汽轮机常见故障分析和措施方案

«汽轮机设备故障诊断》

常见故障分析

一、汽轮机原理简介

汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，具有功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等优点。主要用于驱动发电机、压缩机、给水泵等，

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在炼油厂还可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可

以综合利用热能。

一列喷嘴叶栅和其后面相邻的一列动叶栅构成的基本作功单元称为汽轮机的级，它是蒸汽进行能量转换的基本单元。蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程，是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅中转换为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械功。具有一定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增加，将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴叶栅喷出的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶流道中继续膨胀，改变汽流速度的方向和大小，对动叶栅产生作用力，推动叶轮旋转作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转换。排汽离开汽轮机后进入凝汽器，凝汽器内流入由循环水泵提供的冷却工质，将汽轮机乏汽凝结为水。由于蒸汽凝结为水时，体积骤然缩小，从而在原来被蒸汽充满的凝汽器封闭空间中形成真空。为保持所形成的真空，抽气器则不断的将漏入凝汽器内的空气抽出，以防不凝结气体在凝汽器内积聚，使凝汽器内压力升高。集中在凝汽器底部及热井中的凝结水，通过凝结水泵送往除氧器作为锅炉给水循环使用。

只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机叫单级汽轮机。由几个单级串联起来叫多级汽轮机。由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高，高压蒸汽经多级叶轮后能量既充分得到利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。这就是采用多级汽轮机的原因。

汽轮机包括汽轮机本体、调节保安装置及辅助设备三大部分。

二、汽轮机常见故障

（一）、不正常振动

汽轮机是高速旋转机械，因此运行中总是存在不同程度、方向的振动，凡是限定范围内的振动不会对设备造成危害，是允许的。但由于各种原因，机组运行过程尤其在试运行时会出现振动异常，固然产生不正常振动的原因很多，振动异常大多是安装不合要求及运行维护不当引起的。由于汽轮机转子在厂内进行了高速动平衡，并经空负荷运转合格后出厂，所以除进行了修理、更换过零件或已产生永久弯曲变形的转子外，一般汽轮机转子无须复校动平衡。汽轮机和机组起动、运行过程出现振动异常，主要从上述两方面查找原因，根据振动特征借助频谱仪或其它实时分析器进行测试、分析, 判明原因并加以解决。

1、安装或检修质量不良

原因如下：二次灌浆浇注质量不好，支座（底盘）与基础贴合不紧密；管道法兰接口明显错位强制连接或管路布置不合理，作用在汽轮机上的力和力矩超过允许值；汽轮机滑销系统装配、调整不当；对中不好；轴承装配出现问题；汽轮机与被驱动机的轴向定位不符合要求

2、运行操作问题

原因如下：轴承工作状态不良，如轴承润滑油量不足，油质不合格油温过低，轴承间隙过大等；蒸汽中带水，进汽温度急骤下降, 形成水冲击，机组强烈振动并伴有沉闷的轰鸣声；蒸汽品质不良，通流部分结垢、腐蚀；凝汽式汽轮机真空降低使排汽温度升高，转子热态对中改变引起振动等

3、发电机设备缺陷

（二）、转子轴向位移过大及汽轮机水冲击

在高参数，大容量汽轮发电机组中，轴位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两项最重要的技术参数，也是两项重要保护。目前，由于许多机组的轴系机械安装零位和监测保护系统的电气零位不统一，经常发生检修后的机组因胀差、位移监测系统传感器的零位锁定不当，使该系统在机组启动后，测量误差较大，甚至无法正常监测和投入保护，只能停机处理。因此，检修后机组的轴位移、胀差传感器的零位锁定是直接影响机组启动后，胀差、位移监测系统能否正确反映汽轮机组的动静间隙，从而可靠投入保护的一项重要工作。

胀差、位移监测系统都是利用涡流传感器的输出电压与其被测金属表面的垂直距离在一定范围内成正比的关系，将位移信号转换成电压信号送至监测仪表，从而实现监测和保护的目的。

机组运行时，引起汽轮机转子轴向位移增大的原因一般有：

1、负荷或蒸汽流量增加；

2、通流部分损坏；

3、通流部分结垢严重；

4、推力瓦块磨损；

5、汽轮机水冲击；

6、汽轮机排汽压力升高（凝汽式汽轮机为凝汽器真空降低）；

7、汽轮发电机组中发电机转子串动。

（三）、油系统故障

汽轮机必须设置油系统，其作用主要是供给机组各轴承润滑油, 使轴颈和轴瓦之间形成油膜，以减少摩擦损失，同时带走由摩擦产生的热量和由转子传来的热量；供给动力驱动、调节系统和保安装置用油；供给油密封装置密封油以及大型机组的顶油装置用油。供油系统必须在任何情况下都能保证可靠用油，否则会引起轴瓦乌金的损坏或熔化，影响动力控制，严重时会造成设备的损坏事故。

汽轮机组的油系统是由贮油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、安全阀、止回阀、调压阀、控制阀以及高位油箱、蓄压器、油管路等组成。

油系统常见故障有：

1、压力油油压偏低

压力油意外泄漏；电动油泵转向不对；油箱油位过低，不仅油泵出口油压降低，而且油压波动；系统配置缺陷；机组正常用油量大于泵的额定流量，造成油压降低。

2、主、辅油泵切换困难

自带主油泵的汽轮机，起动过程中达到切换转速后，停用辅助油泵机组无法继续运行。

3、漏油

部件装配、油管路装接时操作不符合要求，造成密封不良；机组运行中因密封件磨损等原因引起的漏油，

4、油管路振动

（四）、调节保安系统故障及排除

在炼油化工行业中，汽轮机大多用作原动机驱动压缩机、机泵等，为了节约能源，汽轮机的效率都是根据在一定转速下进行设计。当转速变化很大时，会使汽轮机严重地偏离设计工况，使效率降低。为此需要将汽轮机稳定在一定转速，汽轮机控制调速系统的目的是为了满足这个要求。它根据汽轮机的转矩和转速相应变化的关系，利用转速变化作为讯号来进行调节。当转速有一个很小的变化时，调速系统能自动地改变汽轮机的进汽量，使汽轮机的功率和负荷相适应，从而使转速不发生很大的变化。汽轮机的调速控制系统由起动装置、安全装置、保安装置、调速器、监视装置组成。

调节保安系统常见故障：

1、速关阀开启不正常

操作不当引起的速关阀不能正常开启；油缸内泄漏引起的速关阀不能开启；阀杆结垢，阀杆弯曲等引起的速关阀开启不正常

2、速关阀油缸漏油

密圭寸圈装配不到位起不到密圭寸作用；装配时阀杆与密圭寸件套筒

不同心或因阀杆弯曲阀杆与套筒接触，引起阀杆拉毛而损伤密封圈, 致使油缸漏油。

3、错油门滑阀故障

4、二次油压高频振荡

汽轮机不能正常起动；电液转换器故障