电厂汽轮机常见故障与对策探讨

引言

汽轮机作为发电厂的核心设备，其运行稳定性直接关系到发电厂的安全性与经济性。一旦汽轮机发生故障，会威胁机组安全运行，导致非计划停机。

1 汽轮机基本构造

汽轮机是通过蒸汽膨胀转化为机械能的设备。汽轮机的蒸汽室是主要的能量转换区域，高温高压的蒸汽进入，并通过多个喷嘴分配至各级转子叶片进行膨胀做功。蒸汽室旁边为导汽管，其作用是引导蒸汽流向各级转子，确保蒸汽能够均匀分配并有效驱动叶片。转子部分是汽轮机的重要组成部分，通过蒸汽的膨胀和做功产生机械能。转子由一系列的叶片组成，这些叶片安装在转轴上，通过转动将热能转化为机械动力，驱动发电机或其他设备。此外，汽轮机还有上、下排气口，这些排气口用于将蒸汽排出系统，完成蒸汽的循环流动。法兰则是汽轮机各部件之间的连接部位，确保蒸汽系统的密封性和完整性。

2 电厂汽轮机常见故障

2.1 设备磨损与老化

汽轮机转子、叶片长期在高速旋转及高温高压蒸汽冲刷下，极易出现磨损现象。叶片表面的冲蚀会降低其气动性能，影响蒸汽能量转换效率，严重时甚至可能导致叶片断裂，危及机组安全运行。轴承作为支撑转子的关键部件，在长期运行过程中，由于摩擦、振动等因素，磨损问题也较为突出。磨损后的轴承间隙增大，会引起转子的振动加剧，进一步加速设备的损坏。汽缸、汽封等部件随着运行时间的增加，会出现密封性能下降的情况。汽封泄漏不仅造成蒸汽能量的浪费，还会使汽轮机效率降低，同时，泄漏的蒸汽可能进入轴承座，影响润滑油质，缩短轴承使用寿命。

2.2 振动故障之转子热变形

转子热变形的产生与温度分布不均和材料热应力密切相关。机组启动或负荷变化过程中，转子受热不均匀会导致局部膨胀差异，进而引发弯曲变形某案例机组暖机阶段 2#轴承振动值急剧上升，这可能与转子热变形有关。暖机过程中，若蒸汽温度或流量控制不当，转子内外温差过大，易形成热应力集中。材料在高温下的热膨胀系数差异导致其变形。长期热变形会加剧振动，造成转子永久性弯曲或裂纹，严重影响机组安全运行。为减少热变形的影响，需优化启动过程中的温差控制策略，确保蒸汽参数平稳变化，采用耐高温材料以降低热应力，同时实时监测转子温度分布和振动特征，以便及时发现并纠正热变形问题，保障机组稳定运行。

2.3 汽缸变形或者移位

电厂汽机组成中，汽缸是重要的组成部分之一，若汽缸发生变形或者移位的情况，就会造成电厂汽机的振动故障发生。诱发汽缸变形的因素有很多，如：高温高压下的热应力、长期运行中的磨损和腐蚀等。诱发汽缸移位的因素也有很多，如：安装不当、基础松动或地基沉降等。针对汽缸变形或移位引起的振动故障的诊断和修复，可以采取以下措施：其一，检查汽缸状态。对汽缸进行详细的检查，包括外观、内部结构和连接部位等，以确定是否存在变形或移位问题。其二，调整汽缸位置。如果发现汽缸移位，需要对其进行重新定位和调整，确保与基础和其他部件的紧密连接。其三，加强汽缸的维护和保养。定期对汽缸进行维护和保养，包括清洁、润滑和紧固等工作，以延长其使用寿命并减少故障发生的可能性。

