鄧森林

（貴州粵黔電力有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553500）

發(fā)電廠汽輪機(jī)常見故障分析與排除

鄧森林

（貴州粵黔電力有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553500）

鑒于汽輪機(jī)在發(fā)電生產(chǎn)中的重要作用，及時(shí)排除與解決機(jī)組故障是維持生產(chǎn)的關(guān)鍵措施。結(jié)合發(fā)電廠生產(chǎn)作業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，本文總結(jié)了汽輪機(jī)常見故障形式及解決方法，提出汽輪機(jī)科技化調(diào)度方法，旨在降低機(jī)組運(yùn)行期間的故障發(fā)生率。

發(fā)電廠；汽輪機(jī)；故障；科技改造

汽輪機(jī)是發(fā)電廠主要生產(chǎn)裝置，其運(yùn)行效率關(guān)系著廠內(nèi)電能生產(chǎn)效率，及時(shí)解決汽輪機(jī)故障有助于提高發(fā)電水平。發(fā)電廠要結(jié)合汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)定科技化改造方案，利用新技術(shù)構(gòu)建故障監(jiān)測(cè)與處理模式，減小人工參與機(jī)組調(diào)度的難度。

1 發(fā)電廠汽輪機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。主要發(fā)展趨勢(shì)：

1.1 實(shí)時(shí)化

現(xiàn)代電力開始采用網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行，維持了發(fā)電廠運(yùn)作流程的一體化，設(shè)置了更具操控性能的硬件設(shè)施，滿足了不同地區(qū)用電客戶的實(shí)際需求。發(fā)電廠監(jiān)控必須堅(jiān)持24h作業(yè)狀態(tài)，按照動(dòng)態(tài)控制器要求執(zhí)行操作命令，進(jìn)一步擴(kuò)大整個(gè)區(qū)域的調(diào)度模式。例如，城市用電監(jiān)控中，利用智能電表對(duì)用電量多少實(shí)施操控，以免外界干擾造成的異常隱患。

1.2 定向化

無(wú)論是或城市供機(jī)組發(fā)電作業(yè)，必須在相對(duì)完整的調(diào)度平臺(tái)下，才能實(shí)現(xiàn)電力資源一體化建設(shè)。定向監(jiān)控系統(tǒng)有助于提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可利用性，應(yīng)從主客觀條件展開研究，總結(jié)符合網(wǎng)絡(luò)化調(diào)度運(yùn)行實(shí)況的影響因素，根據(jù)不同對(duì)象制定科學(xué)的監(jiān)控方案，協(xié)調(diào)城市與地區(qū)用電安全。

2 汽輪機(jī)常見故障及排除方法

故障處理是發(fā)電廠規(guī)劃重點(diǎn)，面對(duì)日趨增多的用電客戶，發(fā)電廠規(guī)劃必須設(shè)定智能操控模塊，才能體現(xiàn)出發(fā)電廠技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。構(gòu)建汽輪機(jī)故障處理體系，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠資源最大化配置。對(duì)于傳統(tǒng)電廠規(guī)劃存在的問題，要深入總結(jié)汽輪機(jī)組常見故障形式，提出切實(shí)可行的解決方法。主要包括：

2.1 水沖擊

水沖擊是指當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組的進(jìn)汽溫度急劇下降到某一程度時(shí)，汽輪機(jī)迸汽將大量帶水。具體表現(xiàn)為單機(jī)運(yùn)行時(shí)頻率、電壓下降，并列運(yùn)行時(shí)出力顯著降低，有時(shí)水沖擊還會(huì)導(dǎo)致葉片的折斷和軸向推力的增加。若在惰走過程中一切均正常，沒有異常現(xiàn)象發(fā)生，則可以繼續(xù)啟動(dòng)汽輪機(jī)，如啟動(dòng)時(shí)汽輪機(jī)內(nèi)部有摩擦聲和碰撞聲，必須立即停止啟動(dòng)，停下汽輪機(jī)進(jìn)行檢查和檢修。

