摘要：汽轮机是燃煤机组内的大型旋转设备，确保其运行过程的安全性，是延长汽轮机运行年限、保证电能供应的连续性的重要举措之一。文章在阐述汽轮机工作原理与结构的基础上，对汽轮机系统常见故障及成因进行分析，探究了相对应的改进措施。希望能与同行共同分享技术方案，将系统故障发生率降至最低水平，促进汽轮机高效、安全运转进程。
关键词：汽轮机；系统故障；原因分析；处理方法
汽轮机自体零件数目与类型繁多、结构较复杂，且长时间处于高强度环境下作业，这增加了系统故障发生的风险，常见的有振动异常、叶片腐蚀等。以上故障若长期未被解除，一方面会降低自体的工作效率，另一方面也会因大面积更换机体报废零件而提高维修成本，此时火电厂的成本费用也会相应提高，限制长效发展进程。故而，在生产实践中，应予以汽轮机油系统故障预防工作一定重视，加强定期检修力度。鉴于此，本文阐述系统常见故障成本，提出相应改进措施。
1、汽轮机工作原理与结构
汽轮机属于一种热力原动机，其主要基于蒸汽动力运转发热，大功率、高效率、损耗低及运行过程相对安全可靠是其主要优势特征，汽轮机在运转过程中形成的噪音与振动幅度也较小，运维难度偏低，故而其在火电行业中有较广泛的应用。汽轮机的工作原理是把蒸汽热能转换为机械能，蒸汽能量转化期间参与的构件主要有喷嘴、动叶等。在生产实践中，汽轮机主要有冲动式与反动式两种类型[1]。
分析汽轮机的结构构成，主要有：①本体：主要由静体部分与转子部分构组成，前者主要有气缸、喷嘴等，后者包括叶轮、叶片等；②调节保安设施；③辅助设备。
2、汽轮机油系统的常见故障类型及成因分析
2.1汽缸
汽缸损伤主要以结合面漏汽与裂纹两种形式出现：（1）漏气造成汽缸结合面漏汽的原因很多，从根本上讲源于它的变形法兰螺栓紧力松弛或预紧力不够，结合面涂料质量存在缺陷也会导致漏汽。小的漏汽通道一旦生成，在高速汽流作用下，通道面积和漏汽量将逐渐增大。（2）裂纹：主要是由其自身质量缺陷的，常见的有微裂纹、气孔、夹渣等，可能是由于铸造、焊接应力未能完全消除，以致在数次低周循环热应力作用下形成裂纹。若以上质量缺陷不能及时发现与处理，伴随时间的延长裂纹长度及宽度将会逐渐拓展，诱发严重后果。
2.2汽封
汽封是汽轮机本体中最易损坏的部件.汽封缝隙狭小，无论是由哪些因素引起的动静碰磨，汽封受损是“首当其冲”。其常见的损伤形式有：汽封齿磨损、变形、倒伏以及汽封环端面结构破损与形体改变、弹簧片裂纹或弹性疲乏等 外加汽封环和弹簧片数目繁多又不宜调换，所以检修时应仔细地按规程操作[2]。
2.3动叶片
动叶片排列成动叶栅，和静叶栅共同组成机内汽流的主通道。和静叶相比较，动叶的运作条件更为恶劣，这主要是因为其还承受着巨大的离心力和汽流激振力。汽轮机本体叶片在运转过程中，很易出现蚀损的状况，这主要是因为汽轮机在高速运转状态下形成零件结构损伤及水蒸汽蚀损等不良情况。末级长叶片在汽轮机高效运转过程中发挥重要的支撑作用，在蒸汽、振动等因素的作用下末级长叶片易形成蚀损，导致设备运行效率降低。
2.4主轴
在业内，汽轮机主轴经常被简称为大轴，裂纹是该改构件的主要损伤类型。大轴裂纹的检修。大轴裂纹形成的原因不单纯是材质自体存在质量缺陷，还可能是在低周热疲劳、弯曲变形、数次超速或大幅度负荷改变而诱发的，裂纹通常发生于转子外表层，也可能存留在中心孔表层。
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3、汽轮机本体常见故障的处理方法
3.1汽缸
