电厂汽轮机运行中的常见故障及应对策略探讨

2021-12-31张永峰

科技创新与应用 2021年30期

张永峰

（深能安所固电力（加纳）有限公司，广东深圳 518000）

电力已经在人们生活工作中得到广泛的应用，电力是人们生活中不可缺少的重要能源。当前，电厂生产过程中，离不开汽轮机的运行，只有全面保证设备的稳定运行，才能确保供电效果与质量，更好地服务经济社会发展。电厂在运行过程中，需要对汽轮机运行状况做好管控，及时发现日常运行存在的问题，做好修复与维护，使汽轮机设备更加符合运行的基本需求。电厂运行需要各种设备的协调配合，汽轮机是火电厂的核心设备，如果出现问题，就会影响到质量。汽轮机能否良好运行，与日常科学的养护和管理是分不开的，可以说，养护工作是电厂实际运行期间落实管控的一项核心内容。

1 汽轮机的含义与诊断技术

电厂运行是否安全稳定，供电是否良好，汽轮机起到了决定性作用，汽轮机是不可替代的重点设备，如果运行出现问题，则会直接导致电厂供电的不稳定。汽轮机有自身的一套结构系统，从整体结构上看，包括旋转与静态两个部分，各个部分也有各自的子系统，旋转部分包括主轴、动叶、联轴器，静态部分包括轴承、空气部件、气缸。各个部分均是保证汽轮机工作的基础，任何一个部分出现问题，都会影响到整体运行效率。汽轮机工作时，能够把热能转换成为机械能，也就是说通过动叶气道时，改变蒸汽喷嘴在蒸汽中的方向，这样就能够实现叶轮顺利旋转的目标。如果是从工作原理上看，汽轮机也可以分成脉冲式汽轮机与反动式汽轮机两种类型。从热力学上看，汽轮机可分为抽汽式汽轮机、背压式汽轮机、冷凝式汽轮机、加热式汽轮机等多种形式。在电厂运行中最多使用的是冷凝式汽轮机，这是一种常见设备，其结构较为复杂，包括循环水泵、凝水泵、抽气器等。

正是因为汽轮机的复杂结构与运行流程，才容易导致各种问题的出现，影响到汽轮机的运行质量。当前，随着技术的不断创新与发展，已研究出多种故障诊断技术，有效应用到了故障分析中，能够及时快速地对故障点做出分析，保证了故障的快速排除。技术主要包括人工审计网络识别技术、专家诊断、逻辑诊断等。进行设备诊断可用振动法进行初步的确定，使故障位置得到确定，同时也能够有效推算出故障产生的大体时间，根据故障的成因，做好相关的维护与保养，使故障问题得到良好的解决。

2 电厂汽轮机运行原理

汽轮机运行过程中，需要遵循一般的规律，实际运行期间主要就是将蒸汽能量进行快速转换，成为机械能旋转式动力机械，在实际使用过程中，往往是以热力特征为依据进行汽轮机类型的划分，包括凝汽式、供热式、背压式、抽汽式等。而当前火电厂最常见的汽轮机就是以能源为基础带动的设备，其能源主要为煤、石油、天然气，以主要燃料作为电厂汽轮机运行的能量，以此保证汽轮机良好的生产性能。汽轮机运行有自身的原理与流程，在实际生产时，主要就是通过大量的能源输入，燃料在锅炉中燃烧和加热后，就会出现水蒸汽，再通过特殊的汽阀和调节汽阀快速到达汽轮机中，通过严格工序流入到环形安装喷嘴栅和动叶栅，再做好膨胀做功的环节，人工转换再产生一定量的推动汽轮机转子旋转机械能，这样最终对联轴器驱动发电机形成电能，再把电能向外部传输，服务人们生活与工作。

3 电厂汽轮机运行中的故障

3.1 轴承损坏故障

电厂汽轮机运行中会出现各种不同的故障，影响到了汽轮机的稳定性，对于常见的故障要及时进行修复，避免出现更大的问题，其中，轴承损坏故障是最为重要的故障，出现损坏则会导致汽轮机无法正常运行。一般情况下，轴承运行故障包括轴承磨损和破裂，另外，受机器设备长时间工作的影响，也会导致一定的损坏，恶劣条件下作业的汽轮机还可能会形成外力碰撞。为了解决好这些故障，则可能对普通轴承进行一定的润滑，提高运行的整体质量与效果，利用固定间隔避免滚珠和金属结构的互相磨损，如果在润滑处理中使用不好的油质，不但会影响到运行的质量，更会导致轴承准确度不足。在环境的影响下温度与湿度会产生变化，也是造成轴承物理损坏的成因。

