火力发电厂大型汽轮机常出现的问题与故障排除措施探讨.pdf

87 电 子 测 试 ELECTRONIC TEST机械世界 第12期 2013年6月 0 引言 目前， 我们日常生活中所需要用到的电能， 大部分都是由火 力发电厂发出的， 火力发电厂提供大量的电能， 是提供我国电能 的根本保证的重要发电厂所。 1 汽轮机异常振动与排除措施 电力供给在城市发展中占有非常重要的地位， 而汽轮机组 作为发电厂中发电机的重要部分， 为了使城镇和乡村的用电供给 达到稳定， 就需要电厂的有关部门定期对发电机的汽轮机实施保 养、 检修和维护。 由于汽轮机是发电系统的关键部分， 所以减少汽 轮机故障产生的几率对整个发电系统意义非凡。 其中， 发电厂最 常见的故障是汽轮机出现异常震动， 由于有多种原因会产生这种 现象， 所以发电厂加强对汽轮机异常震动现象的分析还是很有意 义的。 1.1 针对汽轮机的异常震动的原因所做出的分析 目前， 我国的发电厂大多数火力发电， 所以汽轮机在这种发 电厂中就有着关键作用， 它负责发电任务中的重要任务。 汽轮机 发生的故障中最复杂的最难以处理的是汽轮机组的异常振动现 象。 因此， 在对汽轮机待异常振动进行维修时， 最重要的就是要认 真分析每一个可能会造成汽轮机异常振动的原因。 1.2 分析并解决汽轮机的异常振动现象 下面将会详细论述针对引起汽轮机组异常振动的主要原因 汽流的不平衡冲击力所产生的激振现象、 转子受热产生变形和摩 擦振动。 1.2.1 解决对汽流激振现象产生的故障 由于受到不均衡的气流冲击力， 导致汽轮机组的叶片会发生 汽流激振现象 ； 而对于末级较长的大型机组来说， 发生汽流激振 现象的原因可能是由于在叶片膨胀末端， 气体发生流道的紊乱。 因此， 较大量值的低频分量、 振动的增大受负荷等等具有明显的 影响， 就成为汽流激振的明显标志。 针对这两大特征， 要经过较长 时间 （至少一年） 对每一次的机组振动的频率进行记录， 用以分析 故障产生的原因， 再根据机组满载负荷时的频率数据， 将相关曲 线绘制出来， 并对绘制的曲线的变化情况进行记录、 观察和分析。 通过控制升降负荷速率的变化， 当把给水量控制在一定的范围进 行变化时， 观察绘制曲线的升降情况， 从而得出， 为了避免汽流激 振的产生， 可以采用降低负荷的变化速率的方式。 1.2.2 由转子热变形造成的机组异常振动现象的特征和原 因以及处理办法 转子的热变形会导致汽轮机振动， 其中转子的温度变化和蒸 汽参数的不同是最为关键的因素。 一般是在带负荷阶段发生转子 的热变形现象， 也就是在机组启机定速之后， 增加的是一倍频振 幅。 此时， 随着转子的温度越来越大， 材质内应力发生释放， 从而 引起转子发生热变形。 同时， 随着一倍频振动的增加相位也发生 变化， 从而导致转子发生弯曲变形， 就引发了转子的异常振动。 转 子的弯曲变形有两种状况， 即永久性弯曲和临时性弯曲， 它们具 火力发电厂大型汽轮机常出现的问题与故障排除措施探讨 郭江奔 （内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，010206） 摘要 汽轮机是火力发电厂中最重要的机组部件之一， 它的安全稳定性能是确保其机组运行安全和平稳的前提， 而且直接关 系到电厂的正常工作状况， 因此， 对汽轮机的维护也成为了电厂日常管理中的重要项目， 加强电厂汽轮机常见故障分析与排除 的研究， 是要求电建施工人员必须具备的重要技能。 