徐勇
中国电建集团江西省电力建设有限公司 江西省南昌市330001
摘要：在火力发电厂中，绝大多数都是以汽轮机拖动发电机来产生电能的，所以汽轮机是现代化工业国家中重要动力机械设备。在日常的运行中，常常由于汽轮机运行中出现事故原因后判断失误或者是由于操作不当而使事故进一步扩大，根据本人多年电建工作经验，现对汽轮机运行中产生的常见故障进行浅析，并在此基础上提出了相应的运行维护措施，仅供参考。
关键词：汽轮机；运行；故障；维护；
引言：汽轮机运行中所涉及的故障原因是非常多的，就运行工况来分，有启动、空负荷 ，带负荷、停机工况，此外汽轮机调峰、运行事故处理、试验等也属于汽轮机运行方面的内容，保证汽轮机安全、可靠、稳定运行是电厂的首要任务，不同的汽轮机有着不同的特点，同一类型的汽轮机也有不同的性能，但总体来看，汽轮机运行都有其内在规律。基于此，有必要进行汽轮机运行方面的一般遵循规律及对常见的故障进行深入了解，一旦汽轮机故障出现，并能够在第一时间内进行有效解决，减少损失，进而实现汽轮机稳定运行和故障的有效处理，提高电厂发电效率。
1汽轮机运行一般规律
1.1汽轮机运行其实就是汽轮机受热稳定的一个过程，汽轮机受热特点：汽轮机在启动、停机、带负荷变化过程中，汽轮机各部件的金属温度都将发生变化，尤其在冷态启动时，各部件的金属温度变化显得更为剧烈，高温度蒸汽与冷的汽缸内接触，此时蒸汽的热量主要以凝结放热的形式传给汽缸内壁，由于凝结放热系数很大，蒸汽压力越高、凝结放热系数越大，汽缸内壁的温度很快就上升到该蒸汽压力下饱和温度，随着汽缸内壁温的升高（当汽缸内壁的温度高于该蒸汽压力下饱和温度时），蒸汽的凝结放热改为对流放热，蒸汽对流放热系数远远低于蒸汽的凝结放热系数且极不稳定，在通常情况下，流速越大对流放热系统越高，流速不变时，对流放热系数变化过大直接使汽缸内壁单向受热不均匀，汽缸内外壁温差Δt增大，导至汽缸内、外壁表面热应力增大，尤其是汽轮机在冷态启动和停机过程中汽缸内、外壁表面热应力交替变化危害更大，（注：汽缸壁外表面的热应力[σ=1/3*а*Δt*E/1-η①]和汽缸壁内表面的热应力[σ=-（2/3*а*Δt*E/1-η）②]；当汽缸材料一定时，即线胀系数а、弹性模量E、泊桑比η为定值，式②中负值表示为汽缸内壁的压应力；式①中表示为汽缸内壁的拉应力），在冷态启动过程中，Δt>0，汽缸内壁表现为压应力，外壁表现为拉应力；停机过程中，Δt＜0，汽缸内壁表现为拉应力，外壁表现为压应力；实践证明，汽缸出现裂纹或损坏，大多数是由汽缸内、外壁表面热应力变化过大所引起的，处于热态的汽轮机若用低温蒸汽（温度低于汽缸金属表面温度的蒸汽）进行启动或汽轮机运行中突然甩负荷时，机组是非常危险的，缘故是甩负荷时蒸汽放热系数很大，汽缸内部受到快速冷却。因此在启动、负荷变化、停机过程中应通过改变蒸汽压力、温度、流量参数等方法来控制蒸汽对金属的放热量以适应机组变工况运行要求，对控制汽缸体和汽缸螺栓热应力、汽缸热变形、汽缸热膨胀、转子热弯曲等运行安全具有重要意义。
2汽轮机运行中常见故障
2.1汽轮机轴承损坏故障：
1)润滑油压过低，流量不够；其原因可能有：主油泵密封环间隙磨损增大，入口滤网脏堵塞，润滑油系统上逆止门关不严密，使部分润滑油通过辅助油泵倒流入主油箱，进入轴承润滑油量少，使轴承得不到有效冷却，回油油温升高，油的粘度下降，润滑油膜难以建立或建产油膜也极不稳定，轴颈与轴瓦之间形成干磨擦。
2)润滑油中断；其原因可能有：主油泵断轴、油系统管道堵塞、油箱油位过低使主油泵不能正常工作等。
3)油温偏高和油温偏低或油质不合格；其原因可能有：油温偏低，会使油膜过厚，油膜承载能力下降，轴承工作不稳定；油质乳化，油中含有机械杂质较多，润滑油中含水成份高，润滑油膜建立不稳定。