3.2 真空下降故障

汽轮机真空下降故障也是主要的故障问题，一般导致汽轮机真空下降的成因非常复杂，要根据下降的影响因素针对性做好解决措施，真空下降因素包括快速下降和缓慢下降两种情况，如果真空出现了下降现象，则会导致汽轮机运行效率的不稳定。汽轮机循环泵如果没有足够量的水，就会造成进口和出口之间的巨大温差，设备就会出现缓慢下降现象，设备工作效率提不上去，从而影响整体的运行质量。循环泵压力下降至零，则汽轮机的真空度也会随之快速下降，这样，各部位的零件就形成了相互挤压的情况，加剧了零件之间的摩擦力量。另外，汽轮机发热也时有发生，如果出现这样的状况，则说明真空降低了，机器运行时间过长是造成这种现象的成因。

3.3 油系统故障

电厂运行是一个整体的系统性运行，任何一个部分出现问题，都会导致设备运行的故障，传统设备在长期运行中，出现了老化陈旧的问题，一些电厂运行缺少对设备的日常维护与保养，没有及时做到设备检测，很多的设备出现了油系统故障，一般用了五年的汽轮机就会出现这样的情况，主要是缺乏足够机油润滑造成的，相应机组就会不灵活，产生一定的摩擦，影响到了设备的安全性，最终造成电力供应质量下降。处理不当，在继续不断摩擦中，甚至会对设备元件产生巨大的损坏，使汽油机寿命下降。从实际的运行中看，影响油系统故障的还有油位变化，如果增高和降低均能够造成机油的泄漏。

3.4 叶片受损故障

汽轮机叶片是最为重要的部分，要做好日常的保养与养护，如果叶片受损则会造成设备的性能下降，当前，叶片受损的因素有设计和环境两种。设计因素主要就是设计过程中，没有充分考虑到后期的使用，在硬件自身上存在大的缺陷。在设计过程中，需要根据各类参数做好严格计算，使各个部分都相互匹配，但是，在实际设计时，没有严格执行标准规范，而生产过程中也没有遵循图纸设计的标准，最后生产出来的设备不符合标准，叶片受损后则会和设备发生冲突。值得一提的是，生产过程中，往往会用质量不好的材料，增加损坏率。环境因素也是造成叶片损坏的主要成因，一般水流和温度均会影响到叶片的工作，物理损伤后就会出现叶片折断。

3.5 调速系统故障

汽轮机阀门和阀杆是主要的结构，在运行过程中，起到了调速的作用，如果调速系统运行不合理，就会出现问题，比如当机器长时间运行后，阀杆会出现盐垢的现象，不利于设备的稳定运行，汽轮机负载加重，往往会在问题部位出现磨损，造成设备问题。另外，使用质量低劣的机油，往往会在运行时影响润滑，导致机器卡涩，相关的零器件空隙则会造成设备部件配合困难，摩擦力越大损坏活塞缸壁的情况越严重。

3.6 油膜振荡与转子摩擦振动

汽轮机的运行是一个高速的运动过程。在这样的高速运行情况下，往往会出现个别的振荡，油膜振荡是最为多见的问题，油膜在高速运行中一般会承受较大的压力，油膜稳定性不足。如果油膜振荡，那么汽轮振动速度就会不断加快，形成不稳定的运行，汽轮机转轴波动加大，影响到了设备的稳定性与安全性，导致这种现象的成因是油膜和汽轮机间摩擦力加大。另外，转子摩擦受振幅和振动频率影响大，有一定的波动，如果长时间摩擦现象得不到解决，就会在运行中产生涡动，汽轮机中的转子是一个特殊的装置，其部位较重要，如果高温和高压均会出现腐蚀，转子振动就会高频出现。

4 电厂汽轮机运行常见故障应对策略

4.1 汽轮机真空下降故障应对策略

要想全面保证汽轮机的良好稳定运行，则要对各种故障进行处理，为能够有效应对汽轮机真空下降问题，则需要在汽轮机运行中提取相关的参数，对数据做好正确的分析，找到问题的故障成因，根据不同的成因解决好真空下降故障、真空缓慢下降故障的问题。因为真空下降故障问题可能影响到汽轮机的稳定性，如果处理后还得不到解决，则要通过降低汽轮机负荷的做法，强制性阻止真空下降，避免出现大的损坏，全面提高汽轮机运行质量与效率。