关键词 火力发电厂 ； 大型汽轮机 ； 振动异常 ； 异常运行 ； 故障判断 Discussion on the measures of troubleshooting and fault often appear in thermal power plant of large steam turbine Guo Jiangben （Inner Mongolia Togtoh Datang International Power Generation Co., Ltd.,010206） Abstract Steam turbine is one of the most important components of units in thermal power plant,the safe and stable perance of the unit operation is the premise to ensure the safety and smooth,but also directly related to the normal working conditions of power plant,therefore,the maintenance of steam turbine has become the important project of power station of daily management,strengthening research and exclusion common faults of steam turbine analysis,is an important skill requirements of electric power construction personnel must have. Keywords thermal power plant; steam turbine;vibration abnormal;abnormal operation;fault diagnosis 88 电 子 测 试 有相同的故障机理， 都会产生旋转矢量激振力， 这种振动力类似 于质量偏心。 但是轴弯曲会使转子两端发生似锥形的运动， 这是 其与质心偏离有区别的地方。 1.2.3 摩擦振动产生的原因、 特点以及避免措施 汽轮机的摩擦振动主要有三个特点 （1） 转子受热产生弯 曲变形， 又增加了不平衡力， 这时振动信号仍以工频为主频， 然而 这样可能会出现少量分频、 倍频和高频分量， 这是因为转子受到 冲击的影响。（2） 当汽轮机产生摩擦的情况下， 会造成幅值和相位 的波动性， 而这种波动性维持的时间往往比较长。 如果汽轮机的 摩擦现象比较严重时， 振动的振幅会急剧增大， 其幅值和相位停 止波动。 三是汽轮机的降速超过临界状态时， 相对于正常升速时 汽轮机发生的振动一般要大很多， 转子在汽轮机停止后停止转动 时， 通过观察可以看出大轴晃动的幅度明显增加。 1.3 查询汽轮机异常振动的原因 在实际生产中， 造成汽轮机的异常变化一般是因为轴的振动 或者是瓦盖振动。 然而， 很多原因都可以引起汽轮机的异常振动。 据实验观察， 发现了可能引发震动的比较集中的原因， 总结出应 该注意的以下几个方面 汽轮机组的振动频率是 1/2X，1X，2X 等 ； 汽轮机组的振动相位的变化情况 ； 汽轮机系统的振动稳定性 发生变化往往是由于转子的转速、 温度、 负荷等的变化而造成的。 比如 如果汽轮机组的转子的质量不平衡时会产生如下情况 加速时振动的强烈程度和转速平方成正比， 也就是说转速越大振 动也就越强烈。 特别在超过临界状态时， 会出现比非常强烈的振 动现象 ； 振动的主频是 1X ； 一般情况下振动的相位是不会变化 的， 只是相邻轴承的相位会有同相和反相的不同 ； 假如振动没有 引起摩擦情况发生， 汽轮机发生的振动具有较好的稳定性且重复 性好。 工作人员要非常熟练的能够应对发生在汽轮机组上的那些 可以称之为通病的故障现象， 还要对这些故障部位有十分熟悉掌 握， 从而在出现状况时可以及时发现并进行排查。 在通常情况下， 机组中短时间内进行过维护保养的部件相对 于维护时间较长的部件来说， 出现故障的几率要小很多。 机组发 生故障的大部分时候， 首先往往是由相关人员根据积累的经验来 判断。 因此， 就要加强对企业的维修人员的培训， 从而提高他们的 专业技术和道德素质， 这样才能使汽轮机组设备能够正常运行。 2 600MW 汽轮机胀差异常的原因分析及应对措 施 法国 600MW 汽轮机组由某发电厂 1990 年引进， 自投产以来， 机组经常发生跳闸现象， 经观察研究发现， 这种跳闸现象是由汽 轮机胀差异常引起的。 