汽轮机常见故障检修分析

汽轮机常见故障检修分析

摘要：在我国火力发电领域之中，汽轮机属于关键的、不可替代的机械设备，其作用十分重要，而且本体有着复杂的内部结构，如果汽轮机的本体出现故障，

且没有得到及时解决，那么整个汽轮发电机组的运行安全性将大大下降，甚至引

发安全问题，导致火力发电厂蒙受巨大损失。基于此，本文先阐述汽轮机的构造

以及工作原理，然后分析汽轮机本体在运行过程中的常见故障，最后结合常见故

障类型，给出相应的故障检修策略。

关键词：汽轮机；汽轮机本体；常见故障；故障检修。

现如今，我国的发展对于电力的需求持续攀升，目前火力发电仍属于我国电

力能源的一个主要来源，在火力发电过程中离不开对汽轮发电机组的运用，因此

汽轮机是否能够安全稳定运行，需要得到相关单位以及工作人员的高度重视。汽

轮机内部结构相对复杂，因此其常见故障的产生原因也各不相同，在开展故障检

修工作的时候，必须做到具体问题具体分析。

一、产生汽轮机故障原因

1、汽轮机结构

目前国内大型汽轮机组，其分别设计为高压缸、中压缸以及低压缸，均为双

层缸结构。汽轮机本体由转动部分（转子）和静止部分（静体和静子）两部分组成，转动部分主要部件包括动叶片、叶轮、主轴、联轴器以及相关紧固件等旋转

部件；静止部分主要部件主要包括汽缸、蒸汽室、喷嘴、隔板、隔板套（反动式

为静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、滑销系统、机座以及相关紧固件等。滑销

系统由横销、纵销、立销、角销、斜销等组成，高压和中压进汽管道需要和汽缸

严密连接，同时设置盘车装置以及疏水装置。由于本体内部的构件较多，因此汽

轮机的内部结构较为复杂。

如果汽轮机长周期运行，随着设计、制造、安装检修质量、基础沉降等原因，会造成内部材料变形、轴系中心偏移等情形，从而引起动静部件之间相互产生摩擦，叠加检修人员如未及时对汽轮机本体进行检修、维护以及故障排查，那么极