2.2 碰摩擦

PLC在控制汽輪機(jī)過程中，往往由于人工操作失誤造成電路故障或數(shù)據(jù)丟失等問題。碰摩故障發(fā)生時(shí)，單圓盤碰摩模型如圖1所示。o為靜子中心，o1為單圓盤形心初始位置，o2為單圓盤形心位置，c為單圓盤質(zhì)心，w為轉(zhuǎn)過的角度，δ為轉(zhuǎn)子與靜子的半徑間隙（對(duì)應(yīng)圖中的o1o2距離），ω為轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)角速度，x-o1-y是建立在系統(tǒng)靜止時(shí)轉(zhuǎn)子形心的固定坐標(biāo)系，F(xiàn)N為碰摩正壓力，TF為切向摩擦力。系統(tǒng)靜止時(shí)，轉(zhuǎn)子形心與靜子形心存在一定的不對(duì)中量（即圖中的oo1距離），其值為δ0。旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)靜子形心距為。當(dāng)r>δ時(shí)，便發(fā)生碰摩，其碰摩力可表示為：

式中：Kc為定子的徑向剛度；μ為轉(zhuǎn)子與靜子間的摩擦系數(shù)；摩擦力方向由符號(hào)Θψ決定：

圖1 單圓盤碰摩模型圖

2.3 真空下降

汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常遇到汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備壓力升高（即真空下降）現(xiàn)象。汽輪機(jī)凝汽設(shè)備的壓力升高，不僅會(huì)使機(jī)組的效率降低，還常常迫使機(jī)組降低出力，甚至造成機(jī)組停機(jī)故障。循環(huán)水中斷是造成真空下降的主要原因，如：循環(huán)水泵或其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)出故障，循環(huán)水口濾網(wǎng)堵塞等。循環(huán)水中斷時(shí)，應(yīng)迅速去掉汽輪機(jī)負(fù)荷，以備用水源向冷油器供水，并注意當(dāng)真空降低到允許低限值時(shí)，進(jìn)行故障停機(jī)。

2.4 嚴(yán)重超速

汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)超速情況，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行效率下滑，影響了整個(gè)機(jī)組的功能狀態(tài)，不利于發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)于存在超速的機(jī)組，也要及時(shí)調(diào)整運(yùn)行速度，抑制各類因素產(chǎn)生的損耗。例如：自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門卡澀；抽汽管上逆止門卡澀等。發(fā)生嚴(yán)重超速時(shí)，應(yīng)立即手動(dòng)危急保安器解除真空，緊急停機(jī)并檢查調(diào)速汽門，切斷進(jìn)汽汽源。

3 汽輪機(jī)智能化改造與控制技術(shù)

我國(guó)發(fā)電系統(tǒng)正處于優(yōu)化改革階段，政府通過宏觀調(diào)控職能實(shí)施電廠改造建設(shè)，滿足了區(qū)域用電資源調(diào)配作業(yè)要求。調(diào)整發(fā)電機(jī)出力、調(diào)整負(fù)荷分布、投切電容器、電抗器等，這些都是維持縣級(jí)電廠運(yùn)作的關(guān)鍵。必須在綜合考慮供電資源現(xiàn)狀、供電需求狀況以及其他可能條件的基礎(chǔ)上，提出汽輪機(jī)組改造方法，降低機(jī)組運(yùn)行故障的發(fā)生率。

3.1 機(jī)組監(jiān)控

PLC是汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)新技術(shù)，將其用于礦山勘察與分析具有先進(jìn)性特點(diǎn)，能夠及時(shí)挖掘汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為后期礦床開發(fā)與利用提供指導(dǎo)依據(jù)。以PLC獲取準(zhǔn)確的圖像信號(hào)，可實(shí)時(shí)反映汽輪機(jī)情況，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電作業(yè)流程。監(jiān)控是為了更好地指導(dǎo)電力運(yùn)行，利用監(jiān)控平臺(tái)完善機(jī)組發(fā)電數(shù)據(jù)處理流程，推動(dòng)發(fā)電廠絡(luò)智能化、數(shù)字化、統(tǒng)一化發(fā)展趨勢(shì)，形成相對(duì)完整的監(jiān)控作業(yè)平臺(tái)。視頻監(jiān)控具有實(shí)時(shí)錄像功能，用數(shù)字監(jiān)測(cè)儀替代人工監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)控制情況，收錄于視頻監(jiān)控相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。

