浅谈汽轮机常见故障的探讨

　　摘 要：本文阐述了汽轮机的原理及应用，着重针对火电厂大型汽轮机组的蒸汽管路、滑销系统、对中状况以及与发电机的轴向定位进行了静态故障分析，并针对低周波运行、蒸汽参数变动以及超负荷运行三项运行期间出现的问题进行合理分析，同时提出了应对措施。

　　关键词：汽轮机;应用;故障;措施;蒸汽管路;滑销系统;对中;轴向定位;低周波运行;蒸汽参数变动;超负荷运行

　　Abstract: This paper describes the principle and application of steam turbines, especially for the static fault analysis of steam pipe, sliding pin system, the status and the generator axial positioning of large steam turbine units in thermal power plant, and analyzes the problems of the low frequency operation, steam parameter change and overload operation, at the same time, puts forward the answer measure.

　　Key words: steam turbine; application; fault; measures; steam pipeline; sliding pin system; the status; axial positioning; low frequency operation; steam parameter changes; overload operation

　　中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：2095-210(2012)

　　随着我国国民经济的持续快速发展，电力需求逐渐增多，汽轮机的研究成为了势在必行。伴随着我国电力的发展，我国汽轮机产品的进出口也有所增长，因此这对于我国汽轮机工业来说是一个难得的冲击国外市场的机遇。然而，由于我国的汽轮机行业是从完全使用国外技术到逐步迈到具有自主开发能力的道路上来的，处于技术过渡阶段，目前在高端技术上我国与国外大公司仍然有着较大的差距。

　　汽轮机是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转换为机械功的旋转机械。它作为原动机广泛应用在现代常规火力发电厂以及核电站中，一般将除中心公用电站用汽轮机和船舶用汽轮机以外的各类汽轮机统称为工业汽轮机，它广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等领域作驱动压缩机、鼓风机、泵及压榨机等旋转机械。在本文中主要仅针对火电厂所用大型汽轮机进行故障分析并且提出解决措施，对其他工业汽轮机仅作简单介绍。

　　1.汽轮机的原理及应用

　　1.1汽轮机的基本原理

　　汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，具有功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等优点。主要用于驱动发电机、压缩机、给水泵等。

　　1.2工业汽轮机的应用

　　工业汽轮机主要应用领域工业汽轮机主要应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等领域作驱动压缩机、鼓风机、泵及压榨机等旋转机械，也应用于造纸、制糖、酿酒、食品、建材、制药和城市加压煤气以及热电联供、利用地热和低品位余热发电设备。

　　1.2.1发电用工业汽轮机

　　①城市集中供热及热电联产区域供热、热电联产在节约能源和环境保护方面有独特的重要作用。

　　②能源综合利用的节能机组能源综合利用主要指石化、轻工冶金、造纸、食品、建材等行业的自备电厂，利用工厂生产必备的锅炉提高压力，或利用生产过程中产生的废气、废热发电。这些机组一般容量较小。

　　③中小型坑口电站建设中小型电厂，变送煤为送电，可以减轻对运输的压力和对经济发达地区的环境压力。

　　④垃圾及混合燃料发电

　　1.2.2驱动用工业汽轮机

　　①石油化工工业领城

　　在合成氨、尿素装置方面，与国内大型合成氨装置配套的尿素装置中需采用次高压抽汽、补汽凝汽式汽轮机驱动压缩机。在乙烯装置方面，大型乙烯装置流程中配有大小不等的压缩机、泵等10余台到30余台，它们需配置驱动小型泵的小汽轮机10多台来驱动。

　　②石油炼制、天然气液化以及煤气化工业领域大型炼油厂中一般也需配10余台驱动用工业汽轮机，用于驱动裂化气压缩机、富气压缩机、主风机、循环氢压缩机等。单机容量一般在10MW以下。天然气液化厂的冷冻压缩机等需要用较大功率，高速的凝汽式汽轮机来驱动，单机功率一般在3-20MW。

　　③大型火力发电领域用于驱动辅助设备据有关技术经济分析400MW以上大型火电机组的锅炉给水泵采用工业汽轮机驱动经济效益显著。实际上国内外通常以300MW为分界线,等于和大于300MW的火电大机组基本采用凝汽式汽轮机驱动锅炉给水泵。其容量取决于所驱动的给水泵容量,一般单机容量在3-20MW。

