摘 要：本文闡述了汽輪機(jī)的原理及應(yīng)用，著重針對(duì)火電廠大型汽輪機(jī)組的蒸汽管路、滑銷(xiāo)系統(tǒng)、對(duì)中狀況以及與發(fā)電機(jī)的軸向定位進(jìn)行了靜態(tài)故障分析，并針對(duì)低周波運(yùn)行、蒸汽參數(shù)變動(dòng)以及超負(fù)荷運(yùn)行三項(xiàng)運(yùn)行期間出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行合理分析，同時(shí)提出了應(yīng)對(duì)措施。

　　關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);應(yīng)用;故障;措施;蒸汽管路;滑銷(xiāo)系統(tǒng);對(duì)中;軸向定位;低周波運(yùn)行;蒸汽參數(shù)變動(dòng);超負(fù)荷運(yùn)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

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-210(2012)

　　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，電力需求逐漸增多，汽輪機(jī)的研究成為了勢(shì)在必行。伴隨著我國(guó)電力的發(fā)展，我國(guó)汽輪機(jī)產(chǎn)品的進(jìn)出口也有所增長(zhǎng)，因此這對(duì)于我國(guó)汽輪機(jī)工業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)難得的沖擊國(guó)外市場(chǎng)的機(jī)遇。然而，由于我國(guó)的汽輪機(jī)行業(yè)是從完全使用國(guó)外技術(shù)到逐步邁到具有自主開(kāi)發(fā)能力的道路上來(lái)的，處于技術(shù)過(guò)渡階段，目前在高端技術(shù)上我國(guó)與國(guó)外大公司仍然有著較大的差距。

　　汽輪機(jī)是一種以蒸汽為工質(zhì)，并將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。它作為原動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代常規(guī)火力發(fā)電廠以及核電站中，一般將除中心公用電站用汽輪機(jī)和船舶用汽輪機(jī)以外的各類(lèi)汽輪機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為工業(yè)汽輪機(jī)，它廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、輕工等領(lǐng)域作驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵及壓榨機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械。在本文中主要僅針對(duì)火電廠所用大型汽輪機(jī)進(jìn)行故障分析并且提出解決措施，對(duì)其他工業(yè)汽輪機(jī)僅作簡(jiǎn)單介紹。

　　1.汽輪機(jī)的原理及應(yīng)用

　　1.1汽輪機(jī)的基本原理

　　汽輪機(jī)是用蒸汽做功的一種旋轉(zhuǎn)式熱力原動(dòng)機(jī)，具有功率大、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少，運(yùn)行安全可靠，調(diào)速方便、振動(dòng)小、噪音小、防爆等優(yōu)點(diǎn)。主要用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、給水泵等。

　　1.2工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用

　　工業(yè)汽輪機(jī)主要應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)汽輪機(jī)主要應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、輕工等領(lǐng)域作驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵及壓榨機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械，也應(yīng)用于造紙、制糖、釀酒、食品、建材、制藥和城市加壓煤氣以及熱電聯(lián)供、利用地?zé)岷偷推肺挥酂岚l(fā)電設(shè)備。

　　1.2.1發(fā)電用工業(yè)汽輪機(jī)

　　①城市集中供熱及熱電聯(lián)產(chǎn)區(qū)域供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)在節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)方面有獨(dú)特的重要作用。

　?、谀茉淳C合利用的節(jié)能機(jī)組能源綜合利用主要指石化、輕工冶金、造紙、食品、建材等行業(yè)的自備電廠，利用工廠生產(chǎn)必備的鍋爐提高壓力，或利用生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢熱發(fā)電。這些機(jī)組一般容量較小。

　　③中小型坑口電站建設(shè)中小型電廠，變送煤為送電，可以減輕對(duì)運(yùn)輸?shù)膲毫蛯?duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的環(huán)境壓力。

　?、芾盎旌先剂习l(fā)電

　　1.2.2驅(qū)動(dòng)用工業(yè)汽輪機(jī)

