汽轮机通流部件的故障及其诊断

汽轮机通流部件的故障及其诊断

贾树峰

赤峰热电厂有限责任公司 024000

摘要：汽轮机结构中流体工质做功的通道是汽轮机的通流部分。通流部分是流体工质在汽轮机本体中流动做功所经过的汽轮机部件的总称。通常汽轮机的通流部分主要由进汽机构、各级通流部分叶栅和排汽缸三大组件组合而成。另外，按照承受压强高低的不同，汽轮机的通流部分又可分为高压通流部分、中压通流部分和低压通流部分。高、中、低压三大通流部分各自具有其不同的特征及作用，它们的有机组合和协调运行共同完成了汽轮机通流部分的安全、高效、稳定的运行。

关键词：汽轮机；流通部件；故障；诊断

1 常见故障

由于汽轮机内部构造，流通部分是否能够正常工作对于汽轮机的正常运转有着不可替代的重要意义。通流部分的故障会极大影响汽轮机组的稳定运行及经济性。通过对以往汽轮机流通部分发生故障的案例进行全面、详细的分析后发现汽轮机的故障基本可分为三大类型。(1)由于设计原因，发生此类型的主要原因为:① 设计时将通流部分设置太长;② 安装过程中间隙过大或过小。(2)由于突发事件的发生对汽轮机流通部分功能的影响。类似于汽轮机内部叶片突然断裂，或者是汽轮机内部叶片由于在连接的时候，连接性能并不很稳定导致在运转过程中发生脱落等现象。发生此类型的事故的主要原因为:① 外来的机械杂质随蒸汽进入汽轮机击伤通流部分，主要为击伤部件为叶片。主要发生在机组基建调试、机组大修后的机组启动中，蒸汽冲管效果不理想，杂质较多。② 汽轮机缸体内部固定零部件脱落，如阻汽片、导汽环等。③ 轴承推力瓦、大轴弯曲、胀差超限及机组剧烈振动造成通流部分动、静碰磨。④ 水冲击。汽轮机通流部分前几级压力突然增加，通流部分叶片级温度骤然冷却导致叶片过载。尤其是末级叶片受到冲击力更大，产生局部裂纹，叶片的振动频率、固有频率被改变，从而导致共振断裂或者脱落。(3)通流部分量变型故障。造成这类型故障的主要原因为:① 通流部分的腐蚀。腐蚀主要发生在进入湿蒸汽的各级，这些通流面积在生产运行中，由于机组升降负荷(配置直流锅炉)干、湿态蒸汽的交替变化，容易造成流体工质的压缩，引起通流部分的腐蚀，通常以叶片腐蚀的形式出现。此外，长期停用或者备用的汽轮机会因为长期暴露于高湿度(沿海电厂、南方电厂)或者低温蒸汽的泄漏入汽轮机通流部分造成通流部分的腐蚀、锈蚀。② 通流部分的水蚀。水蚀现象的形成主要因为湿蒸汽在某种特定的环境下析出水珠，从而对通流部分进行冲击所造成的机械损伤。受到水蚀严重的通流部分，尤其是低压缸末级叶片可能出现缺口、孔洞从而降低叶片的强度、改变其固有共振频率，最终造成叶片损坏或断裂。

1.1故障轴封磨损

一旦汽轮机流通部分发生上述类型的故障，相关工作人员对其故障原因进行分析、排查的过程中，通常会发现汽轮机内部的叶片由于旋转速度过快而发生突然断裂的现象，或者是通道部分由于品质不良的蒸汽工质的长期作用在关键的部位已经发生了结垢的现象。之所以会有上述这些现象的出现，很大程度上是由于汽轮机内部通道面积由于各种原因发生或大或小的变化而导致的。一旦通道面积发生变化，那么操作人员在对其进行操作、控制的过程中，会使得汽轮机调节级后的压力值发生非常大的变化。

除了这些情况之外，维修人员还发现汽轮机内部的部分轴封处也产生了严重磨损的现象。轴封严重磨损现象的发生，最根本的原因是汽轮机在启动或者汽轮机在运行过程中，有超出汽轮机本身所能达到的额定负荷这一情况的出现而导致的。再者部分技术人员由于自身专业素质不过硬，在操作的过程中会存在操作不当，例如汽封蒸汽带水、汽封温度过高，从致使轴封之间膨胀不均、相互碰撞研磨。由于这种现象的出现，最终导致轴封的地方出现漏气现象，进而引发各种类型的安全事故。