易出现问题，最终会导致汽轮机出现严重的损伤[1]。

2、汽轮机的工作状况

汽轮机属于一种热力原动机，其运行主要依赖于蒸汽动力，利用喷嘴、动叶

等部件完成能量的转换，将蒸汽热能转化为机械能。有着运行过程安全系数高、

效率高、功率大、低损耗等一系列优势。当前在我国火力发电厂之中，得到了广

泛应用。

汽轮机在启动之后，转子处于高温介质中，并且高速旋转，因此承受着叶片、叶轮、主轴本身质量离心力所引起的巨大应力，以及由于温度分布不均匀引起的

热应力，同时不平衡质量的离心力，还会引起转子振动。蒸汽作用在动叶栅上的

力矩通过转子的叶轮、主轴和联轴器传递给发电机，因此必须在汽轮机运行的过

程中，必须严格加强运行状态监视。

二、汽轮机本体存在的常见故障分析

1、振动故障

振动故障属于汽轮机本体之中的常见故障，而且该故障很容易被检修人员忽视。汽轮机本体产生故障的原因较为复杂，引起振动的原因也是多种多样，但是

在大部分情况下，造成振动故障的主要原因是转子质量不平衡。其次，常见的低

频振荡，就是因为轴承的油膜出现了自激振荡，以及转子的间隙出现自激振荡。

油膜的振荡原因为汽轮发电机在轴承油膜上高速旋转的同时，丧失了自身的动力

稳定性。而转子间隙自激振荡产生的原因，则是汽轮机转子径向在圆周内部的间

隙不均匀，造成自激振荡产生。除此之外，汽轮机本体出现异常振动的原因，还

包括摩擦振动、转子在受热后变形等[2]。

2、叶片故障

汽轮机的叶片很容易出现腐蚀、锈蚀、损坏等问题，同样也极易造成故障。

由于汽轮机长时间高速运行，导致其中的零部件出现磨损，或者因为水蒸汽的作用，使叶片出现蚀损。要想保证汽轮机高效工作，必须关注末几级长叶片，该零

部件在汽轮机投入高速运行之后，由于蒸汽、振动等带来的影响而出现蚀损，导

致其运转效率下降。检修人员在开展维修工作的时候，往往会忽视对末几级长叶

片的检修，进而使得被蚀损的末几级长叶片难以稳定地使汽流运转，甚至产生汽

流激振，造成较大的振动故障。

3、膨胀不畅故障

汽轮机内部之所以出现膨胀不均匀问题，是因为汽缸的膨胀受阻或者存在汽

缸受热不均匀现象。在上述情况出现之后，轴承的位置以及标高会出现变化，进

而导致汽轮机转子中心出现变化。与此同时，汽轮机的轴承支撑刚度会显著减弱，轴承的载荷被改变，尤其在汽轮机启、停机的时候出现两只轴瓦标高一个上抬、

另一个下降的现象，其温度也出现了大幅度的变化，甚至引发动静部分的摩擦，

使整个机组的振动大大超标。

4、真空下降故障

如果汽轮机运行中出现了真空下降故障，那么汽轮机的效率必然会大打折扣。高低压轴封供汽压力、排汽缸温度、凝汽器的端差、循环冷却水入口的温度、流

量大小等，都会直接影响凝汽器的真空度。如果凝汽器并未实现绝对密封，那么

在大气压的作用下，空气会大量进入凝汽器，导致凝汽器真空下降故障产生。在

此之中，凝汽器的下降程度如果为1%，那么热损耗就会增加0.6%至1%[3]。

三、解决汽轮机本体的常见故障的检修策略

1、解决振动故障

检修人员需要了解产生振动故障的多种原因，在日常工作中主动收集相关资

料并且加以分析，找到最佳的解决方法和手段。在汽轮机本体检修的时候，严格

按照检修规程，合理地对轴系中心进行调整，在必要的情况下则需要进行转子动

平衡试验，避免转子质量不平衡导致振动的发生，同时合理调整不同轴承的负荷

分配，适当地增加轴瓦比压，防止油膜持续振荡。与此同时，汽轮机正常运行时，汽缸的绝对膨胀、胀差、轴向位移、上下缸温等参数，必须得到严格控制，避免

振动故障的产生。

2、解决叶片故障

检修人员应当主动完善汽轮机本体的内部结构，不断对汽轮机本体的疏水系

统进行优化，避免叶片在运行过程中腐锈蚀。具体措施如下：

（1）在去湿槽设计多个疏水点位，降低叶片被蚀损的概率；

（2）运用金属监督的方式检查叶片、拉筋、封口销、转子围带等零部件。

（3）如果汽轮机长期处于参数较低、负荷较低的运行状态，那么必须及时

连续排放汽缸疏水。

3、解决膨胀不畅故障

汽缸的死点位于横销和纵销的中心线上，转子死点位于推力瓦处，大多数汽

轮机汽缸和转子的中心线不重叠，那么膨胀不畅故障将很容易出现。

检修人员需要及时检查、清理、更换位于可移动轴承箱下方台板的润滑脂，

同时对滑销系统，以及相关滑销间隙进行检查，工作面可以利用当前最先进的石

墨低摩擦合金材料作为自润滑垫片，避免台板与轴承箱之间、滑销系统出现较大

的摩擦系数。

4、解决真空下降故障

检修人员应当采取相应的措施，使汽轮机凝汽器处于真空状态。在检修过程中，应当对汽轮机的运行真空值进行全面检查，找到出现故障的原因。具体措施

如下：

（1）检查汽轮机高低压轴封磨损情况，弹簧片是否变形、轴封收放自由、

轴封供汽管是否畅通等，确保轴封轴向、径向间隙和整圈膨胀间隙符合标准。

（2）检查低压缸喷淋装置，确保喷淋管道畅通，喷嘴不堵塞。