火力发电厂汽轮机常见故障分析及维修措施研究

1 火力发电厂汽轮机的作用分析

火力发电厂中的汽轮机是电力生产的核心设备之一。它的主要作用是将锅炉产生的高温高压蒸汽的热能转化为机械能。这一转化过程是通过蒸汽推动汽轮机叶片旋转来实现的，进而带动与汽轮机相连的发电机转动，最终产生电能。

汽轮机通常由高压缸、中压缸和低压缸组成。蒸汽在经过这些缸体时依次做功，释放能量，实现能量的高效转化。具体来说，蒸汽首先进入高压缸，推动叶片旋转并做功，随后进入中压缸和低压缸继续膨胀做功。在低压缸中，蒸汽最终将剩余的热能转化为机械能。完成做功后的低压蒸汽被排入凝汽器中，通过冷却水的作用将蒸汽冷凝为水，冷凝后的水被再次输送回锅炉，进行循环使用。

汽轮机的工作效率和稳定性对整个发电过程至关重要。它不仅是热能转换的关键环节，还直接决定了电厂的输出功率，对能源的高效利用和排放控制起着至关重要的作用。此外，汽轮机还需要适应电厂负荷变化、调峰调频等复杂工况，确保电力生产的稳定和安全。

因此，在火力发电厂中，汽轮机承载着将高温高压蒸汽的能量有效转化为转轴机械功的任务，是实现电能转换和输出的关键环节。随着能源需求的不断增长和环保要求的日益严格，提升汽轮机的运行效率、降低能源损耗、延长设备寿命已成为现代火力发电厂面临的重要课题。

2 火力发电厂汽轮机常见故障分析

2.1 叶片故障

汽轮机运行时，蒸汽携带的杂质颗粒会对叶片产生冲刷磨损。尤其在长时间运行且蒸汽品质不佳的情况下，叶片表面材料逐渐被侵蚀，导致叶片厚度减薄、型线改变。例如，当蒸汽中的固体颗粒含量超标，经过叶片时，如同砂纸打磨，持续作用使叶片磨损加剧。一方面，叶片长期承受蒸汽冲击力、离心力以及振动应力等复杂载荷。若叶片材料存在缺陷，如内部有微小裂纹，在交变应力作用下，裂纹会逐渐扩展，最终导致叶片断裂。另一方面，汽轮机在启停过程中，温度变化剧烈，叶片热胀冷缩不均匀，产生热应力，也可能引发叶片断裂。比如，机组频繁启停，叶片反复经历温度冲击，增加了断裂风险。

2.2 转子故障

制造过程中转子质量分布不均，或者运行中转子部件磨损、腐蚀、结垢等，都会破坏转子的动平衡。例如，转子上的叶轮结垢，使得局部质量增加，在高速旋转时产生不平衡离心力，引起机组振动。汽轮机在启动或停机过程中，若暖机不充分、操作不当，导致转子受热或冷却不均匀，就会产生热弯曲。此外，机组发生强烈振动时，转子与静止部件发生碰撞，也可能造成转子弯曲。像机组启动时升速过快，未达到规定暖机时间，转子易出现热弯曲。

2.3 轴承故障

润滑油中混入杂质，如金属碎屑、灰尘等，在轴承运转时，杂质会嵌入轴承表面，加剧摩擦磨损。同时，长期运行中，轴承与轴颈之间的相对滑动也会导致正常磨损。例如，润滑油过滤系统失效，杂质进入轴承，加速了轴承磨损。润滑油量不足、油质恶化、冷却系统故障等都可能导致轴承温度升高。当轴承温度过高时，会使润滑油黏度下降，油膜变薄甚至破裂，进一步加剧轴承磨损，严重时可能引发烧瓦事故。比如，冷却水管堵塞，无法有效带走轴承产生的热量，导致轴承温度持续上升。