1.2 调节系统故障

在电力企业产电的过程中，汽轮机常常处于运转的状态。由于汽轮机内部构造的原因，使得汽轮机在运行过程中，调节系统发生故障的概率要比其他系统运行过程中发生故障的概率要高得多。其常常是由于在正常运行的过程中该系统所承受的温度远远超过正常的水平所导致的;或者是由于汽轮机内部对该系统的压力太过于大而导致调节系统发生故障;也可能是由于在机内部流体工质流动的时候发生喘振进而对调节系统的正常运行造成严重的影响。一旦调节系统发生故障常常会表现为系统内部零件受到一定程度的腐蚀或者是破损甚至是断裂等现象。这些现象的发生将会进一步导致汽轮机内部叶片遭受破坏或者是阀门、阀杆遭受破坏等更为严重的故障问题。

2 故障诊断方法

2.1 人工神经网络故障诊断法

人神经网络主要指的是一种在使用的过程中，着重依赖于动物神经系统的算法以及研究方式。该种算法就目前来说，有一定的自我适应能力。技术人员使用该种算法的过程中，如果能够根据一定的规律提前输入并且输出一些有效信号。那么技术人员就可以利用输入输出数据之间的规律进行系统建模的相关工作。技术人员在后续的工作过程中，需要对输入数据进行全面而又详细的分析，分析完后得出更加准确的输出结果。

人工神经网络主要是由输出层、输入层以及养成这三大层次之间有机配合密切联系而构造而成的。在这三种层次中，由于输入承载该算法正常使用的过程中所需要分担的功能结构非常的多。因此这一层次在算法正常进行的过程中负担的压力也比较大。为了缓解其所负担的压力，需要在使用的过程中将其收到的输入信号通过一定的方式方法，将数据稳定的传递给下一阶段。

当数据在经过一段时间的处理之后，最终把得到的数据输出到输入层中。在技术人员采取一定的方式方法对汽轮机的故障进行整装的过程中，需要在诊断的时候对汽轮机每个运行数进行详细的分析，然后把其做成原始信号，借助于系统内部所固有的算法进行故障类型的判断活动，从而使得处理效率能够得到进一步的提升。

2.2 人工神经网络故障诊断法的程序

汽轮机故障诊断的方法多种多样，要求技术人员在故障诊断的过程中，结合汽轮机的型号，发挥自身的专业优势，结合多年来的工作经验，根据故障特征对故障性质进行判断，而后再结合人工神经网络的故障诊断系统诊断流程，做好数据收集工作，处理各类异常数据，其中包括汽轮机运行过程中工况是否正常、负荷变化、再热压力、主汽流量、温度等，这些都是必要的参数值，在数据预处理环节可根据加工特征，将其转化为可参考的网络数据，最终输入到数据诊断程序中，准确判断故障类型，明确其中的诱因，在此基础上，制定完善的处理方案，提高故障处理效率。

值得一提的是，汽轮机运行过程中可能出现的故障类型较多，每个故障的原理以及诱因也有所差异，若仅仅依赖神经网络故障诊断模型那么将会使得故障诊断与维修局限在此范围内。基于此，要求技术人员在实践工作中不断的总结经验，以此为基础，分析不同故障实例，并对神经网络故障诊断模型不断地补充与完善，使之更加系统化。

3 其他的故障检测法

在对汽轮机故障诊断的过程中，相继研发出了故障树诊断法、主元分析诊断法、模糊推理诊断法等等。以上的诊断方法在实际使用的过程中，都具有一定的可靠性以及真实性。通过这些诊断方法的正确使用可以极大地提高工作人员的故障诊断效率，能够更加及时地让工作人员了解到汽轮机出现故障的部位，从而进一步给技术人员提供更加有效的数据参考。技术人员在进行故障诊断方法选择的过程中，一定要牢牢的结合汽轮机的实际运行情况，合理的选择故障诊断方式。只有这样才能够使得故障诊断的效率得到大幅度的提高，保证汽轮机能够得到及时的维修。

4 结语

本文对汽轮机流通部分的常见故障以及维修方法进行分析以及探讨，并且结合实际情况提出了相应的建议。在对汽轮机故障进行维修的过程中，技术人员需要根据汽轮机的实际情况合理选择故障监测方法，进而保证电力企业的经济效益。

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