4.2 汽轮机轴承损坏应对策略

汽轮机实际运行过程中的轴承损坏是比较多见的情况，轴承出现了问题，则需要从部件的问题查找，看是否是设计的问题，设备的内部部件质量达不到使用标准，则要更换设备轴承，避免损坏其他部件。在高温状况下的汽轮机轴承运行，需要有一定的支撑力，如果支撑能力不强，则会导致运行中的破坏，当发现破损轴承后，就要第一时间进行维修，否则会降低汽轮机实际作业能力。汽轮机轴承必须要具备自身支撑和联动，如果起不到作用，则要强制中断运行，进一步查找成因。此外，日常要做好维护与检测，为能够正确处理汽轮机轴承损坏故障，就要以预防为主，全面避免出现故障问题，保证设备稳定性。汽轮机使用前检测必不可少，设备投入使用之前，要由相关专业的技术人员做好标准性测试，根据出厂的标准做好性能检测，这样就能够提前做好预防，避免运行期间的故障问题发生而影响到汽轮机性能。设备检测如果没有问题，则说明设备可以投入使用，但这样并不能说明今后就没有必要进行检测，还需要做好安全性的检测，这样才能有效预防问题的出现。专业技术人员只有对安装轴电流装置、汽轮机实际温度等进行检测，测试正常稳定运行后，才能够将汽轮机投入使用。

4.3 汽前泵非驱动端轴承温度高应对策略

汽轮机运行往往出现汽前泵非驱动端轴承温度过高的问题，运行中的温度超过60℃，有的还会接近70℃，这是设备运行的上限，为了保证温度符合设备运行需求，就要做好降温处理，根据不同的状况，在轴承室外临时使用冷水降温，这样就能够使轴承温度降到55℃之下，提高轴承的运行质量。进行降温处理时，要对水严格检测，避免外接冷水的直接进入，一般情况下，需要使用轴承室自身冷却水，外接冷却水是非常危险的，温度过低不仅会造成加油孔的损坏，而且轴承烧毁的几率速度也会增加。检修技术人员要做好汽轮机汽前泵非驱动端轴承检修，要对各个部位进行检测，及时发现轴承损坏的现象，一般包括轴承滚道、滚柱层脱层和裂缝，如果出现问题，则会在运行时加大轴承摩擦力量，轴承无法正常运行；还要对轴承室进行检查，避免存在大量杂质；要严格使用轴承润滑油，保证符合设备运行需求，不能使用劣质的油质，油质不对会产生温度高的问题。所以说，专业的检修技术人员要严格控制好各种故障，从更换汽前泵非驱动端轴承做起，细致清理轴承杂质，使汽前泵非驱动端轴承实际温度控制在55℃之下。

4.4 汽前泵非驱动端轴承烧毁应对策略

汽前泵非驱动端轴承温度过高，往往会造成设备的非正常运行，进行测量时实际温度突然上升至70℃是很危险的问题，有的控制不当甚至会上升到90℃。为了保证设备安全，则要紧急停止泵状态，这样才能避免出现更大的损坏，保证设备的安全。检修技术人员要及时发现问题，检修期间如果发现油杯中是半杯油，而油还能沿着加油孔流入到轴承室，则需要堵住最初油杯排气孔；油杯是假油位的，会对轴承造成烧毁。对前泵非驱动端轴承进行检验和维护时，专业人员要对轴承室油位进行检测，及时发现油位的问题，如果位置不足正常高度要进行补油，细致检查油杯排空孔是否存在堵塞现象。合理控制好轴承室实际温度，避免出现温度突然升高的现象，此时需要检验轴承室油路的问题，根据不同的成因解决好故障问题，保证设备良好稳定运行。

4.5 汽轮机系统故障应对策略

电厂汽轮机在实际运行中，内部油温过高或超出温度标准，均能够造成系统故障问题，如果系统溢油，就会导致系统阀门故障。要合理控制好油箱冷却水温度，一般保持在30℃，冷却水水压急剧下降，会造成设备的运行故障，使设备运行不稳定。因此，要全面做好故障的分析，如果出现上述问题，不难发现就是汽轮机油系统挂阀的问题，不能快速打开油动机阀门，进而使系统产生漏油或阀门难开的现象。

为了有效解决好问题，电厂汽轮机系统故障要由专业人员进行检测，检修技术人员对电磁阀门进行检测，查看是否存在卡死状态，对油系统及设备做好全面的检测，避免油系统出现杂质，存在杂质要将其及时清理干净，防止这些杂质对系统的轴瓦和轴颈造成磨损，避免杂质堵塞调节阀，在杂质清理过程中，要全面打磨抛光，保证维护效果。

4.6 叶片受损故障应对策略

叶片受损要分析是内因还是外因，内因产生的故障，要及时和生产部门沟通，查找设计上的不足，选择合适的叶片做好更换，汽轮机运行差异性决定了选择不同的叶片，要保证两者符合标准，才能保证运行的质量。外因就要查看水流冲击力的情况，要及时做好调节，减少叶片磨损，要有效缓解水流压力，对故障问题进行全面解决，保证轴承温度在合理范围内，要对相关的数据做好保存记录，对比参数后做好调整。