遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司 遼寧省阜新市 123000

摘要：文章首先簡述了汽輪機(jī)概述，然后分析了凝汽式工業(yè)汽輪機(jī)真空故障，最后重點(diǎn)探討了針對(duì)汽輪機(jī)故障的原因進(jìn)行故障排除。

關(guān)鍵詞：凝氣式汽輪機(jī)故障原因分析處理過程

一、前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類處處都離不開電力，汽輪機(jī)作為電力發(fā)電的一部分，在發(fā)電過程中也占有一定的主導(dǎo)作用，凝汽式汽輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵條件之一，凝汽器的真空度是影響汽輪機(jī)效率的重要因素，對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性影響較大。

二、汽輪機(jī)概述

1、工作原理。汽輪機(jī)的具體工作原理是當(dāng)來自于鍋爐中的蒸汽進(jìn)入到汽輪機(jī)以后，蒸汽會(huì)按照一定次序經(jīng)過機(jī)組內(nèi)的噴嘴和動(dòng)葉，同時(shí)將蒸汽本身的熱能逐步轉(zhuǎn)化為供汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。

2、結(jié)構(gòu)部件及配套設(shè)備。汽輪機(jī)通常都是由兩大部分組成，一部分是轉(zhuǎn)動(dòng)部分，即轉(zhuǎn)子，主要部件有聯(lián)軸器、葉輪、主軸以及動(dòng)葉片等；另一部分是靜止部分，即靜子，具體部件包括汽缸、軸承、隔板、汽封、靜葉柵以及進(jìn)汽部分等。由于汽輪機(jī)一般都是在高溫和高壓的條件下以較高的轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作的，所以其屬于精密類重型機(jī)械設(shè)備，與之配套的設(shè)備主要有鍋爐、發(fā)電機(jī)、加熱器、凝汽裝置以及泵等。

3、汽輪機(jī)的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的往復(fù)式蒸汽機(jī)相比較，汽輪機(jī)具有蒸汽流動(dòng)速度高、連續(xù)性好、單位面積中所能經(jīng)過的蒸汽流量大等優(yōu)點(diǎn)，所以其能夠發(fā)出的功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于往復(fù)式蒸汽機(jī)。對(duì)于大功率的汽輪機(jī)來講，可采用較高的蒸汽溫度和壓力，故此其熱效率也相對(duì)較高。自汽輪機(jī)問世以來，很多專家學(xué)者都將研究的重點(diǎn)放在提高汽輪機(jī)的安全性、可靠性以及耐用性等方面上。伴隨著科技水平的不斷提高，現(xiàn)如今的汽輪機(jī)在整體性能已經(jīng)非常優(yōu)良，并且已成為各大熱電廠中重要的發(fā)電機(jī)組。

三、凝汽式工業(yè)汽輪機(jī)真空故障分析

1、凝汽器的冷凝影響因素

由于機(jī)組的凝氣器設(shè)計(jì)為表面式凝汽器，因此其換熱面積在4000m3左右，通過對(duì)換熱器進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯的泄漏及溫升變化不明顯的現(xiàn)象，這就說明相關(guān)的管束未發(fā)生堵塞。通過對(duì)換熱器的冷卻水進(jìn)行溫差的判斷，可以得出其凝汽器冷凝能力較為正常，非真空惡化導(dǎo)致的基本分析結(jié)果。

2、抽氣器的抽氣影響因素

抽凝式汽輪機(jī)機(jī)組的抽氣系統(tǒng)所配置的兩臺(tái)主抽氣器及一臺(tái)啟動(dòng)式抽氣器是采用4.4MPa、430℃的過蒸汽為動(dòng)力的。在機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)前主要利用啟動(dòng)抽氣器進(jìn)行工作，使真空達(dá)到所設(shè)定的條件，完成機(jī)組啟動(dòng)后，將啟動(dòng)抽氣器切換至主抽氣器進(jìn)行工作。主抽氣器通常是一開一備的，在條件允許的情況下對(duì)主抽氣器進(jìn)行切換，此時(shí)如果真空度沒有發(fā)生明顯的好轉(zhuǎn)，最后將啟動(dòng)抽氣器進(jìn)行投入，如果真空度仍然是波動(dòng)的，則應(yīng)對(duì)抽氣系統(tǒng)進(jìn)行大查，進(jìn)而判斷抽氣器是否是真空波動(dòng)的原因。

