摘 要：本文闡述了汽輪機的原理及應用，著重針對火電廠大型汽輪機組的蒸汽管路、滑銷系統、對中狀況以及與發電機的軸向定位進行了靜態故障分析，并針對低周波運行、蒸汽參數變動以及超負荷運行三項運行期間出現的問題進行合理分析，同時提出了應對措施。

　　關鍵詞：汽輪機;應用;故障;措施;蒸汽管路;滑銷系統;對中;軸向定位;低周波運行;蒸汽參數變動;超負荷運行

　　Abstract: This paper describes the principle and application of steam turbines, especially for the static fault analysis of steam pipe, sliding pin system, the status and the generator axial positioning of large steam turbine units in thermal power plant, and analyzes the problems of the low frequency operation, steam parameter change and overload operation, at the same time, puts forward the answer measure.

　　Key words: steam turbine; application; fault; measures; steam pipeline; sliding pin system; the status; axial positioning; low frequency operation; steam parameter changes; overload operation

　　中圖分類號：TK26 文獻標識碼：A 文章編號：2095-210(2012)

　　隨著我國國民經濟的持續快速發展，電力需求逐漸增多，汽輪機的研究成為了勢在必行。伴隨著我國電力的發展，我國汽輪機產品的進出口也有所增長，因此這對于我國汽輪機工業來說是一個難得的沖擊國外市場的機遇。然而，由于我國的汽輪機行業是從完全使用國外技術到逐步邁到具有自主開發能力的道路上來的，處于技術過渡階段，目前在高端技術上我國與國外大公司仍然有著較大的差距。

　　汽輪機是一種以蒸汽為工質，并將蒸汽的熱能轉換為機械功的旋轉機械。它作為原動機廣泛應用在現代常規火力發電廠以及核電站中，一般將除中心公用電站用汽輪機和船舶用汽輪機以外的各類汽輪機統稱為工業汽輪機，它廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等領域作驅動壓縮機、鼓風機、泵及壓榨機等旋轉機械。在本文中主要僅針對火電廠所用大型汽輪機進行故障分析并且提出解決措施，對其他工業汽輪機僅作簡單介紹。

　　1.汽輪機的原理及應用

　　1.1汽輪機的基本原理

　　汽輪機是用蒸汽做功的一種旋轉式熱力原動機，具有功率大、效率高、結構簡單、易損件少，運行安全可靠，調速方便、振動小、噪音小、防爆等優點。主要用于驅動發電機、壓縮機、給水泵等。

　　1.2工業汽輪機的應用

　　工業汽輪機主要應用領域工業汽輪機主要應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等領域作驅動壓縮機、鼓風機、泵及壓榨機等旋轉機械，也應用于造紙、制糖、釀酒、食品、建材、制藥和城市加壓煤氣以及熱電聯供、利用地熱和低品位余熱發電設備。

　　1.2.1發電用工業汽輪機

　　①城市集中供熱及熱電聯產區域供熱、熱電聯產在節約能源和環境保護方面有獨特的重要作用。

　　②能源綜合利用的節能機組能源綜合利用主要指石化、輕工冶金、造紙、食品、建材等行業的自備電廠，利用工廠生產必備的鍋爐提高壓力，或利用生產過程中產生的廢氣、廢熱發電。這些機組一般容量較小。

　　③中小型坑口電站建設中小型電廠，變送煤為送電，可以減輕對運輸的壓力和對經濟發達地區的環境壓力。

　　④垃圾及混合燃料發電

　　1.2.2驅動用工業汽輪機

　　①石油化工工業領城

　　在合成氨、尿素裝置方面，與國內大型合成氨裝置配套的尿素裝置中需采用次高壓抽汽、補汽凝汽式汽輪機驅動壓縮機。在乙烯裝置方面，大型乙烯裝置流程中配有大小不等的壓縮機、泵等10余臺到30余臺，它們需配置驅動小型泵的小汽輪機10多臺來驅動。

　　②石油煉制、天然氣液化以及煤氣化工業領域大型煉油廠中一般也需配10余臺驅動用工業汽輪機，用于驅動裂化氣壓縮機、富氣壓縮機、主風機、循環氫壓縮機等。單機容量一般在10MW以下。天然氣液化廠的冷凍壓縮機等需要用較大功率，高速的凝汽式汽輪機來驅動，單機功率一般在3-20MW。

　　③大型火力發電領域用于驅動輔助設備據有關技術經濟分析400MW以上大型火電機組的鍋爐給水泵采用工業汽輪機驅動經濟效益顯著。實際上國內外通常以300MW為分界線,等于和大于300MW的火電大機組基本采用凝汽式汽輪機驅動鍋爐給水泵。其容量取決于所驅動的給水泵容量,一般單機容量在3-20MW。