　?、偈突すI(yè)領(lǐng)城

　　在合成氨、尿素裝置方面，與國(guó)內(nèi)大型合成氨裝置配套的尿素裝置中需采用次高壓抽汽、補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。在乙烯裝置方面，大型乙烯裝置流程中配有大小不等的壓縮機(jī)、泵等10余臺(tái)到30余臺(tái)，它們需配置驅(qū)動(dòng)小型泵的小汽輪機(jī)10多臺(tái)來(lái)驅(qū)動(dòng)。

　?、谑蜔捴啤⑻烊粴庖夯约懊簹饣I(yè)領(lǐng)域大型煉油廠中一般也需配10余臺(tái)驅(qū)動(dòng)用工業(yè)汽輪機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)裂化氣壓縮機(jī)、富氣壓縮機(jī)、主風(fēng)機(jī)、循環(huán)氫壓縮機(jī)等。單機(jī)容量一般在10MW以下。天然氣液化廠的冷凍壓縮機(jī)等需要用較大功率，高速的凝汽式汽輪機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，單機(jī)功率一般在3-20MW。

　?、鄞笮突鹆Πl(fā)電領(lǐng)域用于驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備據(jù)有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析400MW以上大型火電機(jī)組的鍋爐給水泵采用工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益顯著。實(shí)際上國(guó)內(nèi)外通常以300MW為分界線,等于和大于300MW的火電大機(jī)組基本采用凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)鍋爐給水泵。其容量取決于所驅(qū)動(dòng)的給水泵容量,一般單機(jī)容量在3-20MW。

　?、芷渌麘?yīng)用領(lǐng)域機(jī)械驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)在大型鋼廠的高爐鼓風(fēng)機(jī)、焦?fàn)t風(fēng)機(jī)制糖行業(yè)、造紙行業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用也極為廣泛。近年來(lái),工業(yè)汽輪機(jī)的發(fā)展主要是向大功率、高轉(zhuǎn)速、多種汽源余熱利用方向,主要是適應(yīng)大型乙烯裝置中“乙烯三機(jī)”配套用和大型空分裝置以及化纖領(lǐng)域中PTA(精對(duì)二甲苯)用,該類(lèi)汽輪機(jī)功率已達(dá)到60000MW。

　　2.汽輪機(jī)常見(jiàn)故障分析

　　2.1蒸汽管路不合理導(dǎo)致的振動(dòng)

　　法蘭接口明顯錯(cuò)位強(qiáng)制連接或管路布置不合理，作用在汽輪機(jī)上的力和力矩超過(guò)允許值。震動(dòng)異常時(shí)特征是：振動(dòng)與汽輪機(jī)熱狀態(tài)有關(guān)，達(dá)到一定負(fù)荷(溫度)振幅明顯增大，振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速合拍，震動(dòng)信號(hào)中有低頻分量。在汽輪機(jī)前、后部位檢測(cè)軸及軸承座的振動(dòng)，前部震動(dòng)大很可能是進(jìn)汽管路有問(wèn)題，后部震動(dòng)大，大多是排汽管路問(wèn)題所致。

　　2.2汽輪機(jī)滑銷(xiāo)系統(tǒng)裝配、調(diào)整不當(dāng)

　　汽輪機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行時(shí)膨脹受阻，致使轉(zhuǎn)子與汽缸、軸承座的對(duì)中被破壞而引起振動(dòng)，振動(dòng)與汽輪機(jī)熱狀態(tài)有關(guān)，振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速合拍，在前、后軸承座三個(gè)方位測(cè)量振動(dòng)，可判斷哪個(gè)不為導(dǎo)向鍵卡澀。

　　2.3對(duì)中不好

　　2.3.1汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與被驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)中不好

　　汽輪機(jī)單機(jī)試車(chē)振動(dòng)良好，機(jī)組試出現(xiàn)振動(dòng)異常，如振動(dòng)波形有二倍頻諧波，大體上可判定振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子對(duì)中不好所致，檢測(cè)軸承座殼體振動(dòng)，軸向振幅增大表明端面平行度超差，徑向振幅增大通常是不同軸度偏差過(guò)大，不過(guò)往往是兩者同時(shí)存在。

