发电厂汽轮机常见故障分析与排除

邓森林

（贵州粤黔电力有限责任公司 贵州盘县 553500）

发电厂汽轮机常见故障分析与排除

邓森林

（贵州粤黔电力有限责任公司 贵州盘县 553500）

鉴于汽轮机在发电生产中的重要作用，及时排除与解决机组故障是维持生产的关键措施。结合发电厂生产作业发展趋势，本文总结了汽轮机常见故障形式及解决方法，提出汽轮机科技化调度方法，旨在降低机组运行期间的故障发生率。

发电厂；汽轮机；故障；科技改造

汽轮机是发电厂主要生产装置，其运行效率关系着厂内电能生产效率，及时解决汽轮机故障有助于提高发电水平。发电厂要结合汽轮机运行状态，设定科技化改造方案，利用新技术构建故障监测与处理模式，减小人工参与机组调度的难度。

1 发电厂汽轮机发展趋势

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。主要发展趋势：

1.1 实时化

现代电力开始采用网络化平台实现调度运行，维持了发电厂运作流程的一体化，设置了更具操控性能的硬件设施，满足了不同地区用电客户的实际需求。发电厂监控必须坚持24h作业状态，按照动态控制器要求执行操作命令，进一步扩大整个区域的调度模式。例如，城市用电监控中，利用智能电表对用电量多少实施操控，以免外界干扰造成的异常隐患。

1.2 定向化

无论是或城市供机组发电作业，必须在相对完整的调度平台下，才能实现电力资源一体化建设。定向监控系统有助于提高系统结构的可利用性，应从主客观条件展开研究，总结符合网络化调度运行实况的影响因素，根据不同对象制定科学的监控方案，协调城市与地区用电安全。

2 汽轮机常见故障及排除方法

故障处理是发电厂规划重点，面对日趋增多的用电客户，发电厂规划必须设定智能操控模块，才能体现出发电厂技术应用优势。构建汽轮机故障处理体系，可以实现发电厂资源最大化配置。对于传统电厂规划存在的问题，要深入总结汽轮机组常见故障形式，提出切实可行的解决方法。主要包括：

2.1 水冲击

水冲击是指当汽轮发电机组的进汽温度急剧下降到某一程度时，汽轮机迸汽将大量带水。具体表现为单机运行时频率、电压下降，并列运行时出力显著降低，有时水冲击还会导致叶片的折断和轴向推力的增加。若在惰走过程中一切均正常，没有异常现象发生，则可以继续启动汽轮机，如启动时汽轮机内部有摩擦声和碰撞声，必须立即停止启动，停下汽轮机进行检查和检修。

2.2 碰摩擦

PLC在控制汽轮机过程中，往往由于人工操作失误造成电路故障或数据丢失等问题。碰摩故障发生时，单圆盘碰摩模型如图1所示。o为静子中心，o1为单圆盘形心初始位置，o2为单圆盘形心位置，c为单圆盘质心，w为转过的角度，δ为转子与静子的半径间隙（对应图中的o1o2距离），ω为转子自转角速度，x-o1-y是建立在系统静止时转子形心的固定坐标系，FN为碰摩正压力，TF为切向摩擦力。系统静止时，转子形心与静子形心存在一定的不对中量（即图中的oo1距离），其值为δ0。旋转过程中，转静子形心距为。当r>δ时，便发生碰摩，其碰摩力可表示为：

式中：Kc为定子的径向刚度；μ为转子与静子间的摩擦系数；摩擦力方向由符号Θψ决定：

图1 单圆盘碰摩模型图

2.3 真空下降

汽轮机运行时经常遇到汽轮机的凝汽设备压力升高（即真空下降）现象。汽轮机凝汽设备的压力升高，不仅会使机组的效率降低，还常常迫使机组降低出力，甚至造成机组停机故障。循环水中断是造成真空下降的主要原因，如：循环水泵或其驱动电动机出故障，循环水口滤网堵塞等。循环水中断时，应迅速去掉汽轮机负荷，以备用水源向冷油器供水，并注意当真空降低到允许低限值时，进行故障停机。