3、對(duì)真空壓力表的引壓管進(jìn)行檢查

此抽凝式機(jī)組的就地壓力表及遠(yuǎn)傳壓力測(cè)點(diǎn)是通過同一管子進(jìn)行引出的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的原因引壓管曾經(jīng)發(fā)生過明顯的積水現(xiàn)象，后來通過對(duì)技術(shù)進(jìn)行改造有效解決了這一問題。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)管內(nèi)進(jìn)行檢查，并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的積水，因此可以有效排除引壓管的原因。

4、核查現(xiàn)場(chǎng)無泄漏的現(xiàn)象

抽凝式汽輪機(jī)組的真空系統(tǒng)包括以下幾部分：抽氣器系統(tǒng)、爆破板、凝氣器系統(tǒng)、汽封、凝氣水泵及水封等。在工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)真空系統(tǒng)的管線進(jìn)行一一核查，其密封性良好，同時(shí)對(duì)軸封汽壓缸的排氣管線進(jìn)行檢查，并無氣泡冒出現(xiàn)象，因此可初步判斷為軸封汽壓不夠，對(duì)旁路進(jìn)行開大后真空并沒有發(fā)生變化。檢查其軸封調(diào)節(jié)閥，確認(rèn)調(diào)節(jié)裝置是正常的，在現(xiàn)場(chǎng)利用對(duì)管口進(jìn)行堵封的措施以防止真空遭到進(jìn)一步破壞。

5、軸封系統(tǒng)

為了有效防止凝氣式汽輪機(jī)機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)高壓端蒸汽發(fā)生泄漏的現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)機(jī)組的自帶疏齒式進(jìn)行密封，進(jìn)而構(gòu)成密封腔，防止蒸汽外泄的同時(shí)有效對(duì)蒸汽進(jìn)行隔離。通常軸封汽是由4.4MPa的蒸汽通過減壓而來。設(shè)置減壓裝置的目的是為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制：當(dāng)壓力高時(shí)閥門將自動(dòng)關(guān)小，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)控制器是正常的。根據(jù)軸封系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)軸封余汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)行設(shè)置，利用軸封余汽調(diào)節(jié)閥管線將多余的蒸汽排至凝汽器。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)低壓端的軸封排管線進(jìn)行檢查，詳細(xì)分析軸封管線系統(tǒng)的工作原理，當(dāng)其發(fā)生明顯故障時(shí)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：溫度較低；溫度較高；供汽布置；有滲水的現(xiàn)象。

通過對(duì)軸封供汽系統(tǒng)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的異常現(xiàn)象，利用測(cè)溫槍對(duì)管線的溫度進(jìn)行測(cè)量，為410℃，溫度為正常值。此時(shí)可以排除軸封汽供汽不足的原因，在現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)對(duì)軸封汽帶水進(jìn)行檢查，由于軸封汽的溫度較為正常，因此不能出現(xiàn)自身帶水的現(xiàn)象，懷疑為軸封管線出現(xiàn)死角所致。對(duì)軸封汽管線進(jìn)行排查，未發(fā)現(xiàn)由于施工原因，導(dǎo)致軸封的余汽調(diào)節(jié)管線出現(xiàn)死角，在余汽調(diào)節(jié)閥未打開的情況下，容易造成冷凝成水的現(xiàn)象。

當(dāng)抽凝式汽輪機(jī)的軸封汽管線所帶的水量較大時(shí)，將造成軸封供汽的嚴(yán)重不足，通常低壓端都是真空，因此特別容易導(dǎo)致空氣倒吸現(xiàn)象的出現(xiàn)，致使軸封氣無法外冒。抽凝式汽輪機(jī)發(fā)生真空波動(dòng)的原因就在于此，即軸封余汽管線的積水導(dǎo)致軸封汽量的減少，對(duì)排汽壓力波動(dòng)和排汽溫度造成了影響，導(dǎo)致排汽溫度上升。