3 汽轮机常见故障维修措施

3.1 叶片故障维修

对于轻微磨损的叶片，可以采用表面修复技术，如电刷镀、热喷涂等。电刷镀是在叶片磨损表面沉积一层

金属镀层，恢复叶片尺寸和表面性能。热喷涂则是将金属或陶瓷等材料加热熔化后，喷涂到叶片表面形成涂层。

对于磨损严重的叶片，应考虑更换新叶片。新叶片需严格按照设计要求制造，确保材料性能和尺寸精度。

若叶片断裂，需立即停机。首先对断裂叶片进行详细检查，分析断裂原因。对于因材料缺陷导致的断裂，更换符合质量标准的新叶片，并对同批次叶片进行全面探伤检查。在更换叶片时，要严格按照安装工艺要求进行操作，确保叶片安装牢固，叶根与轮槽配合紧密。

3.2 转子故障维修

通过动平衡试验确定转子不平衡量的大小和位置。常用的动平衡方法有单面平衡和双面平衡。单面平衡适用于轴向尺寸较小的转子，在一个校正平面上添加或去除质量块来平衡离心力。双面平衡则用于轴向尺寸较大的转子，需要在两个校正平面上进行平衡操作。例如，采用配重法，在转子的不平衡位置相对应处添加适当质量的配重块，使转子达到动平衡状态。

对于轻微弯曲的转子，可以采用热校直或机械校直方法。热校直是利用局部加热使转子弯曲部位产生塑性变形，从而校直转子。机械校直则是通过在转子弯曲部位施加反向力，使转子恢复直线状态。对于弯曲严重的转子，需将转子送回制造厂家进行修复或更换新转子。在修复或更换转子后，要进行全面的动平衡试验和探伤检查，确保转子质量。

3.3 轴承故障维修

当轴承磨损较轻时，可以对轴承表面进行研磨修复，去除表面的划痕和磨损痕迹，恢复轴承与轴颈的配合精度。对于磨损严重的轴承，应更换新轴承。在更换轴承时，要选择合适的轴承型号，并严格按照安装工艺进行安装。同时，要对润滑油系统进行全面检查和清洗，确保润滑油清洁无杂质。

首先检查润滑油系统，确保润滑油量充足、油质良好。若润滑油量不足，应及时补充；若油质恶化，需更换新的润滑油。检查冷却系统，清理冷却水管中的堵塞物，确保冷却水流正常。同时，检查轴承与轴颈的配合间隙，若间隙过小，应进行适当调整。此外，还需检查轴承的安装是否正确，有无偏斜等情况。

3.4 汽轮机油系统故障维修

油压不稳可能是由于油泵性能下降、油管路堵塞或泄漏等原因造成。首先，应检查油泵的工作状态，若油泵磨损严重或性能不达标，应及时更换。同时，对油管路进行全面检查，清理堵塞物，修复泄漏点，确保油路的畅通和密封性。在维修过程中，还需注意调整油压控制阀，使油压保持在规定范围内。

油质恶化主要表现为润滑油中杂质含量超标、黏度下降等。这可能是由于润滑油长时间使用、冷却水泄漏或密封不严等原因造成。对于油质恶化的维修，首先应对润滑油进行取样化验，分析油质恶化的原因。若油中杂质含量超标，应对润滑油系统进行全面清洗，更换新的润滑油。同时，检查冷却水系统和密封部件，确保无泄漏和污染。在维修后，还需定期对润滑油进行化验和更换，确保油质良好。

4 结束语

火力发电厂汽轮机常见故障包括叶片故障、转子故障和轴承故障等，每种故障都有其特定的产生原因。通过对这些故障的深入分析，采取针对性的维修措施，如叶片磨损修复与更换、转子不平衡校正与弯曲修复、轴承磨损维修与温度过高处理等，可以有效保障汽轮机的正常运行，提高火力发电厂的发电效率和供电可靠性。

参考文献：

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