摘要：汽轮机是火电站的关键设备，汽轮机的故障停运严重影响火电机组运行的可靠性和经济性，所以汽轮机的状态监测和故障诊断一直备受关注，人们对其进行了大量的研究。汽轮机故障诊断的主要诊断方法有振动诊断法和热力参数诊断法。汽轮机通流部分热力参数故障诊断属于一种早期诊断，在通流部分发生故障时，最直接的反应是温度、压力、流量等热力过程参数，只有等故障发展到比较严重的阶段，振动参数才会发生变化。本文分析了汽轮机通流部分的工作原理，并介绍了故障诊断方法。
关键词：汽轮机；通流部分；智能故障诊断
随着工业生产和科学技术获得很大发展，人们广泛地使用机械设备进行生产、生活，机械设备在人们生活中的作用举足轻重，由此带来的机械设备安全问题也屡见不鲜。为了保证机器设备安全、稳定运行，人们广泛开展针对机械设备故障问题的研究，作为这些机械设备的动力源设备的汽轮机，一旦出现故障，不但影响机械设备正常运行，造成生产中断，而且汽轮机故障带来的危害也很严重，因此，关于汽轮机故障研究，得到国内外的广泛研究。汽轮机通流部分，是汽轮机的核心组件，因此开展对汽轮机通流部分的研究，是一种必须的要求。文中提出了一个针对汽轮机故障排除的较为稳妥的解决方案。
1汽轮机的结构和工作原理
汽轮机又称“蒸汽透平”，是通过能量与功率之间的转化，以旋转方式将蒸汽能转换成机械功的大型机械。汽轮机被广泛用于火力发电中的原动力机械设备，它可以直接被用于驱动各类以火力方式为动力原理的泵体、压缩机、风机和船舶螺旋桨等。同时，还可利用汽轮机排汽或中间抽汽时所产生的汽热供热。汽轮机具有单机功率大、效率高和寿命长等优点，其工作原理是将蒸汽中的热能转化为机械功。锅炉中的蒸汽送入汽轮机后，按照动能原理进行具有一定秩序的环形配置，运用动叶和喷嘴将蒸汽中携带的热能转化成为转子的旋转机械能。不同的汽轮机转化蒸汽的方式不同，能量与功之间的转换方式各有差距，进而形成了不同性能、原理的汽轮机，而不同汽轮机中用于做功的汽流通道都是由进汽机构、各级通流部分的叶栅和排汽缸组成的。
2汽轮机通流部分的工作原理
某厂的通流部分由高、中和低压部分组成，其中，高压由调节级和1l级压力级组成，高压通流部分由1个单列调节级和8级压力级组成，调节级的叶片结构为冲动式的三叉三销三联体叶片结构。这种结构的优点是具有良好的强度，10级静叶由方钢制成，均安装于静叶持环上，其各叶的叶根与其围带焊接在一起，安装于静叶持环上直槽内的隔板上，并均用一系列的L 型填隙条锁紧，填隙条安装在直槽内层特为其加工的附加槽内，其动叶叶片由方钢制成，可控的涡叶片为倒T型叶根，末叶片与末叶槽的连接方式为锁紧式，因高压部分的压力较高，所以采用了T型的叶根结构作为防蒸汽泄漏的手段。中压通流部分为2×9级，由装在汽缸内静叶持环上的静叶片和装在转子叶轮上具有相同级数的动叶片组合而成，其弹簧退让式的汽封可保持转子与叶片围带间仅有较小的径向间隙，一旦发生摩擦或碰撞时，其弹簧可发生挠曲，从而减小汽封齿的磨损程度，其静叶片由方钢铣制成，采用了叶根与整体围带焊接的结构，形成了整圈隔板，其水平中分面锯开后可分为上、下两半。低压通流部分为双流2×（2×6）级，由安装在汽缸或静叶持环上的6级静叶片和安装在转子上相同级数的动叶片组成，其弹簧退让式汽封可保持转子于叶片围带间有较小的径向间隙，当发生摩擦和碰撞时，其弹簧会产生挠曲，从而减小汽封齿的磨损程度，其第1～5级的静叶片由方钢铣制成，采用叶根与整体围带相连的结构，形成了整圈隔板，水平中分面锯开后可分为上、下两半，而安装在内缸或静叶持环直槽内的隔板采用一系列的L型塞紧条锁紧，塞紧条安装在直槽内的附加槽内，并冲铆胀紧。
3汽轮机通流部分故障类型以及原因
