zhuǎn)子檢查、故障診斷階段性計(jì)劃，做到防患于未然。

（五）真空下降故障及解決對(duì)策

汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)部位構(gòu)件、部件相互摩擦產(chǎn)生熱能，如果養(yǎng)護(hù)工作不到位便會(huì)導(dǎo)致凝汽器真空下降，加大汽輪機(jī)運(yùn)行的熱能消耗。真空下降故障的表現(xiàn)多種多樣，需根據(jù)不同表現(xiàn)形式采取故障處理措施;其一，針對(duì)循環(huán)水中斷表現(xiàn)，需立即啟動(dòng)備用循環(huán)水泵，如無備用水泵需卸除汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，清理循環(huán)系統(tǒng)堵塞;其二針對(duì)凝結(jié)泵運(yùn)行效率較低問題，可適當(dāng)加大入口過濾網(wǎng)，降低凝結(jié)泵高度;其三，針對(duì)凝汽器滿水問題，需打開水位調(diào)節(jié)閥排除多余水體。

三、結(jié)束語

汽輪機(jī)是電廠發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分之一，常見的故障包括油膜振蕩、轉(zhuǎn)子熱彎曲、摩擦振動(dòng)、汽流激振及真空下降。在解除故障中需根據(jù)實(shí)際的故障表現(xiàn)、故障類型采取差異化排障措施，并樹立預(yù)防為主的基本理念，切實(shí)保證汽輪機(jī)運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)

[1]黃利明.電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中的故障及其處理對(duì)策探析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2021，11（04）：138-139.

[2]陳明付.電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中的常見故障及應(yīng)對(duì)策略研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020，{4}（36）：99-100.