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汽轮机流通部分故障诊断方法的分析

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：王守涛

[导读] 摘要：电能作为人们生活和社会生产活动中必不可少的能源，随着社会经济的发展其消耗量也随之增加，为满足正常社会生产和人们的生活，就需要保持供电的稳定和持续性。

        （天津泰达能源发展有限责任公司天津 300450）
        摘要：电能作为人们生活和社会生产活动中必不可少的能源，随着社会经济的发展其消耗量也随之增加，为满足正常社会生产和人们的生活，就需要保持供电的稳定和持续性。对于热电行业而言，需要保证汽轮机运行的稳定，尤其是对汽轮机流通部分进行严格的检验和故障诊断，确保汽轮机流通部分的安全运行，避免发生故障影响到汽轮机的整体运转。本文就汽轮机流通部分故障诊断方法进行简单分析。
        关键词：汽轮机；流通部分；故障诊断；具体方法
        引言：
        汽轮机作为热电厂的主要原动机，其运行的安全和平稳状况直接影响到了火电厂的产能和电能质量，尽管电能产业朝着多元化方向发展，但火力发电依旧占据着相当大的比重，在今后相当长的一段时间内会居于电力产业的主导地位。对于火力发电厂而言，汽轮机的运行状况直接影响到了发电厂的效率和供电的稳定性。汽轮机长期处于高负荷的工作状况，尤其是流通部分更是汽轮机故障的高发区域，提升汽轮机流通部分故障诊断的准确率就显得至关重要了。
        1.汽轮机的工作原理分析
        1.1 汽轮机工作原理分析
        汽轮机作为火力发电的重要原动机，将热能产生的蒸汽转化为旋叶转动的机械能，产生相应的电能，可以说汽轮机具有极高的单机功率，具有较长的使用寿命，其工作原理可以概括为蒸汽透平，火力发电通过大量煤炭的燃烧产生热量，使得热电厂中的水转化为水蒸汽，蒸汽流进入到汽轮机的内缸中后按照循环路线推动汽轮机中的动叶和喷嘴进行工作，充分利用蒸汽中的热能并将其转化为旋转机械能。尽管在转化过程中造成一定能量的消耗和浪费，导致能量转化率与机械能转化率存在一定的差异，但整体而言汽轮机在火力发电中发挥着巨大的作用[1]。
        1.2 汽轮机故障诊断的发展历程简述
        汽轮机作为火力发电中的主要原动机，起到了热能与机械能之间的转化作用，其运行的安全和稳定状况直接影响到了电力安全和供电稳定持续，长时间的高负荷状况以及较差的运行环境使得汽轮机的故障十分普遍，对于火力发电的效率和质量产生了一定的影响。经过大量的检修实践积累后，可以发现汽轮机绝大多数的故障都发生在了汽轮机的流通部分。根据承压的差异，可以将汽轮机的流通部分划分为高压部分、中压部分以及低压部分，这样的递减承压布置，可以最大效率的转化热能，保证火力发电的稳定性[2]。
        早期受到检查方式和设备的限制，对汽轮机故障的诊断大多依赖于维修人员的主观判断结果，仅仅依靠维修经验的积累无法保证汽轮机故障诊断的准确率，同时还消耗了大量的时间和成本。随着学科技术的进步与革新，信息化和智能化技术在汽轮机故障诊断中不断深入应用，保证了汽轮机故障诊断的准确率。尽管相比于其他发达国家的火力发电行业我国的火力发电还存在些许的疏漏，但随着经济的发展和技术的进步，我国的汽轮机故障诊断效果也会愈发理想。
        2.汽轮机流通部分的故障类型
        其中渐变型故障是指流通部分的通道长期磨损或者结垢导致的出力降低和机组下降，突发型故障则是指通流面积突变导致的叶片断裂或者脱落等，结合以往的汽轮机流通部分故障案例可以将其分为以下几种类型：
        2.1 流通部分的腐蚀与磨损和结垢故障
        汽轮机在长期的运行过程中难免会受到蒸汽的腐蚀和磨损，火力发电的本质是物理中能量的转化，将热能转化为机械能，这一过程中需要通过水蒸汽推动旋叶转动来完成，蒸汽中夹杂着一定量的氧化颗粒物，随着蒸汽的流动这些颗粒物流动到了汽轮机的整体构造中，对流通部分造成了腐蚀与磨损；而蒸汽中盐类物质的结晶和析出，会产生一定的结垢，依附于流通部分，影响到汽轮机的工作效率，降低汽轮机中的蒸汽压力，导致火力发电的电能生产效率也随之下降[3]。