3.2 調(diào)度改造

汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果需要以圖像形式呈現(xiàn)出來，才能為發(fā)電企業(yè)提供形象的數(shù)據(jù)分析，掌握符合汽輪機(jī)實(shí)況的開發(fā)平臺(tái)。面對(duì)傳統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)模式存在的不足，新時(shí)期汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)要堅(jiān)持科技創(chuàng)新原則，引入PLC作為技術(shù)支撐平臺(tái)，設(shè)定更加多元化的汽輪機(jī)圖像處理中心，如圖2，對(duì)汽輪機(jī)設(shè)定超速保護(hù)系統(tǒng)，避免超速問題導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)，客觀地反映出汽輪機(jī)動(dòng)態(tài)。實(shí)踐證明，虛擬模型具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，虛擬化、精確化等特點(diǎn)改變了傳統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)平臺(tái)的不足。

圖2 汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)

3.3 故障模擬

虛擬模型為用戶提供動(dòng)脈故障監(jiān)測(cè)平臺(tái)，本質(zhì)上并非正式的故障監(jiān)測(cè)操作，而是在虛擬環(huán)境下對(duì)圖像進(jìn)行多種處理。因此，故障監(jiān)測(cè)采用虛擬模型具有精確化特性，避免正式操作中產(chǎn)生錯(cuò)誤，提高了汽輪機(jī)圖像的處理質(zhì)量。發(fā)電廠絡(luò)化調(diào)度是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的操控中心，其調(diào)度方案設(shè)計(jì)要注重?cái)?shù)據(jù)安全問題，提前做好相關(guān)權(quán)限設(shè)置與管理，避免人為操控失誤造成的安全風(fēng)險(xiǎn)。電廠是社會(huì)主義改造重點(diǎn)項(xiàng)目，借助電力科技創(chuàng)設(shè)現(xiàn)代化供用電控制模式，加快了區(qū)域供機(jī)組發(fā)電作業(yè)改造進(jìn)程。

3.4 運(yùn)行監(jiān)測(cè)

為了避免故障監(jiān)測(cè)不當(dāng)造成數(shù)據(jù)結(jié)果失誤，可引入虛擬模型作為前期操控處理平臺(tái)?？偨Y(jié)故障監(jiān)測(cè)技術(shù)缺陷，以數(shù)字模型為虛擬化控制平臺(tái)，提出更為先進(jìn)的故障監(jiān)測(cè)技術(shù)方案。故障監(jiān)測(cè)是我國(guó)發(fā)電行業(yè)不可缺少的工程要素，汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)必須依賴于各項(xiàng)科技術(shù)應(yīng)用，才能創(chuàng)造更為豐厚的產(chǎn)業(yè)收益。故障監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的工藝流程，以圖像模型為中心執(zhí)行處理方案，從根本上解決了傳統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)的不足。數(shù)字模型是故障監(jiān)測(cè)的新平臺(tái)，用戶可根據(jù)操作要求擬定故障監(jiān)測(cè)流程，獲得更為清晰、真實(shí)、形象的圖像結(jié)果。

4 結(jié)論

總之，發(fā)電廠資源利用問題體現(xiàn)在開發(fā)與利用等雙方面，安全控制是發(fā)電廠規(guī)劃重點(diǎn)要素。發(fā)電廠可根據(jù)機(jī)組發(fā)電結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)，提出符合實(shí)際應(yīng)用要求的線路改造方式。掌握汽輪機(jī)幾種故障的原因、特征和處理方法，并抓好檢修的質(zhì)量檢驗(yàn)并采取運(yùn)行中的預(yù)防性措施，嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行管理制度和操作規(guī)程、加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，使運(yùn)行人員充分掌握設(shè)備性能，則事故完全可以預(yù)防并可得到妥善處理。

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TM621

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1004-7344（2016）12-0073-02

2016-4-10

鄧森林（1981-），男，水族，貴州盤縣人，助理工程師，大專，主要從事工作方向?yàn)槊摿虺逸旊婋姎獾认到y(tǒng)的運(yùn)行管理。