2.4 严重超速

汽轮机运行状态下会出现超速情况，导致机组运行效率下滑，影响了整个机组的功能状态，不利于发电厂生产运行的稳定性。对于存在超速的机组，也要及时调整运行速度，抑制各类因素产生的损耗。例如：自动主汽门、调速汽门卡涩；抽汽管上逆止门卡涩等。发生严重超速时，应立即手动危急保安器解除真空，紧急停机并检查调速汽门，切断进汽汽源。

3 汽轮机智能化改造与控制技术

我国发电系统正处于优化改革阶段，政府通过宏观调控职能实施电厂改造建设，满足了区域用电资源调配作业要求。调整发电机出力、调整负荷分布、投切电容器、电抗器等，这些都是维持县级电厂运作的关键。必须在综合考虑供电资源现状、供电需求状况以及其他可能条件的基础上，提出汽轮机组改造方法，降低机组运行故障的发生率。

3.1 机组监控

PLC是汽轮机监测新技术，将其用于矿山勘察与分析具有先进性特点，能够及时挖掘汽轮机结构特点，为后期矿床开发与利用提供指导依据。以PLC获取准确的图像信号，可实时反映汽轮机情况，指导现场发电作业流程。监控是为了更好地指导电力运行，利用监控平台完善机组发电数据处理流程，推动发电厂络智能化、数字化、统一化发展趋势，形成相对完整的监控作业平台。视频监控具有实时录像功能，用数字监测仪替代人工监控现场控制情况，收录于视频监控相关的数据信息。

3.2 调度改造

汽轮机监测结果需要以图像形式呈现出来，才能为发电企业提供形象的数据分析，掌握符合汽轮机实况的开发平台。面对传统故障监测模式存在的不足，新时期汽轮机监测要坚持科技创新原则，引入PLC作为技术支撑平台，设定更加多元化的汽轮机图像处理中心，如图2，对汽轮机设定超速保护系统，避免超速问题导致的故障风险，客观地反映出汽轮机动态。实践证明，虚拟模型具有广泛的应用价值，虚拟化、精确化等特点改变了传统故障监测平台的不足。

图2 汽轮机超速保护系统

3.3 故障模拟

虚拟模型为用户提供动脉故障监测平台，本质上并非正式的故障监测操作，而是在虚拟环境下对图像进行多种处理。因此，故障监测采用虚拟模型具有精确化特性，避免正式操作中产生错误，提高了汽轮机图像的处理质量。发电厂络化调度是基于互联网平台的操控中心，其调度方案设计要注重数据安全问题，提前做好相关权限设置与管理，避免人为操控失误造成的安全风险。电厂是社会主义改造重点项目，借助电力科技创设现代化供用电控制模式，加快了区域供机组发电作业改造进程。

3.4 运行监测

为了避免故障监测不当造成数据结果失误，可引入虚拟模型作为前期操控处理平台。总结故障监测技术缺陷，以数字模型为虚拟化控制平台，提出更为先进的故障监测技术方案。故障监测是我国发电行业不可缺少的工程要素，汽轮机监测必须依赖于各项科技术应用，才能创造更为丰厚的产业收益。故障监测是一项复杂的工艺流程，以图像模型为中心执行处理方案，从根本上解决了传统故障监测的不足。数字模型是故障监测的新平台，用户可根据操作要求拟定故障监测流程，获得更为清晰、真实、形象的图像结果。

4 结论

总之，发电厂资源利用问题体现在开发与利用等双方面，安全控制是发电厂规划重点要素。发电厂可根据机组发电结构分布状态，提出符合实际应用要求的线路改造方式。掌握汽轮机几种故障的原因、特征和处理方法，并抓好检修的质量检验并采取运行中的预防性措施，严格执行运行管理制度和操作规程、加强技术培训，使运行人员充分掌握设备性能，则事故完全可以预防并可得到妥善处理。

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TM621

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1004-7344（2016）12-0073-02

2016-4-10

邓森林（1981-），男，水族，贵州盘县人，助理工程师，大专，主要从事工作方向为脱硫除灰输电电气等系统的运行管理。