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        2.2 机械断裂或脱落导致的流通部分故障
        汽轮机流通部分长期承受高压高热的侵蚀，构件中的金属物质在长期的磨损后发生了疲劳性损坏，表面产生了裂纹，并随着热力作用的影响，发生率机械断裂或者脱落，常常表现为动叶或者静叶的断裂和脱落，故障会使得汽轮机工作效率降低或者停止，需要采取及时的更换或者维修措施。
        2.3 阀门门芯脱落以及门杆断裂故障
        对于汽轮机而言，流通部分的阀门门芯脱落或者门杆断裂故障的成因较为复杂，与阀门和门杆的材料材质、加工工艺、加工情况及阀杆应力基桩状况都有着直接的联系，同时还与汽室设计、管道布置等因素有关，这需要在实际的诊断过程中进行逐一排查。
        3.汽轮机流通部分的故障诊断方法
        根据汽轮机的故障案例和诊断经验可以将汽轮机流通部分的故障分为渐变型故障以及突发型故障两种，两种故障的诊断都可以从热力学参数的诊断入手来判断具体的故障，随着信息技术和检验技术的进步与革新，检查和维修技术人员可以借助各种先进的监控设备和检查设备，对故障的类型进行直观的判断或者对热力参数进行收集对比，分析出相应的故障类型，为后续的维修工作提供准确的参考依据[4]。
        3.1 汽轮机流通部分故障的现场勘察和诊断
        汽轮机的内部构造较为复杂，多样化的构成原件和设施使得汽轮机的故障诊断工作难度系数较大，根据汽轮机流通部分故障的严重程度将其分为渐变型故障和突发型故障。但大多数的故障都有着明显的外在表现，可以从流通部分的机械锻断裂、脱落或者表面结垢等状况进行故障的判断。长时间处于恶劣的工作环境之下，汽轮机需要承受高温和高压的侵蚀与危害，在将蒸汽热能转化为机械动能的过程中，流通部分的各个构件都需要承受巨大的压力，任何一个环节的故障都会影响到汽轮机的工作效率和状况，这对于经验丰富的技术人员来说十分简便，可以到汽轮机流通现场进行勘察和诊断，对于流通部分存在的裂缝、断裂和脱落等现象进行准确的判断和分析，确定相应的故障类型，为后续的更换或者维护提供准确的数据支持[5]。
        3.2 汽轮机流通部分故障的热参数对比分析
        网络信息技术的飞速发展使得电热厂的管理和监控体系更加完善，对故障的预警和诊断也有着积极的推动作用，借助网络信息技术和监控技术，可以对热电厂的运行状况进行实时监控，尤其是对汽轮机的工作状态进行全方位的监控和管理，一旦出现故障可以将预警信息及时的传递给技术人员，确定故障位置后对故障类型进行判断。在缺少明显的外在表现时，可以通过热参数检测仪器对流通部分的热参数进行准确的收集和判断，在相同负荷条件下的热参数会将故障的类型清晰的呈现出来。
        3.3 汽轮机流通部分故障的具体效率对比
        如果汽轮机流通部分发生故障，那么热电厂的整体生产状况也会受到相应程度的影响，对于汽轮机而言，如果流通部分发生故障，那么就可以对负荷相同条件下的流通部分进行具体效率的对比，确定故障的详细发生范围和故障的类型，避免故障的进一步扩大，影响到热电厂的正常生产活动。
        4.结束语
        汽轮机的正常平稳运转是热电厂安全生产的重要保障，也是供电系统持续平稳运行的有力支撑，但长期的负荷运转使得汽轮机流通部分故障率极高，为提升流通部分故障的诊断有效性，就需要采取现场看勘察、热参数对比以及流通部分具体效率对比等方式，正确诊断出故障类型，并采取针对性的处理和维护措施，保证汽轮机的安全运转。
        参考文献：
        [1] 罗霄.研究汽轮机通流部分的故障诊断方法[J].建材与装饰.2019(21):189-190.
        [2] 张馨月.关于汽轮机通流部分故障诊断方法的思考[J].黑龙江科技信息.2019(05):81.