关键词：汽轮机；通流部分；故障诊断
引 言
尽管中国的水力发电及风力发电都已获得了极大的发展，但是目前的火力发电仍旧是中国的发电主力，而且在今后的一段很长的时间里，都将一直保持着遥遥领先的地位。而在整个发电过程中，火力发电厂中的原动机装置其实就是汽轮机，因此，汽轮机将直接地影响着电厂的发电效率。一般而言，汽轮机发生的故障绝大多数都出现于流通部分，故而，对汽轮机流通部分展开合理的故障诊断也就显得极为重要了，如此一来即可减少汽轮机的突发故障，确保机组可以安全、有效地运转。
1 汽轮机的工作原理
事实上，在火力发电的过程中，汽轮机总体上具备了这些优点：单机功率相当大，而且运行效率也较高，使用寿命较长。对它的工作原理作出总结后得出——蒸汽透平。事实上，汽轮机借助于旋转方式将里头的蒸汽所含有的能量转化为机械能。在汽轮机中含有的蒸汽其实来自于锅炉，在蒸汽流正好流通到了汽轮机的内缸之内后，就将依循相应的动能原理，依照特定的秩序把它配置成环形，并且汽轮机内部的动叶以及喷嘴则会借助于蒸汽热能，在正式的运行中形成对应的旋转机械能。由于汽轮机转为蒸汽时所用的方式是不一样的，因此导致能量以及机械能存在不一样的转化率，汽轮机性能和工作原理亦不尽相同。虽然汽轮机在原理、性能上有相当的差异，但是它的大致构成其实是相近的，即气流通道部分均具备了排气缸以及进气结构、流通部分。
2 流通部分的工作原理
2.1 高压部分
此部分的压力重点囊括了单列式的调节级压力（1个）和等级压力级（共11个），在此之中，调节级叶片的型式属于三叉三销连体式，这一冲动式结构的强度极告；而作为压力级叶片，其制作材料则为方钢，并且是被设置于精叶持环上的。它的根部则被置于直槽的内层隔板上，并且以L型的填隙条来牢牢地锁紧。将填隙条具体地设置到了直槽的附加槽内，并且将涡片编制为倒T型，将叶片和叶槽锁紧。由于高压部分有着极大的压力，所以用T型可以较好地规避蒸汽泄漏事故的发生。
2.2 中压部分
此部分一共有 2×9 级，即 18 级，其组成部分具体来讲是级数相同的气缸内设置的静叶片、转子轮上的动叶片。此部分借助于弹簧来达到汽封，继而确保转子和叶片的围带径向间隙能够保持适中。
2.3 低压部分
此流通部分中，其主要的组成级数均为7个等级的对应的气缸内静叶片、转子轮上动叶片。因为流通部分正好采纳了双流式，故而总压力级则为28级。另外，此部分借助于弹簧汽封的方式来将转子、叶片的围带径向间隙减小，并且仅仅靠着弹簧的退让和绕曲来将两者间的摩擦力及由碰撞所带来的封齿磨损减小。针对此部分的静叶片而言，大概有1至5级的叶片其实是以方钢材质（必须经铣制）来制作而成。
3 故障的种类以及产生原因
一般而言，汽轮机流通部分的故障共分为两个类别，即突发性故障以及渐变性故障。在此之中，突发性故障重点包含了：进气阀的阀门杆出现突然断裂脱落的现象、动叶（又或静叶）发生突然断裂脱落等诸多问题。上方所提及的现象发生的原因绝大多数是因为流通部分的面积突然有所改变而引发的。渐变性故障则具体囊括了通道结垢和叶片磨损等等。出现上述的几类现象的原因基本上是因为汽轮的使用时间过长，导致流通通道内长期都充满了水汽，以至于水垢堆结、蒸汽内杂质长久以来对内缸的冲击，让它被磨损，因为形成了上方所提及的故障的时间相当长，因此就称作“渐变性故障”。
就压力级故障、轴封磨损故障来讲，压力级故障一般是因为流通通道长期的使用之后结起了较多的尘垢或者缸里面的叶片发生断裂、脱落的现象。在故障出现时通常会发生通道面积瞬间出现变化的情形，而面积改变将会使得调节级压力突然升高，导致部件发生故障。而轴封磨损故障绝大多数是由于气轮机启动以及运行停止、负载力发生改变时，因为操作不当等各种原因而让轴封出现了激烈的碰撞以及摩擦，继而让轴封的磨损度提高，让径向间隙实际上变大了，最终汽缸发生漏气问题。
就调节级、调节气门发生的故障来讲，此故障是各种故障中发生几率最高的，导致故障的关键原因为调节级和调节汽门在实际的运行过程中，其承受的温度与压力均特别高，而汽轮机的大部分焓降大体上是落于此处的，让这两处长久地受到交变热应力所给以的压迫，在渐变的时候发生磨损又或是腐蚀的现象，最终使得进汽阀的阀门杆发生断裂现象、门芯脱落的现象等，若是情况比较严重的话还会发生叶片断裂的故障。由于缸内气流循环实际上是极为活泼的，而且脱落金属碎屑会紧跟着气流持续地去冲击汽门、调节级，提高汽门和调节级的磨损度，并且让流通同道的堵塞情况变得更为突出。
4 检查和诊断故障
对汽轮机展开故障诊断的时候可采用的方式比较多，可以根据故障特征来为故障定性，图1是基于人工神经网络的故障诊断系统的整个诊断流程。
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图1. 诊断流程图
4.1 开展现场检查
汽轮机流通部分发生故障，这将会让汽轮机组本来具备的负荷能力下降，在对汽轮机流通部分的故障进行诊断时，第一，应当在操作现场开展全方位的检查。若是并未找出显著的诱因的话，就需要对6级高调门的实际开启状态、真实的运行情况做细致的检查，若响起了异常的声响就要对门的前后压力仔细检查，若是压力值降低，那么就可以确定并不是由于门芯掉落而出现的故障。
4.2 热参数对比
对汽轮机内的众多数据予以监测，若是流通部分发生了故障，则汽轮机的蒸汽压力、调节压力势必均会显见地上升。将汽轮机在开启了每一项高调门的状况下所具有的最高工况当成一个标杆，在负荷处于一致时对所有的高调门开启的相应参数予以比较。若是气流量和调节级压力都发生显见的下降的话，则就可以确定此故障的原因是异物堵塞，以至于流通面积显见地变小了。
4.3 对流通部分的效率作比较
将汽轮机在开启了所有的高调门的时候所具有的最高工况当成标杆，在复合相同时，若是调节级效率明显下降，则高压缸效率同样地会有下降的趋势，但是下降的幅度并不大，则可以确定此故障发生的原因关键在于调节级。
5 结束语
汽轮机在实际运行的时候，其流通部分发生的作用极其重要，因此对流通部分的故障作出有效的诊断是极为必要的。在诊断流通部分发生的故障时，除了本文中所提及的通用方法、神经网络法之外，还有遗传算法及模糊推理等等，即借助于模型、函数计算有关的数据，继而对故障出现的位置以及类型展开推断，而后对汽轮机故障作有效的处理，为汽轮机的全面安全运行给出相应的保障。
参考文献
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[3]陈 红，张 翼，苏铁熊，等.300MW 汽轮机通流部分存在的问题及处理 建议[J].汽轮机技术，2015（01）：78~80.
论文作者:边志强
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：汽轮机论文; 故障论文; 叶片论文; 发生论文; 压力论文; 蒸汽论文; 磨损论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;