4)轴瓦与轴颈的间隙过大；聚积在狭窄的楔形间隙中产生的工作油压建立不起来，一是润滑油从轴瓦与轴颈间隙中流出过快，使油膜厚度减小，建立不稳定
液体磨擦
5)乌金脱落；其原因可能有：大部分是由于轴承体振动过大，导致轴瓦乌金材料因疲劳而脱落，使轴承乌金表面发生大小不一的乌金块状剥落。
6) 汽轮机进水或发生水击；原因可能有：运行操作不当所至。
2.2凝汽器真空下降：
1）凝汽器设备运行好坏，对汽轮机运行安全性和经济性有着很大影响，影响凝汽器运行状况的好坏，主要表现在以下三个方面：即保证达到最有利的真空，凝结水过冷度要小，凝结水的品质合格。
2）凝汽器真空变化分析：
影响凝汽器真空下降因素主要有下述几个方面：
a、循环冷却水进口温度t1的影响：在其它条件相同和冷却倍率不变的情况下，冷却水进口温度越低，其出口温度t2亦越低，因而排汽温率t3，也越低，即凝汽器真空越高，t1决定于供水方式、冷却设备及季节和气候的变化。在直流供水中，进入凝汽器的冷却水温完全取决于自然条件，对循环供水系统，t1除仍受大气温度及相对湿度影响外，还取决于循环冷却塔设备运行维护的好坏。
b、循环冷却水量DW的影响：如果汽机负荷不变（汽机排汽量不变），冷却水温亦不变的情况下，增加冷却水量，即冷却倍率m增大，冷却水温升Δt必然减少，汽机排汽的饱和温度tcos也要降低，从而使凝汽器真空提高。循环冷却水量DW减凝汽器真空下降，循环冷却水量DW减少原因是凝汽器管板被杂草、木块、小鱼等堵塞；冷却水管内侧结垢，流动阻力增大，循环水泵运行故障导至循环水出水量不足。
c、凝汽器传热端差δt的影响：凝汽器传热端差δt的增加，说明冷却水吸收的蒸汽热量越少，使真空降低，凝汽器的传热端差δt减少，说明冷却水吸收的蒸汽热量越大，使真空提高。凝汽器的传热端差δt增加原因是凝汽器冷却管内外表面的不清洁以及管内积聚空气、管内结垢，导至冷却管传热性能下降。
d、凝汽器运行中，如果真空系统连接不严密，空气就会漏入凝汽器中，使真空降低，不仅如此，当真空系统中漏入空气增加时，空气的分压力就会增加，由于空气溶解度与其分压力成正比，使凝结水中含氧量增加，同时，空气的漏入还会使凝结水过冷度增大，因此真空系统不严密对凝汽器工作影响很大，需然漏入空气量很少，但危害很大。凝汽器真空系统不严密原因是处于真空状态下低压抽汽加热器设备及连接管道、排汽缸与凝汽器设备连接，抽真空管道系统法兰结合面等处有泄漏，这些是空气漏入主要途径。
e、汽轮机运行中，凝汽器真空下降，将导致排汽压力升高，排汽温度升高，汽轮机组出力降低；排汽缸及轴承座因排汽温度升高而受热膨胀，导致轴承负荷分配发生变化，引起汽轮机组振动；凝汽器铜管受热膨胀产生松弛、变形，甚至断裂；若保持负荷不变，将使轴向推力增大以及叶片过负荷，排汽的容积流量减少，末级要产生脱流及旋流；同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力，并有可能损伤未级叶片。
2.3汽轮机叶片损坏；是汽轮机运行中经常出现的一种故障，导致叶片受损的主要原因，大部分是运行实际操作不当、负荷过大及汽轮机产生水击等。
3解决汽轮机运行故障的对策
3.1汽轮机轴承受损处理措施
3.1.2 处理要点
a) 运行中发现轴承损坏应立即紧急故障停机。
b) 因轴承损坏停机后，应采取可靠的隔离措施，1）防止汽缸进水；2）投入盘车，防止大轴因受热不均引起弯曲。
c) 轴承损坏后应彻底清理油箱及油系统清洁，损坏严重的轴瓦必须更换，检查轴颈跳动，检查各轴承安装情况，主要有轴瓦面接触，轴承紧力、轴瓦间隙，轴系扬度，轴系中心重新找正。
d）油质重新化验并合格。
3.1.3控制要点
