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1、汽轮机通流部分的故障诊断摘要：近年来，随着社会的进步和科技的发展，火力发电厂的自动化水平也在不断提高，尤其是在计算机的运用以后，日常的汽轮机检修实现了“预知性”。预知性检修可以实现汽轮机组运行的经济性和可靠性，引起了各个部门的广泛重视。文章主要对汽轮机通流部分的故障诊断进行了介绍。关键词：汽轮机；通流部分；故障诊断近些年来“状态检修”的概念经常被提起，随着这一概念的提出，汽轮机主体以及相关部件的监控与运行状态诊断得到了广泛的研究。其中通过对轴系的振动量进行分析得到汽轮机故障诊断的方法较为常用。随着这方面的不断研究，关系到热力参数变化的通流部分的故障诊断已经被广泛的重视和研究。一般情况下，相关温
2、度、压力、流量等热力相关参数的变化不仅能够使汽轮机的相关效率产生变化，而且能够反映出通流部分的故障。因此，通过对通流部分的各种热力参数进行监测，计算得到实时的内效率，与汽轮机理论达到的效率值进行比较就能够得到整个通流部分的运行状况以及运行的经济效益。本文主要通过对某热电厂一台300MW汽轮机通流部分的一次成功故障诊断，进而对相关热力参数的监测以及通流部分的故障诊断进行相关的研究。一、相关研究汽轮机设备的概况本文主要研究的汽轮机设备是一台由哈尔滨汽轮机制造厂生产的额定功率300MW的汽轮机发电设备。汽轮机型号为N300-16.7/537/537-2，型式为亚临界、一次中间再热、2缸2排汽、高中压
3、合缸、单轴凝汽式。正常运行时的主要参数为：蒸汽主压力为16.7MPa，流量为892.66t/h，用于调节的后压力为11.85MPa，用于再热的蒸汽压力为3.235MPa，流量为746.8t/h，低压缸的排气压力为4.5kPa，高压缸的调节级叶是优化型浮动式阻汽片，其顶围带有汽封装置，高压缸以及中压缸的动叶叶顶汽封都是离低齿浮动式阻汽片。二、汽轮机相关的故障现象该汽轮机组在2003年7月进行了试运行，时间为168小时，试运行后正式投入试生产运行。在试生产过程中，运行状况较好而且稳定，没有出现任何异常现象。期间的主要参数为：调节级压力为12.16MPa，高压缸的内效率为84.65%，中压缸的内效率
4、为90.72%，与设计时的理论值相比，存在偏差较小。其中高压缸、中压缸、低压缸所占的整机功率分别为30.57%、26.29%、43.14%。总体上讲该汽轮机在试生产过程中基本上满足了设计时所要求的各项需求。该汽轮机组在投入生产运行一年后，即2004年10月15日出现了锅炉管爆裂事故，随即停产抢修，于19号完成抢修操作，并马上投入生产。但是在此次故障以后，该汽轮机逐渐产生带负荷能力下降的现象，主要表现为：整个汽轮机组负荷达到300MW时，主蒸汽压力达到甚至是超出设计时的额定值，并且需要开启全部六个高调门，而这在故障前只需要45个就可以实现，而且主蒸汽的流量也有很大程度的增加，高达30t/h。与原
5、先同条件下的生产相比，故障后的汽轮机带负荷能力明显下降，但是诸如振动等监测项目没有发生明显变化。三、汽轮机故障的试验与结果分析（一）汽轮机设备的现场检查为了找到汽轮机组带负荷能力下降的原因，对整个汽轮机组进行了全面细致的检查，但是没有发现较为明显的故障原因。对六个高调门对的开启状态以及没有发现异常的声响，对高调门前后压力进行观察，压力降低很少，排除了由于门心掉落的原因。（二）各种热参数的比较从该汽轮机组的各种监测数据来看，较为明显的变化是：故障前，该机组负荷300MW时主蒸汽压力为15.6MPa，调节级压力为12.2MPa。但是在发生故障以后，机组的主蒸汽压力上升到16.7MPa，调节级压力也
6、增加到12.6MPa。但是根据正常的汽轮机运行特点看，汽轮机是由多级组成的，当工作状况发生变化时，正常情况下只有一级和最后几级产生变化。其中一级在带负荷变化时产生较大变化，最后几级只有在负荷和凝汽器压力产生变化时才会有较大的变化，通流部分其他各级的压力应该维持在一个相对稳定的状态。为了对汽轮机通流部分进行检测是否发生故障，所以应该在主蒸汽压力以及高调门开度相同的条件下，选取参数进行对照。采取热力试验对该汽轮机组的通流部分进行检验，选取热力参数，与故障前的记录数值对比。因为现在机组在满负荷条件下，高调门的开启数量增加，而且主蒸汽压力升高，所以，以试生产时机组在高调门全开时的最高出力工况为基准工况
7、，对现在带负荷300MW以及高调门全开时的参数进行选取，并进行比较计算。通过一些数据显示，在相同的调门开度下，机组的最大出力下降了9.3%，主汽流量下降了9.5%，调节级压力下降了6.8%，一段抽汽及以后各级抽汽压力下降了10%左右。在相同的调门开度和主汽压力下，即机组的初参数基本保持不变时，汽轮机组的通流量减少，根据弗留格尔公式可知，这是机组的通流面积减小所致。在流量减少9.5%的同时，一抽后的压力降低了9.5%，说明一抽后面的各个级段上不存在问题；而调节级压力仅下降了6.8%，同样根据弗留格尔公式可知，在主蒸汽管道到高压缸调节级这一通流部分内，可能有异物堵塞而使通流面积减少的情况。与流量变
8、化的数值相比，调节级压力的降低程度要小一些，造成这种现象可能有两个原因：（1）调节级后至一抽前的高压级段存在着通流面积减小的情况；（2）调节级后通过高中压缸之间轴封漏到中压缸的漏汽量增大。进一步分析，如果是由高压缸至中压缸的轴封漏汽量增大所致，则进人中压缸的流量增加，中压各级抽汽的压力降低应小于流量的变化值，但从表1来看，三抽、四抽压力降低的幅度与流量变化的幅度基本一致，可以推断引起调节级压力的降低程度小的原因是第一个，即调节级后至一抽前的高压通流部分面积减小了。（三）通流部分效率分析基于以上分析，计算了机组通流部分各个级段的效率，并与基准工况进行对比，在6阀全开的条件下，调节级效率大幅度下降
9、，降低了约19%，高压缸效率下降了3.3%，其它各个级组的效率变化不大，说明问题主要存在于调节级。（四）诊断结果基于以上的试验和计算分析，引起机组带负荷能力下降的主要原因是调节级及其之前的通流部分上存在流道堵塞的情况，另外，调节级后至一抽前的高压级段也存在着通流面积减小的情况，只是减小的程度要小得多。机组的带负荷能力下降了9.3%，高压缸效率降低了3.3%，清楚地说明机组的运行经济性降低。机组继续运行将对汽轮机的经济性和安全性造成严重的影响和威胁，应立即停机进行检查，重点检查汽轮机高压缸通流部分。四、结语总之，热力参数对汽轮机通流部分故障的反应是十分敏感的，往往在重大事故发生之前或刚出现前兆时，就可以从热力参数的异常变化得到及时的预报。此外，汽轮机组热力参数的测量数据非常丰富，它们能反应通流部分的内部状况，与各种故障的类型和程度存在着确定的内在关系。汽轮机通流部分故障的特性适合于用热力参数进行故障诊断，并具有常用的振动诊断所无法比拟的优越性。