　　④其他應用領域機械驅動汽輪機在大型鋼廠的高爐鼓風機、焦爐風機制糖行業、造紙行業等領域應用也極為廣泛。近年來,工業汽輪機的發展主要是向大功率、高轉速、多種汽源余熱利用方向,主要是適應大型乙烯裝置中“乙烯三機”配套用和大型空分裝置以及化纖領域中PTA(精對二甲苯)用,該類汽輪機功率已達到60000MW。

　　2.汽輪機常見故障分析

　　2.1蒸汽管路不合理導致的振動

　　法蘭接口明顯錯位強制連接或管路布置不合理，作用在汽輪機上的力和力矩超過允許值。震動異常時特征是：振動與汽輪機熱狀態有關，達到一定負荷(溫度)振幅明顯增大，振動頻率與轉速合拍，震動信號中有低頻分量。在汽輪機前、后部位檢測軸及軸承座的振動，前部震動大很可能是進汽管路有問題，后部震動大，大多是排汽管路問題所致。

　　2.2汽輪機滑銷系統裝配、調整不當

　　汽輪機起動、運行時膨脹受阻，致使轉子與汽缸、軸承座的對中被破壞而引起振動，振動與汽輪機熱狀態有關，振動頻率與轉速合拍，在前、后軸承座三個方位測量振動，可判斷哪個不為導向鍵卡澀。

　　2.3對中不好

　　2.3.1汽輪機轉子與被驅動機轉子對中不好

　　汽輪機單機試車振動良好，機組試出現振動異常，如振動波形有二倍頻諧波，大體上可判定振動是由轉子對中不好所致，檢測軸承座殼體振動，軸向振幅增大表明端面平行度超差，徑向振幅增大通常是不同軸度偏差過大，不過往往是兩者同時存在。

　　2.3.2汽輪機轉子與汽缸對中不好

　　汽輪機安裝時若轉子與汽缸找中不好，在汽輪機單機試車時就會出現振動異常，汽輪機起動過程中隨著轉速和機內溫度的升高，由于動、靜體產生碰擦，在軸振動振幅增大的同時還伴有刺耳的尖叫聲，振動信號中有高頻分量，振動波形紊亂。

　　2.3.3冷態對中符合要求，運行時中心產生偏移

　　振動除與2.3.1相同外還與機組熱狀態有關，凝汽式汽輪機排汽接管運行時溫度高于安裝時的環境溫度，若安裝時預拉量偏小，運行時排汽接管膨脹使汽輪機后軸承中心抬高，同時運行時排缸內部處于真空狀態，排汽缸在大氣壓力作用下使后軸承中心下移。因此，由軸承中心位置變化產生的振動與排汽溫度，排汽真空度有關。

　　2.4汽輪機與發電機的軸向定位不符合要求

　　在與汽輪機直聯的發電機組中，若發電機動、靜體軸向間隙小于汽輪機轉子的軸向膨脹量，運行時，汽輪機轉子膨脹推動發電機轉子軸向移動，當發電機組、靜部分碰擦時機組產生強烈振動并伴有巨大聲響，造成設備損壞事故。

　　3.常見問題的相應措施

　　3.1汽輪發電機組，低周波運行

　　并網運行的機組，電網周波降低時，汽輪機調節氣閥開度自動增大而可能超負荷運行，因此電網周波降低時，要注意運行監視，必要時減負荷。

　　3.2進汽壓力、溫度降低或排汽壓力升高

　　汽輪發電機組若要保持原有功率，就得增大蒸汽流量，既使機組末超負荷，但有可能因蒸汽流量多大而引起軸向推理增大。因此汽輪機進汽參數降低，排汽參數升高時，除盡快使進、排汽參數恢復正常外，必要時要限制汽輪機的蒸汽流量。

　　3.3非抽汽機組，超負荷運行

　　因蒸汽流量過量增加，汽輪機轉子軸向推力必然隨之增大，如軸向推力超出許用載荷，就很可能致使推力軸承損壞，轉子產生過量位移。為避免這種故障的發生，在機組負荷接近額定功率的情況下繼續加負荷時，要注意對推力軸承溫度，轉子軸位移以及輪室壓力的監視，當前兩者中任意一個接近報警值時應立即減負荷。若因裝置特定需要，要求汽輪機超負荷運行，那也只能是段時間偶爾為之。如由于裝置運行條件改變，汽輪機不能適應新的要求，這種情況下，正確、合理的解決辦法是通過更新改造來增加汽輪機出率。

　　參考文獻：

　　[1]趙軼飛，王葳 第三代汽輪機技術的應用[J].應用科技.2001.3：8-10

　　[2]蔣洪德，徐星仲，朱斌，等.汽輪機通流部分若干關鍵技術開發及工業應用.工程熱物理學報.1998.19(4)

　　[3]王乃寧等.汽輪機熱力設計[M].北京：水利電力出版社.1987