a) 加强汽轮机主油箱油位、润滑油油压的监视，严密监视轴瓦乌金金属温度及回油温度。
b) 辅助润滑油泵备用可靠，并定期试验。确保在备用状态下，性能良好。
c) 油净化装置要定期运行，确保油质合格。
3.2凝汽器运行真空下降处理措施
3.2.1为了保证凝汽器设备在运行中严密性，要定期作真空系统严密性试验，其方法是：在汽机额定负荷的80%～100%情况下,暂时关闭抽汽阀,观察真空下降速度,当抽汽阀完全关闭时,若真空下降速度小于或等于2毫米水银柱/分钟,则认为真空系统严密性良好, 若真空下降速度小于或等于3毫米水银柱/分钟,则认为真空系统严密性合格, 若真空下降速度小于或等于5毫米水银柱/分,则认为真空系统严密性漏气严重,必须进行检查并消除,一般每次试验时间不超过2～3分钟,但总的真空下降值最大不得超过50～70毫米水银柱。
3.2.2检查凝汽器真空系统漏点查找的最有效方法就是在汽轮机停此运行后进行水压试验检漏。其方法是：在作水压试验前（凝汽器的弹簧支座应预先加支撑）
，然后向凝汽器汽侧注水到排汽口的轴封洼窝下处为此，然后利用压缩空气，在水面上形成近0.2～0.3表压力，水就会经不严密处漏出，从而找出漏点，并进行处理好。
3.2.3凝结水过冷度增大处理措施
除了凝汽器中真空下降之外，凝汽器设备工作不正常的另一个现象就是凝结水的过冷却。凝结水的过冷却，对发电厂热力设备的安全性和经济性都是不利的，
这是因为：1）凝结水过冷却后，为了将加热到相应于排汽的饱和温度就要多消耗燃料，特别是在没有给水回热加热系统中，当凝结水过冷1℃，就相当于发电厂的热经济性降低了1%；2）凝结水过冷却，还会增加给水的含氧量，从而对热力设备及管道的腐蚀性作用加大，降低了设备使用的安全性和可靠性。
处理措施：1）保证真空系统的严密性和抽气器工作正常，不仅是维持凝汽器高度真空的重要手段，同时也是防此凝结水过冷却的有效措施；2）监视凝结水位不使其过高，可以利用凝结水泵本身的运行特性，进行低水位运行，即采用泵自动调节运行方式，开大凝结水泵出口阀，在低水位的范围自动调节水量，维持凝汽器在较低的水位下工作。
3.2.4凝结水质不合格处理措施
凝汽器中的凝结水是要打到锅炉重新循环使用的。如凝结水质不良，将使锅炉受热面结垢，传热恶化，不但影响经济性，还可能发生不安全事故，凝结水质不良还会使蒸汽夹带盐分，使汽轮机叶片结盐垢，影响汽轮机运行经济性及安全性，所以运行中必须对凝结水质要经常化验分析，保证凝结质合格。凝结水质不良大部分是由于冷却水漏入凝汽器汽侧所至，冷却管泄漏原因通常是：1）冷却管在管板上胀口不严密，2）冷却管在管板上焊接质量不好，3）冷却管受机械振动、电化学腐蚀和化学腐蚀等产生裂纹。检查漏点的可靠方法是采用荧光粉泄漏法。
处理措施：1）采用木塞或者紫铜块堵死；2）更换新的冷却管。
3.2.5冷却管结垢处理措施
冷却管结垢一般发生在水侧，发生在汽侧的可能性小，在冷却管表面形成沉淀物，主要是冷却水水质不良造成，由于天然水中都含有有机物质和无机物质，这种物质沉淀在冷却管内表面上，如果水中含有大量盐类（钙和镁）时，这种沉淀将在冷却水管内表面结成坚硬的水垢，影响传热。
处理措施：对凝汽器进行定期清理，使之保持清洁状态，以保证凝汽安全经济运行。
结束语
汽轮机在现代工业生产中的应用非常广泛，其运行故障直接降低了自身运行的稳定性，并对电网造成较大影响。对此，汽轮机运行管理及维护人员只有在了解汽轮机运行原理的基础上，加强设备常见故障正确分析和处理方法，并规范操作对其进行处理，这样才能有效地提升汽轮机运行质量，保进汽轮机可靠、稳定、高效运行。
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