汽轮机调试过程中的常见故障原因与分析李道龙

汽轮机调试过程中的常见故障原因与分析李道龙

李道龙

（中国电建集团核电工程有限公司山东济南250102）

摘要：汽轮机组的调试是检验机组设备的设计、制造和安装质量的主要步骤，是保证汽轮机组投产后安全、稳固运行的主要手段。对汽轮机组的实际运行情况进行调试，对于我国电能的发展前景具有十分重要的意义。在汽轮机组的调试过程中，需要各专业紧密合作，遇到问题及时与设备生产厂家进行有效沟通，对调试当中出现的问题要积极采取有效的、针对性的处理，这样才能保证汽轮机的正常工作运行，才能为我国电力工业的长远发展打下坚实的基础。

关键词：汽轮机；调试；应对措施

汽轮机是电厂极其重要的设备之一，其稳定运行关乎着整个电厂系统的经济性和安全性。由于汽轮机的结构较为复杂且工作环境特殊，在运转过程中容易受到某些因素的影响导致故障出现。作为调试方单位，必须加强汽轮机专业的故障分析与总结，确保机组在整个试运过程中不发生任何重大事故

1汽轮机的简单介绍

汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等汽轮机。静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。汽轮机种类很多，根据结构、工作原理、热力性能、用途、气缸数目的不同有多种分类方法。按结构有单级汽轮机和多级汽轮机；各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机，和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮机；各级装在一根轴上的单轴汽轮机，和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机等。按工作原理有蒸汽主要在各级喷嘴（或静叶）中膨胀的冲动式汽轮机；蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机；以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用的速度级汽轮机。按热力特性有凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，因此具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机；供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械，又提供生产或生活用热，具有较高的热能利用率；背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机；抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机；饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。按用途可分为为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机等。按汽缸数目可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。

2汽轮机调试过程中的常见故障及处理措施

2.1主机瓦振、轴振的分析及处理

1号汽轮机进行首次冲转运动时，显示在超速试验的试验数据上的2号与3号轴承的轴振和瓦振的相关数据都有异常现象，而且轴振和瓦振的超速度数据都超出标准，极不稳定，都有一定的安全风险并随时可能出现跳机事故，所以必须加以重视。超速试验完成后，必须对汽轮机进行全面的检查，尤其是轴承部位。通过检查可以发现2号轴承的轴颈部位有着许多程度不一的磨损，而3号轴承的轴承箱里也有很多铜屑，且距离盘车部位越近的轴承箱部位，铜屑的量就越大。而且，在铜屑还出现在汽轮机组的润滑油装置中，这些铜屑严重污染了润滑油油质。在此情况下，就必须对该汽轮机组的众多油泵和轴承部位设备进行全面的检查，必要时可以将其解体。通过解体的全面检查后，发现其问题成因主要是由于盘车的铜套存在质量问题，无法经受大量、长时间的磨损，磨损后会有大量的铜屑剥落，掉落在相关的设备中，造成油质的污染。对此类问题，需要先进行系统中的铜屑清理，之后将质量较差的铜套进行更换。完成后再进行超速试验，并记录相关数据。

2.2汽缸上下缸温差过大

该机组在调试期间首次冲转过程中，当转速达到2500r/min时，开始中速暖机，暖机时间2min后匀速升至3000r/min。暖机过程中发现汽缸上下部分温差超过运行规程中所规定的限值55.6℃。但是此时汽轮机组其他参数处于正常运行的参数范围之内，机组振动未超过0.03mm的限值。经初步检查，发现抽汽管路并未发现汽水回流情况，温度监测点处并未有异常或故障点出现。为查清故障原因，对该机组进行第二次冲转，冲转过程中，对平衡孔活塞进行紧固后，发现上下缸温差过大，但是情况与第一次正好相反。据此可以推测，可能是由于密封环在第一次冲转时发生漏气现象，高温高压蒸汽漏入上半部分所导致。解决方案：对密封环进行紧固或者更换，以防止出现类似的问题。

2.2真空差较大

汽轮机进行调试的时候，负荷不变致使真空下降，较快的速度使得严密性测试无法通过，可以通过真空检漏仪进行汽轮机的检测，一旦发现轴封处出现漏气，外界空气会降低汽轮机的真空度，手动关闭轴封后，真空下降能够得到一定程度的缓解，达不到设定的设计要求。隔离阀进入排汽端，孔径值相比于设定值较小，可以推测进汽压力低下导致了效果不佳。可以应用的解决方案是，定期更换节流孔板，严格参照孔板的选用原则，保证真空度得以恢复正常。当对汽轮机进行负荷转速操作时，可以发现短期内转速的上升导致了动态超调。通过分析故障原因，线路接触受到阻碍，影响了信号的传递，造成动态超调。具体的解决方案可以通过对线路进行紧固，并借助多次的模拟试验来解决相关问题。

2.3轴系断裂

轴系断裂属于电厂重大事故，会带来不利的社会影响并导致巨大的经济损失。转轴自身的材质缺陷是导致断裂的主要原因，在机组投产前必须对转子表面和中心孔进行探伤并在局部区域展开硬度试验。裂纹的产生与扩大需要时间过程，在初始阶段往往伴随着机组的轴瓦振动增大。因此，加强对机组的振动监视并确保投入跳机保护可以有效地防止事故扩大化。此外，应杜绝发电机的非同期并网，非同期并网使转子的扭矩飞速增大，损害其工作寿命，也会对轴系产生较大安全威胁。

2.4大轴弯曲

汽轮机大轴发生弯曲时，轻则引起动静摩擦和振动偏大，重则导致大轴损坏和烧瓦。它不仅需要巨额维修费用，还可能对人身安全造成威胁，是电厂中最为突出的恶性事故[7-15]。造成大轴弯曲事故的原因是多种多样的，主要包括三个方面，即启动前汽轮机缸体上下温差过大、汽缸进水和盘车装置未投运。因此需要采用性能良好的保温材料，并使其与缸体紧密粘合，让上下温差控制在合理范围内。蒸汽管道和旁路系统应保证良好的疏水条件，确保各路抽汽逆止门能正确响应，从而避免各级加热器、除氧器或凝汽器返水至汽缸。停机或者投轴封抽真空时应及时投入盘车，并保证充分的盘车时间，使其不会因为热应力不均而产生弯曲。

结束语

综上所述，汽轮机作为发电设备之中的重要一员，它的安装和使用具有很高的技术要求，需要懂得汽轮机相关工作原理，具有实践经验的专业人士进行施工和操作。不过还是有一些负面问题存在的，因此技术工作者要认真负责分析总结，切实提升工作的效率。

参考文献

[1]翟荣元.浅谈汽轮机调速及检修相关问题[J].化工管理.2016(36).

[2]雷阳.汽轮机气缸检修及处理措施[J].通用机械.2016(12).

[3]孙成周.汽轮机安装中几种振动原因及预防对策[J].低碳世界.2016(36).