（1）结合面漏汽：①确定汽缸是否变形及间隙的部位和大小：长平尺和塞尺测量下缸法兰平面可能出现两种情况：一是间隙均匀且成规律性分布，如沿轴向两端小中间大（反映下缸静垂弧），就可以断定结合面间隙是由上缸的变形造成的；二是局部凸凹情况真实存在，此时应作好间隙的图形和尺寸记录工作。在前种情况下，只需处理上缸法兰平面的变形。无论以上哪种情况，都应将上缸翻转清净，作与下缸同样的测量和记录。②法兰平面变形：针对上述测量记录进行分析，对于形体改变量大并且间隙面隙大的汽缸，应对结合面实施研刮处理[3]。针对局部变形或凹陷较深的平面，通常建议先用先刷镀或喷涂，继而施以研刮处理。③法兰结合面：在长平尺或大平板和刮刀的协助下，实现对上缸法兰结合面的有效研刮，直至其与质量标准相符合，再将质量达标的上法兰平面设为基准，对下缸法兰平面作出研刮操作。
（2）裂纹：针对不同的裂纹可以采用如下方法：①深度小于壁厚1/5的小裂纹，可以不补焊焊，但一定要在裂纹两端钻比裂纹深度深3～5mm的止延孔，以防裂纹扩展。②深度小于壁厚1/3且经缸壁强度，也可不补焊，但必须用砂轮机将裂纹全部打磨干净，并经酸浸检验或仪器探测，确认其完全消除。经打磨的凹槽两端和底部务必是光洁的圆弧过渡，不留任何应力集中隐患。③铸造连接部的裂纹，凡深度＞5mm，一定要进行开槽补焊；深度＜5mm的裂痕可不做补焊处理。
3.2汽封
逐个检查被拆下来的汽封环，若观察到有碰弯倒状的汽封齿的情况，则建议使用扁嘴钳对其实施校直处理；针对因磨擦而造成厚度增加的汽封齿，应实施修刮处理，以确保齿尖与相关要求相符合；如果汽封环端部有打毛或打胀情况，则可以使用锉刀对其实施修复措施，安设于槽道中时，要确保其接口位置无缝隙形成。
更换新汽封时，通常是将整圈更换，特殊情况下可以更换半圈，尽量减少或避免单独更换一块的情况。在缺少备品的情况下，建议单独更换受损的某一汽封环，在以上操作过程中可以在置环下来的汽封环内挑选一块材质和规格等同、比原汽封环略长并且结构完好的进行更换。
3.3叶片
应加强汽轮机叶片出现蚀损情况，一定要加强汽轮机叶片蚀损成因的分析。叶片蚀损的原因主要是汽轮机在高强度运转状态下，内部零件之间互相摩擦。结合以上成因，设计人员应加强汽轮机内部结构的改造，完全汽轮机的各系统，特别是疏水系统的排布。侧重点是解除疏水系统漏水、堵塞问题。可以采用如下方法进行：①规划出数个疏水点，进而把末级长叶片蚀损情况发生的风险降至最低水平。②以金属监督手段为支撑，加大对叶片、拉筋、封口销等重要构件的检查力度。③汽轮机处于低参数、低负荷运转状态下时，工作人员应及时清除掉管道中的水分[4]。
3.4大轴裂纹
认真观察危险区的外部形态，针对可疑位置实施酸浸检查法。发现裂纹后，应及时用探伤仪器测量裂纹的深度。
转子在汽轮机运行期间发挥很重要作用，故而加强对其裂纹处理力度具有很大必要性，一般会依照裂纹长度和深度去核算大轴的强度。若观察到裂纹不严重，并且现场处理操作不危及大轴运转的安全，可将有裂纹的表面层去除，或将裂纹彻底铲除并加工成圆滑过渡的凹面。若裂纹较深，上述处理办法实施过程中会显著削弱大轴强度时，则一定要返回制造厂修理或更换新转子。大轴上的裂纹通常禁止在现场进行补焊处理。
结束语
通过合理的预防性维修规划，对汽轮机本体设备进行定期的预防性检查，能够有效的降低机组运行期间设备故障的产生。
参考文献：
[1]余益民.给水泵汽轮机油系统故障原因分析及改进措施研究[J].内燃机与配件，2019（18）：150-151.
[2]陈常锋，裴石磊.汽轮机异常振动原因分析及解决方法[J].内燃机与配件，2019（18）：179-180.
[3]竺有刚，王斌.火力发电厂汽轮机节能降耗方法论述[J].工程技术研究，2019，4（18）：243-244.
[4]刘泽涵，宿伟毅，洪琨，等.在线监测透平驱动压缩机组热力性能系统的开发与应用[J].乙烯工业，2019，31（03）：54-60+6.
论文作者:冯忠超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/6
标签：汽轮机论文; 裂纹论文; 叶片论文; 法兰论文; 汽缸论文; 本体论文; 情况论文; 《基层建设》2019年第25期论文;