四、針對(duì)汽輪機(jī)故障的原因進(jìn)行故障排除

1、汽輪機(jī)的發(fā)展的故障是多方面的，這就需要我們?nèi)ブ饌€(gè)的排除故障的原因，找出故障的所在位置，再進(jìn)行較為細(xì)致的維修。針對(duì)氣流激振的特征，對(duì)其故障進(jìn)行細(xì)致的查找及排除。氣流激振這一故障的分析時(shí)間較長，一般需要半年到一年的時(shí)間才能查出來。它是通過記錄汽輪機(jī)工作過程中機(jī)組每次的震動(dòng)數(shù)據(jù)，機(jī)組產(chǎn)生的負(fù)電荷的數(shù)據(jù)等，把這些數(shù)據(jù)做成曲線的形式進(jìn)行觀察的。通過曲線的觀察可以清楚的看到機(jī)組震動(dòng)的變化趨勢(shì)及范圍，從中找出機(jī)組產(chǎn)生震動(dòng)的原因，然后再采取相應(yīng)的維修措施。遇到這類型的故障，一般是通過改變升降負(fù)電荷的速率來解決的。首先是要確定汽輪機(jī)組在工作中產(chǎn)生的氣流激振的多少及機(jī)組在此期間的工作狀態(tài)。然后再采取降低機(jī)組負(fù)電荷的變化率和避開產(chǎn)生氣流激振的負(fù)電荷的范圍等方式，來避免產(chǎn)生氣流激振故障的產(chǎn)生，從而達(dá)到維修汽輪機(jī)組的目的。

2、針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的特征，對(duì)其進(jìn)行故障分析及排除。前面所說的轉(zhuǎn)子由于高溫會(huì)產(chǎn)生兩種變形，分別是永久性變形和暫時(shí)性變形，它們是兩種完全不相同的故障，但是不管是那種轉(zhuǎn)子熱變形，其故障的原理都是一樣的，都是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)矢量振動(dòng)。在轉(zhuǎn)軸彎曲過程中轉(zhuǎn)速達(dá)到某個(gè)值時(shí)，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，從而產(chǎn)生汽輪機(jī)異常振動(dòng)。要想知道汽輪機(jī)發(fā)生的是那種故障，就必須了解它的內(nèi)在原理。從汽輪機(jī)的內(nèi)在原理中找出它可能導(dǎo)致振動(dòng)的原因，從而再加以維修。不管是由于高溫致使轉(zhuǎn)子永久性變形，還是暫時(shí)性的變形，為了使機(jī)器能夠正常的運(yùn)行，都要更換新的轉(zhuǎn)子，這樣可以減小汽輪機(jī)的異常振動(dòng)，從而避免了振動(dòng)源頭得產(chǎn)生，進(jìn)而機(jī)組就不會(huì)產(chǎn)生異常振動(dòng)。

3、針對(duì)摩擦振動(dòng)的特征，對(duì)汽輪機(jī)故障進(jìn)行分析及故障排除。對(duì)于汽輪機(jī)來講，由于摩擦產(chǎn)生的汽輪故障是非常常見的。汽輪機(jī)組的摩擦可能會(huì)產(chǎn)生機(jī)器的抖動(dòng)、渦動(dòng)等現(xiàn)象。但是最主要的原因還是轉(zhuǎn)子的熱彎曲。這一故障主要是由于重摩擦測(cè)溫度高于輕摩擦溫度，而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子表面溫度的不均勻，進(jìn)而產(chǎn)生了一種新的轉(zhuǎn)子摩擦故障。

五、結(jié)束語

綜上所述，汽輪機(jī)的真空故障是汽輪機(jī)運(yùn)行過程中較為常見的故障，也是汽輪機(jī)在工作過程中不可避免的故障。我們應(yīng)通對(duì)抽凝式汽輪機(jī)真空波動(dòng)原因進(jìn)行全面的排查，有效排除故障，應(yīng)引起相關(guān)技術(shù)和管理人員的高度重視，只有這樣汽輪機(jī)的故障能夠很好的得到解決。

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