火力發電廠汽輪機常見故障分析與檢修

李立言

(神華廣東國華粵電臺山發電有限公司，廣東 江門 529228)

火力發電廠汽輪機常見故障分析與檢修

李立言

(神華廣東國華粵電臺山發電有限公司，廣東 江門 529228)

汽輪機的正常運行是電力生產的基礎和保障，因此其故障與檢修是電力行業的重要課題，電力維修部門必須具備及時排除汽輪機故障的能力，才能保證火電廠的正常供電?，F從工作原理出發，總結了汽輪機可能出現的故障類型，分析了一般的故障檢修流程，并針對常見故障提出了相應的檢修手段。

汽輪機；故障；檢修

0 引言

隨著社會經濟水平的提高和電力事業的不斷發展，小到人們日常生活中使用的電器大到大型制造業的機械設備，整個社會對電能質量的要求越來越高。在此基礎上，對發電設備的運行維護與保養也提出了更高的要求?；鹆Πl電是我國電力生產的主要方式，而汽輪機作為火力發電結構中的重要動力組成，其穩定運行對電力供應有著重要的意義。由于汽輪發電機組的運行環境受很多因素的影響，因此故障率較高，且一旦發生故障往往后果嚴重。因此，深入了解汽輪機的故障機理，提高故障檢修效率具有巨大的經濟效益。

1 汽輪機概述

1.1 汽輪機工作原理

汽輪機作為發電機的動力驅動裝置，本身是旋轉式的動力機械設備。同時由于具備單機工作效率高、功率大且壽命長的優點，汽輪機是目前火力發電廠中應用最為廣泛的原動裝置。汽輪機具備驅動與供熱的作用，工作原理是將蒸汽的熱能轉換成機械能，其利用機械能可以驅動風機等各種泵類的運轉，利用汽輪機排汽或抽汽所帶來的熱能來實現生產生活的供熱。汽輪機由轉動部分和固定部分組成，具體如圖1所示。

圖1 汽輪機的構成

1.2 汽輪機維護保養的必要性

在我國，火力發電作為主要發電形式，其穩定性在很大程度上決定了我國電力的穩定供給，擔負著保障國民經濟正常發展的使命。汽輪機的穩定正常與否直接關系到發電廠的安全發電，一旦發生了故障，不僅會對人們的生活起居造成困擾，對大型設備也會造成不同程度的損傷。因此，汽輪機的維護與維修是我國電廠維護部門的重大課題，系統認識汽輪機結構，從理論與經驗兩方面提高汽輪機運行維護與維修的水平，并引進理論素質過硬、維修經驗豐富的維修人員，對保證汽輪機組安全穩定運行有著重要意義。

1.3 汽輪機故障分類

汽輪機在正常運行過程中所處環境復雜，在環境溫度、濕度、汽輪機本身的制造工藝以及壽命有限等因素的影響下，會引發各個方面的問題。汽輪機最易發生的故障就是異常振動，主要包括普通的強迫振動、非正常的強迫振動、自激振動3種。導致這3種異常振動的原因很多，具體如表1所示。

表1 汽輪機異常振動類型與產生原因

除此之外，汽輪機還會發生凝汽器真空偏低、調速系統擺動、調速馬達故障、含水含油量出現偏差、轉子永久性彎曲等故障。

2 汽輪機故障檢修的一般流程

傳統的汽輪機故障檢修一般都采用事后維修或計劃性維修的手段，不僅效率低下、不能將潛在故障限制在一定范圍之內，還會造成人力、物力的嚴重浪費，存在諸多不足之處。隨著科技的發展和人們意識水平的提高，選用預防性檢修與狀態檢修的手段，對汽輪機故障狀態進行預測、分析，將故障維修知識系統化，大大提高了故障診斷的效率，降低了設備檢修的費用，增強了汽輪機組的穩定性和經濟性。