　　2.3.2汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸對(duì)中不好

　　汽輪機(jī)安裝時(shí)若轉(zhuǎn)子與汽缸找中不好，在汽輪機(jī)單機(jī)試車(chē)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常，汽輪機(jī)起動(dòng)過(guò)程中隨著轉(zhuǎn)速和機(jī)內(nèi)溫度的升高，由于動(dòng)、靜體產(chǎn)生碰擦，在軸振動(dòng)振幅增大的同時(shí)還伴有刺耳的尖叫聲，振動(dòng)信號(hào)中有高頻分量，振動(dòng)波形紊亂。

　　2.3.3冷態(tài)對(duì)中符合要求，運(yùn)行時(shí)中心產(chǎn)生偏移

　　振動(dòng)除與2.3.1相同外還與機(jī)組熱狀態(tài)有關(guān)，凝汽式汽輪機(jī)排汽接管運(yùn)行時(shí)溫度高于安裝時(shí)的環(huán)境溫度，若安裝時(shí)預(yù)拉量偏小，運(yùn)行時(shí)排汽接管膨脹使汽輪機(jī)后軸承中心抬高，同時(shí)運(yùn)行時(shí)排缸內(nèi)部處于真空狀態(tài)，排汽缸在大氣壓力作用下使后軸承中心下移。因此，由軸承中心位置變化產(chǎn)生的振動(dòng)與排汽溫度，排汽真空度有關(guān)。

　　2.4汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的軸向定位不符合要求

　　在與汽輪機(jī)直聯(lián)的發(fā)電機(jī)組中，若發(fā)電機(jī)動(dòng)、靜體軸向間隙小于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向膨脹量，運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子膨脹推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)組、靜部分碰擦?xí)r機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)并伴有巨大聲響，造成設(shè)備損壞事故。

　　3.常見(jiàn)問(wèn)題的相應(yīng)措施

　　3.1汽輪發(fā)電機(jī)組，低周波運(yùn)行

　　并網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組，電網(wǎng)周波降低時(shí)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)氣閥開(kāi)度自動(dòng)增大而可能超負(fù)荷運(yùn)行，因此電網(wǎng)周波降低時(shí)，要注意運(yùn)行監(jiān)視，必要時(shí)減負(fù)荷。

　　3.2進(jìn)汽壓力、溫度降低或排汽壓力升高

　　汽輪發(fā)電機(jī)組若要保持原有功率，就得增大蒸汽流量，既使機(jī)組末超負(fù)荷，但有可能因蒸汽流量多大而引起軸向推理增大。因此汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)降低，排汽參數(shù)升高時(shí)，除盡快使進(jìn)、排汽參數(shù)恢復(fù)正常外，必要時(shí)要限制汽輪機(jī)的蒸汽流量。

　　3.3非抽汽機(jī)組，超負(fù)荷運(yùn)行

　　因蒸汽流量過(guò)量增加，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向推力必然隨之增大，如軸向推力超出許用載荷，就很可能致使推力軸承損壞，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生過(guò)量位移。為避免這種故障的發(fā)生，在機(jī)組負(fù)荷接近額定功率的情況下繼續(xù)加負(fù)荷時(shí)，要注意對(duì)推力軸承溫度，轉(zhuǎn)子軸位移以及輪室壓力的監(jiān)視，當(dāng)前兩者中任意一個(gè)接近報(bào)警值時(shí)應(yīng)立即減負(fù)荷。若因裝置特定需要，要求汽輪機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，那也只能是段時(shí)間偶爾為之。如由于裝置運(yùn)行條件改變，汽輪機(jī)不能適應(yīng)新的要求，這種情況下，正確、合理的解決辦法是通過(guò)更新改造來(lái)增加汽輪機(jī)出率。

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