汽轮机的运行特性和故障分析

汽轮机的运行特性和故障分析

李志敏

宝钢集团广东省韶关钢铁有限公司广东韶关512000

摘要：汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，汽轮机的出现推动了电力工业的发展，目前汽轮机在社会经济的各部门中都有广泛的应用。汽轮机种类很多，并有不同的分类方法，不同的汽轮机具有不同的运行特性。通过对汽轮机运行特性和故障的分析，提出了相关的解决措施，找出造成故障的主要症结所在，并在以后加以预防。要尽快解决汽轮机故障问题，不然将会对汽轮机的安全运行造成很大的风险。同时要制定明确的解决方案，否则将会影响运行的经济性与安全性。电力生产部门高度重视调节系统故障，汽轮机调节系统的故障诊断装置可以记录汽轮机调节系统的快速变化趋势。

关键词：汽轮机；运行特性；故障分析

引言：随着居民生活水平的不断提高，大家对电力的需求日益增长，这时我们就更要注重汽轮机的稳定性，从汽轮机的运行特性入手进行分析，认识造成汽轮机故障的原因，当机器发生故障时，要即使进行检修工作。由于汽轮机调节系统故障诊断涉及面广、内容多，建立实用的节系统故障诊断系统已迫在眉睫。同时，加强创新意识，提高相关技术也是十分有必要的，通过更新技术来推动汽轮机的不断发展。

1汽轮机概念

汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，汽轮机是一种较为精密的重型机械，通常在高温高压及高转速的条件下工作，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。汽轮机一般须与锅炉、发电机以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。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。

2汽轮机运行特性

2.1汽轮机运行种类

汽轮机的运行种类不同，他的运行特性也不尽相同。像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在运作模式和运作特性上有很大的差异。各级装在一根轴上的单轴汽轮机装在两根平行轴上的双轴汽轮机的运作效果也相差很多。背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机，凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，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，抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机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，抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机，他们属性不同，运作特性也不同。

2.2汽轮机运行的特性

启动汽轮机是汽轮机从静止过渡到承担负荷运转的过程。汽轮机的排汽压力对运行经济性有明显影响。影响凝汽器真空度的主要因素是冷却水进口温度和冷却倍率，在汽轮机启动的同时，汽轮机的受力与工作环境都会发生变化，突出特征与影响因素是受热。一般情况下运行温度应与排汽温度相同，消耗的热量仅为排汽的汽化潜热。但是在实际运行的过程中，由于阻力及气体的存在，导致运行温度低于消耗温度，当汽轮机启动时，汽轮机高温会借助凝结放热对接触构件与流放热形式进行传热，在加热构件的同时，温度升高，此时受热必定会出现热胀冷缩，阀壳预热配合低速暖机进行，进入汽缸后，先对法兰与内壁进行加热，然后再传热到热阻，所以汽缸外壁、内壁、外侧都有温差，当汽缸内壁热膨胀超过外壁时，法兰与气缸就会出现热膨胀，让静体或者动体发生碰撞。冷却倍率大，可获得较高的真空度，但是冷却倍率增大，也会加大对汽轮机的设备消耗和技术要求。虽然在启动时，热变形、热膨胀、热应力、转子与气缸差账难以避免，但是当我们了解了汽轮机的运行特性和基本原理之后，就可以在一定程度上避免这些事情的发生。汽轮机有蒸汽进人后，会先进入速关阀，阀壳出现很大的热应力。为了改变阀壳受力，在启动时需要做好预热工作，如果温差让盈利大于允许值，汽缸就会出现变形，甚至出现裂纹，紧接着就会出现漏气与密封失效等问题，影响汽轮机的正常运行。

3汽轮机常见故障

3.1汽缸变形

汽缸出厂后都需要存放一些时间，使汽缸在住生产过程中所产生的内应力可以完全消除。如果时间短，那么汽缸在以后的使用过程中还会变形，就好似有的汽缸在经过第一次泄漏处理后，以后的运行中还会有漏汽发生，这都是气缸不断变形所导致的。

3.2汽缸复杂的受力情况

汽缸在使用的过程中受力的情况很复杂，除了要承受蒸汽流出时对静止部分的反作用力，还要考虑各种连接管道冷热状态下对汽缸的作用力，在这些力的相互作用下，汽缸会发生变形以致泄漏。

3.3检修技术有待提高

在检修气缸的过程中，由于检修技术的不到位，使内缸、隔板、隔板套及封套的间隙不能达到最舒适的情况，挂耳压板的膨胀间隙也不完全合适。

3.4汽缸螺栓不适合

汽缸的螺栓材质、紧力等起着非常重要的作用。决定了汽缸的严密性。高作业下的机器运行会造成螺栓的松弛，如果气缸螺栓不适合，顶紧力就会变小。而且，如果如果汽缸的螺栓材质不适合，螺栓在长时间的工作运行中会被拉长，发生变形或断裂，使汽缸发生泄漏的现象。

3.5汽缸螺栓紧固的顺序不正确

一般的汽缸螺栓在紧固时是从中间向两边同时紧固，也就是在受力变形最大的地方紧固，如果是从两边向中间紧，间隙就会集中于中部，汽缸结合面形成弓型间隙，这样就会把变形最大的处的间隙向汽缸前后的自由端转移，最后间隙渐渐消失。

在正常运行中，由于调节系统故障造成负荷突变、转速波动无法并网、带不满负荷等各种非正常情况的事例多有报道；汽轮机调节系统故障诊断系统主要包括故障监测和故障分析两方面。统计，在汽轮机的非正常停机中有1/3是由调节系统故障引起的。故障监测包括系统运行特性诊断、调节系统各个部件运行状态的判断等功能；故障分析为出现故障后，分析故障源和给出故障对策等很多研究和生产部门开展了调节系统故障机理分析及监测诊断方法的研究，在故障诊断的方法和故障机理等方面取得了一定成果。

在汽轮机运行过程中，最常见的设备问题主要是汽轮机渗漏和汽缸变形。汽缸结合面的严密性直接影响机组的安全经济运行，检修研刮汽缸的结合面，使其达到严密，是汽缸检修的重要工作，在处理结合面漏汽的过程中，要仔细分析形成的原因。

4汽轮机故障的预防

4.1提高汽轮机工作人员基本素养和技术水平

汽轮机检修与维护工作是一项复杂的内容，如果只依靠厂家和第三方的维修，可能不能及时进行设备的检修和故障处理工作，所以必须不断提高工作人员的基本素养和技术水平，做好机器的检修工作，及时发现机器故障，并及时消除。

4.2做好对汽轮机零件的管控工作

首先，在采购零部件时要做好对生产单位资质的审核工作，并对相关部件进行抽查。其次要健全对系统部件的监控与质量管理体系，定期检修维护，及时更换不符合工作要求的零件。

结束语

在电力需求日益增大的今天，汽轮机的稳定运行就越来越受到关注。当汽轮机长时间处在运行状态，受工作环境与技术影响，很容易发生故障。汽轮机调节系统的故障诊断装置可以记录汽轮机调节系统的快速变化趋势，它实现了汽轮机故障诊断等功能，故障诊断装置大大提高了调节系统的运行安全性，对调节系统预测维修起着积极的作用。为保障相关工作正常进行，必须及时发现故障做好检修工作，当然，也需要我们不断更新技术，推进汽轮机技术发展。

参考文献：

[1]赵立民，代军礼，都占军，等．汽轮机的运行和故障分析[J]．化工装备技术，2012，33（3）：60—63．