汽輪機設備故障中常見的有汽輪機的滲透現象和氣缸變形。由于氣缸在正常工作時受到汽輪機內外蒸汽的壓力差、零部件的靜載荷、蒸汽對靜止部分的反作用力、與汽輪機連接的管道作用等各方面的影響，因此容易產生塑性變形而發生滲透泄漏故障。再者，氣缸在出廠時的時效處理不當也會造成氣缸的變形。為了消除氣缸在鑄造過程中產生的內應力的作用，在出廠前需要對氣缸進行時效處理，如果時效處理時間較短，則氣缸很容易發生泄漏，而且在工作中會不斷變形產生不同程度的泄漏故障。因此，選用氣缸鑄件時，應該仔細檢查氣缸結合面，選用結合面嚴密的氣缸，避免選用次品。一旦發生故障，要仔細檢查氣缸變形程度，查找泄漏原因，并記錄在案。

3 汽輪機的常見故障及檢修

3.1 汽輪機異常振動故障及檢修

汽輪機發生異常振動故障存在不同的成因，主要是由氣流激振、轉子熱變形、摩擦振動引起。不同成因引起的故障，其檢修手段也不同。

氣流激振引起的異常振動，一般體現為低頻分量成分較多或者振動在很大程度上受運行參數的影響，出現上述狀態，基本可以判斷汽輪機異常振動由氣流激振造成。針對這種情況，就應該盡可能地消除氣流激振，由于氣流激振是葉片末端的氣流不均衡導致的，而機組的給水量和高壓調速汽門控制的氣流量是控制氣流激振的2個因素，因此配合著不斷調節這2個物理量是解決該種振動的主要方法。

轉子熱變形引起異常振動主要表現為：一倍頻振幅與轉子溫度和蒸汽參數之間有著直接而緊密的關系。在該種情況下，機組的冷態啟動定速符合，就會使得汽輪機組發生異常振動。檢修手段智能是更換轉子來減小振動力。

摩擦振動能夠產生抖動、渦動等現象，更為嚴重的是可以造成轉子熱彎曲的現象，因此摩擦振動是通過使轉子熱彎曲來引起汽輪機的異常振動的，也需要更換轉子。

3.2 汽輪機調速系統擺動故障及檢修

汽輪機組在啟動時發生轉子定速困難、轉速擺動較大(達20 r/min)的情況，可以判斷發生了高壓調速系統故障，該現象會引起汽輪機軸瓦加速振動，對機組產生不利的影響。該種故障大多引起左右振動，尤其是在閥門處，振動現象尤為明顯。

針對該種故障，可以采取定期更換硅藻土過濾器等裝置、保證油質、保持油壓穩定等措施進行預防。同時，應定期清洗或更換電液伺服閥內的過濾網以及螺紋門桿、螺紋門桿與油動機的連接套等關鍵組件，消除一切可能引起汽輪機調速系統擺動故障的因素。

3.3 汽輪機凝汽器真空偏低故障及檢修

汽輪機凝汽器的真空度決定了熱效率的高低，真空度偏低會妨礙汽輪機正常運轉，而隨著溫度的升高，故障現象越來越明顯。引起凝汽器真空度偏低的因素有2個：真空氣密性與凝汽器結垢。故障成因不同，檢修辦法也不同。前者造成的真空度偏低現象可以通過灌水檢漏的方法對汽輪機喉部的噴嘴進行檢查與清洗，同時，定期檢查汽輪機的軸封與機組漏汽點，來盡量降低故障率。后者減小了凝汽器的受熱面積，降低了冷卻效果，最終造成真空偏低的故障現象。一般采用化學除垢法進行檢修，選用適當濃度的有機酸進行循環清洗即可。

4 結語

在火力發電廠的實際運行中，汽輪機發生故障是難免的。電廠維護部門應該引進科學的管理辦法與新型人才，通過定期檢查易損部件并及時更換來預防潛在故障的發生，并對汽輪機常見故障點、故障類型及原因進行統計、歸總、記錄，來提高汽輪機乃至整個電廠的故障處理效率，維護電廠的穩定運行。

[1] 王文鶴.火力發電廠汽輪機的常見故障分析與檢修[J].企業導報，2013(22)

[2] 王彤.論發電廠汽輪機常見故障分析與排除[J].通訊世界：下半月，2013(7)

2014-08-29

李立言(1987—)，男，甘肅慶陽人，碩士研究生，助理工程師，研究方向：汽輪機設備運行及檢修。