如果故障发生在汽轮机通流部分当中，一般由两大类别，即渐变性故障、突发性故障两种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中突发性故障主要是因为静叶突然断裂或者脱落，要么就是进气阀的阀门杆突然脱落或者断裂。产生突然性故障的原因是多方面的，主要是因为通流部分当中的发生突然性面积变化。另一方面，渐变性故障主要是因为叶片遭受磨损，或者是通道当中有污垢等，发生渐变性故障的主要原因是因为长期使用汽轮机，导致汽轮机内部长期充斥水汽产生水垢，或者是蒸汽中由于遭受杂质长期冲击导致内杠被磨损。总而言之，汽轮机通流部分产生故障的原因主要是因为使用时间较为长久，导致渐变性故障。
由于压力导致轴封发生磨损或故障，压力级发生故障，一般是因为通流部分的通道使用时间过久，导致通道里面堆积了大量的尘垢，或者是汽缸遭受脱落、断裂。发生故障时，会导致通道面积发生变化，改变通道面积会使得调节级的压力突然增加，进而发生部件故障。如果轴封遭受磨损的话，多半是因为汽轮机改变了启动、停止、负载力，由于操作不当造成轴封遭受严重的摩擦、磨损，致使轴封加大了磨损程度，进而增大了径向间隙，导致气缸产生漏气现象。
当故障发生在调节汽门与调节级时，这两方面发生的故障几率特别的高。主药是因为在运行过程中，调节级与调节汽门要承受高压力与高温度，大部分焓降都会落在调节级与调节汽门上，导致这两部分承受着热应力的压迫，发生渐变性故障，遭受腐蚀、磨损，进一步导致进汽阀门杆发生断裂、门芯脱落、叶片断裂。由于具有非常活泼的缸内气流循环，会使得脱落的金属碎屑随着气流冲击汽门，使得调节级加大了磨损程度，造成通道被堵塞。
通过故障类型，发现通流部分发生故障，其主要原因是以为改变了温度、压力、流量等热学因素。调节级发生故障，会改变压力，断裂阀门杆，导致尘垢、水垢等堵塞通道，当蒸汽通过通道时会改变压力，从而导致汽轮机通流部分发生故障。
4故障检查与诊断
4.1检查现场
故障发生于通流部分，会降低汽轮机机组的负荷能力，诊断故障，首先就要对汽轮机通流部分进行全面检查。检查之后若没有发现主要的故障原因，则需要对高调门的运行状况进行检查，以及对其开启状态进行检查。如果听到异常的声响，则要检查门前后的压力情况，如果压力具有非常少的降低值，则判断为故障不是因为门芯掉落的原因。
4.2比较热参数
检测汽轮机各项数据参数，如果通流部分发生故障，则会导致调节压力加大、蒸汽压力明显上升的情况。在汽轮机于高调门全开的状况下，对最高工况作为标杆，比较负荷数值相同时，则为当前高调门的全开参数。如果调节级压力减少或者是气流量明显下降，则判断故障是因为异物堵塞从而导致缩小通流部分通道面积。
4.3比较通流部分的效率
比较通流部分的效率标准如下：如果调节级的效率下降，而高压缸效率也下降，但是幅度值比较小，则判断故障原因为调节级。
结束语
在汽轮机中，通流部分发挥着重要的作用，但无论是传统的热力参数诊断、振动诊断，还是当前的智能化诊断技术，都无法完全、准确地判断汽轮机可能发生的故障。因此，研发人员应继续研究汽轮机运行时热力参数的变化特征，补充故障样本，提高故障诊断技术的准确性，从而确保电厂发电系统的安全、可靠运行。
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[3]江宁，李政.核电汽轮机通流部分性能监测与故障诊断[J].核动力工程，2014，25（1）：4～7.
论文作者:杜玲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
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