通过对事故进行的统计， 经过分析找出了 胀差异常的原因， 并制定相应的有效措施， 减少了机组非计划之 内的停运次数， 使机组在正常启动、 停机和运行过程中能确保其 能安全稳定运行。 通过对该发电厂的 600mw 汽轮机胀差异常的统计能够发现， 在开始的 5 年里， 此 600mw 汽轮发电机组因汽轮机胀差信号误发 造成汽轮机保护动作次数较多， 经过技术攻关， 且经过试验将胀 差保护逻辑修改以后， 解决了因汽轮机胀差造成机组跳闸或延迟 开机等问题。 从 1996 年以后， 汽轮机胀差异常存在， 原因是机组 设备缺陷和开机过程中运行操作不当。 因此， 要采取相应的技术 措施， 为了确保该 600mw 机组的安全运行及其可靠性和经济性， 保持汽轮机的胀差变化不超过标准范围。 其解决方案为， 选择合 理的启动参数 ； 制定合适的升温、 升压曲线 ； 控制汽轮机升速速 度及定速暖机时间； 及时调整汽轮机真空度； 轴封供气使用适当； 对汽轮机胀差标准适当修改。 大量研究事实表明， 只有对汽轮机组不断地进行数据分析和 记录， 才能对准确判断机组的故障部位和产生的原因有益， 才能 及时有效的采取争取的措施。 所以， 要想电厂能够经济、 安全的运 行， 必须依靠数据分析作为有效手段。 通过以上故障分析和事例可以看出， 要想降低汽轮机发生 故障的几率， 不仅要求设备的制造安装工艺足够精良， 还要求技 术工作人员有完备的处理技术措施， 从多方面入手， 对设备的安 装和运行进行严格控制， 这样才能对设备的正常运行起到保障作 用， 从而有利于发电厂工作的正常进行。 此外， 当故障出现时， 检 修人员要清醒并冷静的对待， 对事故部位进行详细检查， 认真分 析故障原因， 并准确的选择应对措施。 在日常维修过程中， 进行技 术维护的工作人员还要勤于记录对事故的分析及其解决办法， 从 而总结经验教训， 以减少事故的发生。 3 汽轮机主蒸汽流量不稳定及故障判断 就笔者所在的火力发电厂部分汽轮机而言， 如果每一部分的 运行情况正常， 只是改变了机组部分的参数， 这样就会出现调节 级压力升高的现象， 同时也会使主蒸汽流量增加。 在这个过程中， 还有跟踪分析一些具有异常情况的参数。 在一段时间之后， 机组 在满负荷状态之下， 调节级压力逐渐靠近 13.4MPa， 当主蒸汽的 流量达到满载负荷时， 会比额定流量至少高 10。 为了尽快找出参数异常变化的原因， 电厂应该进行一系列 有关汽轮机故障的相关试验， 初步判断为机组高压通流部分存在 异常。 在后期的诊断过程中， 会发现再热汽减温水量的汇入的多 少会影响 6 号机的主蒸汽流量和调节级的压力。 如果 6 号机达到 600MW 满载负荷， 开启 5 分钟的高压内缸疏水的阀门， 使测量门 的后管道外壁达到 460℃的高温， 这样就会证明管道的疏水情况 是正常的， 输水管道没有破裂。 因该机组刚刚经过大修， 汽轮机的 流通部分存在一部分积盐垢， 不排除流通面积检修的可能性。 根据以上分析， 认为该机组内部存在较为严重的恶化问题， 因此对其进行了揭缸检查， 并对流通部分是否变形、 损坏以及个 其他部位的间隙是否在规定范围等进行了全面的检查， 并进行了 相应的维修， 各项参数恢复了正常。 4 结语 由以上分析和实例可以看出， 汽轮机转子发生裂纹的危害 是非常严重的。 通常情况下， 不仅要通过定时检查易损部位并进 行更换、 对相关系统进行定期清洗、 经常检查易发生故障的部分 从而把汽轮机产生故障现象的概率降到最低。 此外， 有关部门还 应该运用具有高科技水平的管理技术， 这样就可以把一些故障扼 杀在萌芽之中。 同时注重维修人才的培养和先进技术的引进， 并 把两者密切结合， 掌握好相关岗位创新的方式。 因此， 大型发电厂 的一项重要任务就是促进机组的稳定运行， 加强技术性人才的培 养。 参考文献 [1] 袁东辉 , 郭洋 . 火电厂汽轮机异常振动故障排除注意的问 题 [J]. 科技致富向导 , 2011,35 365. 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