　　④其他应用领域机械驱动汽轮机在大型钢厂的高炉鼓风机、焦炉风机制糖行业、造纸行业等领域应用也极为广泛。近年来,工业汽轮机的发展主要是向大功率、高转速、多种汽源余热利用方向,主要是适应大型乙烯装置中“乙烯三机”配套用和大型空分装置以及化纤领域中PTA(精对二甲苯)用,该类汽轮机功率已达到60000MW。

　　2.汽轮机常见故障分析

　　2.1蒸汽管路不合理导致的振动

　　法兰接口明显错位强制连接或管路布置不合理，作用在汽轮机上的力和力矩超过允许值。震动异常时特征是：振动与汽轮机热状态有关，达到一定负荷(温度)振幅明显增大，振动频率与转速合拍，震动信号中有低频分量。在汽轮机前、后部位检测轴及轴承座的振动，前部震动大很可能是进汽管路有问题，后部震动大，大多是排汽管路问题所致。

　　2.2汽轮机滑销系统装配、调整不当

　　汽轮机起动、运行时膨胀受阻，致使转子与汽缸、轴承座的对中被破坏而引起振动，振动与汽轮机热状态有关，振动频率与转速合拍，在前、后轴承座三个方位测量振动，可判断哪个不为导向键卡涩。

　　2.3对中不好

　　2.3.1汽轮机转子与被驱动机转子对中不好

　　汽轮机单机试车振动良好，机组试出现振动异常，如振动波形有二倍频谐波，大体上可判定振动是由转子对中不好所致，检测轴承座壳体振动，轴向振幅增大表明端面平行度超差，径向振幅增大通常是不同轴度偏差过大，不过往往是两者同时存在。

　　2.3.2汽轮机转子与汽缸对中不好

　　汽轮机安装时若转子与汽缸找中不好，在汽轮机单机试车时就会出现振动异常，汽轮机起动过程中随着转速和机内温度的升高，由于动、静体产生碰擦，在轴振动振幅增大的同时还伴有刺耳的尖叫声，振动信号中有高频分量，振动波形紊乱。

　　2.3.3冷态对中符合要求，运行时中心产生偏移

　　振动除与2.3.1相同外还与机组热状态有关，凝汽式汽轮机排汽接管运行时温度高于安装时的环境温度，若安装时预拉量偏小，运行时排汽接管膨胀使汽轮机后轴承中心抬高，同时运行时排缸内部处于真空状态，排汽缸在大气压力作用下使后轴承中心下移。因此，由轴承中心位置变化产生的振动与排汽温度，排汽真空度有关。

　　2.4汽轮机与发电机的轴向定位不符合要求

　　在与汽轮机直联的发电机组中，若发电机动、静体轴向间隙小于汽轮机转子的轴向膨胀量，运行时，汽轮机转子膨胀推动发电机转子轴向移动，当发电机组、静部分碰擦时机组产生强烈振动并伴有巨大声响，造成设备损坏事故。

　　3.常见问题的相应措施

　　3.1汽轮发电机组，低周波运行

　　并网运行的机组，电网周波降低时，汽轮机调节气阀开度自动增大而可能超负荷运行，因此电网周波降低时，要注意运行监视，必要时减负荷。

　　3.2进汽压力、温度降低或排汽压力升高

　　汽轮发电机组若要保持原有功率，就得增大蒸汽流量，既使机组末超负荷，但有可能因蒸汽流量多大而引起轴向推理增大。因此汽轮机进汽参数降低，排汽参数升高时，除尽快使进、排汽参数恢复正常外，必要时要限制汽轮机的蒸汽流量。

　　3.3非抽汽机组，超负荷运行

　　因蒸汽流量过量增加，汽轮机转子轴向推力必然随之增大，如轴向推力超出许用载荷，就很可能致使推力轴承损坏，转子产生过量位移。为避免这种故障的发生，在机组负荷接近额定功率的情况下继续加负荷时，要注意对推力轴承温度，转子轴位移以及轮室压力的监视，当前两者中任意一个接近报警值时应立即减负荷。若因装置特定需要，要求汽轮机超负荷运行，那也只能是段时间偶尔为之。如由于装置运行条件改变，汽轮机不能适应新的要求，这种情况下，正确、合理的解决办法是通过更新改造来增加汽轮机出率。

　　参考文献：

　　[1]赵轶飞，王葳 第三代汽轮机技术的应用[J].应用科技.2001.3：8-10

　　[2]蒋洪德，徐星仲，朱斌，等.汽轮机通流部分若干关键技术开发及工业应用.工程热物理学报.1998.19(4)

　　[3]王乃宁等.汽轮机热力设计[M].北京：水利电力出版社.1987

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