3 电厂汽轮机常见故障的解决对策

3.1 改善配汽方式

3.1.1 优化配汽机构设计

传统配汽机构往往存在蒸汽分配均匀性欠佳的问题，致使部分汽轮机叶片无法充分利用蒸汽能量，做功效率大打折扣。为此，引入先进的调节阀与喷嘴组设计理念至关重要。通过采用多阀联合调节技术，依据汽轮机实时运行工况，借助精准的控制系统，动态且精确地调控各个调节阀的开度，确保进入汽轮机的蒸汽能够均衡、高效地分配至各级动叶栅。如此，蒸汽热能得以充分释放，有效削减因蒸汽分配不合理引发的能量损耗，进而全方位提升汽轮机的整体热效率，为机组高效运行筑牢根基。

3.1.2 采用滑压配汽技术

相较于传统的定压配汽模式，滑压配汽技术彰显出卓越的适应性与灵活性，尤其在应对机组变负荷运行需求时优势显著。在机组低负荷工况下，滑压配汽可适时适度下调主蒸汽压力，促使蒸汽流量与当前负荷精准匹配，巧妙规避蒸汽节流过程中的能量损失；而当机组处于高负荷运行区间时，又能合理上调主蒸汽压力，切实满足发电功率需求。这种依据负荷动态调整压力的策略，不仅减少了调节阀频繁动作带来的节流磨损，延长了设备使用寿命，又优化了汽轮机内部的热力循环流程，提升了能源转换与利用效率，降低了运行成本，为电厂经济效益提升注入强劲动力。

3.2 热变形控制措施

虽然汽轮机组运行过程中的热变形难以完全避免，但是采用科学合理的控制措施可以有效降低其对机组振动的影响。首先，建立机组启动温差监控体系。机组启动过程中，蒸汽温度、转子表面温度的差异是导致热应力的主要因素，可在机组关键部位布置高精度温度传感器，实时监测转子、气缸及蒸汽管道的温度分布。结合历史数据与运行经验，制定差异化的启动曲线，确保蒸汽温度变化速率与转子热膨胀速率相匹配。例如，启动阶段将主蒸汽温升速率控制在 1.5^∘C ·min-1 以内，同时将暖机时间延长至120min ，能有效减少转子热弯曲。其次，采用热膨胀系数低、抗蠕变性能优异的合金材料制造转子和关键部件，有效降低热应力集中。例如，用新型镍基合金代替传统 CrMoV 钢，可提升转子在高温环境下的稳定性。最后，优化气缸保温层设计，采用多层复合保温材料，减少热量散失，确保温度分布均匀。对于已发生热变形的转子，可在停机后利用激光校正技术修复，恢复其几何精度。

3.3 制定预防性维护策略

制定预防性维护策略，对电厂汽机的安全稳定运行起到至关重要的维护作用，在降低故障率的同时，还能够延长设备的使用寿命。在这一过程中需要有完善的预防性维护体系作为支撑，对摩擦振动故障的发生能够有效预测。比如，结合设备的环境因素、运行参数以及对历史故障数据的分析，可以对故障预测模型构建，依据模型预测结果准确发现故障发生的原因、位置等重要信息，从而第一时间采取针对性措施妥善处置。另外，为了提高轴承稳定性和系统阻尼，应当防止油膜失稳的情况发生，可以适当增加负载和对比压，降低轴承宽度，降低润滑油黏度。除此之外，出现气流震荡的情况也比较普遍，这就需要设计人员通过对反漩涡技术对流体的轴向运行进行适当干扰，让流体失稳接线转速得以提高。还可以对轴承轴径的偏心率适当增大，降低振动幅度。

结语

文章通过对汽轮机运行优化策略的深入探讨，分析了其运行过程中常见的故障及相应的解决措施。此外，智能控制技术和故障预测手段的应用为汽轮机的优化运行提供了强有力的支持，不仅能显著提高能源利用效率，还能延长设备使用寿命，减少运营成本。在未来的发展中，随着科技的不断进步，还应积极探索新的优化技术和方法，进一步推动汽轮机运行优化工作向更高水平迈进，助力电力行业的可持续发展。

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