汽轮机设备维护与故障排除指南

汽轮机设备维护与故障排除指南在现代工业生产体系中，汽轮机作为将蒸汽热能转化为机械能的关键动力设备，广泛应用于电力、化工、冶金等重要领域。其安全稳定运行直接关系到整个生产系统的效率与效益。因此，建立科学完善的维护保养体系，并掌握精准高效的故障排除技能，是保障汽轮机长期可靠工作的核心环节。本文将从设备维护的基本原则入手，系统阐述日常保养要点，并结合实践经验，对常见故障现象的分析思路与排除方法进行深入探讨，旨在为相关技术人员提供一份兼具理论指导性与实际操作性的参考资料。一、汽轮机维护保养的基础性原则与日常实践汽轮机的维护保养工作，应以“预防为主，防治结合”为根本遵循。这意味着我们不仅要关注设备运行中的显性指标，更要洞察潜在的风险隐患，通过规范化的日常管理，将故障消灭在萌芽状态。（一）日常巡检与状态监测：感知设备的“脉搏”日常巡检是掌握设备运行状态最直接、最基础的手段。巡检人员需具备高度的责任心和敏锐的观察力，对汽轮机各关键系统及部位进行细致检查。重点关注以下方面：1.运行参数的稳定性：密切监视主蒸汽压力、温度，再热蒸汽参数，排汽压力（真空度），各轴承温度，润滑油压、油温，轴向位移，差胀，振动等关键指标。这些参数的微小波动往往是故障的早期信号，需及时记录并分析趋势。2.设备声响与振动：正常运行的汽轮机，其发出的声响应是均匀、平稳的。任何异常的异音，如金属摩擦声、撞击声、尖锐啸叫声等，都可能预示着内部部件的不正常接触或损坏。振动测量应覆盖轴承座、缸体等关键部位，注意振动幅值、频率及相位的变化。3.油系统状况：润滑油是汽轮机的“血液”。需检查油箱油位、油质（色泽、透明度、有无杂质或乳化现象），回油是否畅通，各油路有无渗漏。对油系统的清洁度必须给予足够重视，定期进行油质分析，确保油液的黏度、酸值、水分及颗粒度等指标符合要求。4.汽封与疏水系统：留意汽封有无异常冒汽，各疏水点的疏水是否正常，避免因疏水不畅导致水冲击或金属部件损伤。5.阀门与管道：检查主要阀门的开度指示与实际位置是否一致，阀杆有无卡涩，管道有无明显的振动、变形或泄漏。（二）定期预防性保养：延长设备寿命的关键除日常巡检外，制定并严格执行定期保养计划至关重要。这包括但不限于：1.润滑油系统维护：定期更换润滑油及滤芯，清洗油箱、油冷却器、油过滤器。确保润滑油路畅通无阻，油压稳定，冷却效果良好。对于大型机组，油系统的冲洗和油质净化处理尤为关键。2.调速保安系统校验：定期对调速器、同步器、主汽门、调节汽门、危急遮断器等进行检查、调试和校验，确保其动作灵活、准确可靠，各项保护定值符合设计要求。这是防止机组超速等恶性事故的核心屏障。3.汽封间隙检查与调整：随着运行时间的增长，汽封磨损可能导致间隙增大，影响机组效率和真空。结合机组大修，对汽封间隙进行检查和必要的调整。4.轴承检查与维护：检查轴承乌金面有无磨损、脱胎、裂纹等缺陷，测量轴承间隙，确保其在允许范围内。对于滑动轴承，要关注轴瓦温度分布是否均匀。5.凝汽器维护：定期对凝汽器铜管（或钛管）进行清洗，去除结垢和附着物，保持良好的传热效果，维持机组真空。清洗方式可根据结垢情况选择胶球清洗、高压水冲洗或化学清洗等。6.联轴器检查：检查联轴器的同心度、端面瓢偏，连接螺栓有无松动、断裂或腐蚀。7.仪表与保护装置校验：对所有测量仪表、报警装置及连锁保护系统进行定期校验，确保其准确性和可靠性，避免因仪表失灵导致误判断或保护拒动/误动。（三）设备清洁与环境控制保持汽轮机本体及周围环境的清洁，不仅能减少灰尘、杂质对设备的侵蚀，也有助于及时发现泄漏等异常情况。应定期清理设备表面油污、积灰，确保通风良好，避免高温部件散热不良。对于运行环境较差的场所，需采取必要的防护措施。（四）技术档案管理建立完整的设备技术档案，详细记录设备的出厂资料、安装调试记录、历次检修记录、运行参数变化趋势、故障处理情况、备品备件更换记录等。这对于分析设备运行规律、制定合理的维护策略、追溯故障原因具有重要的参考价值。二、汽轮机常见故障分析与排除思路尽管日常维护工作做得细致入微，汽轮机在长期运行过程中仍可能因各种原因发生故障。故障排除的关键在于准确判断故障原因，采取有效的处理措施，以最快速度恢复机组正常运行，并防止故障再次发生。（一）振动异常：机组运行的“晴雨表”汽轮机振动超标是最常见的故障之一，也是判断设备运行状态的重要依据。引起振动的原因复杂多样，需系统分析。1.故障现象：轴承座或轴系振动幅值超过标准值，或振动突然增大。可能伴随异常声响、轴承温度升高等现象。2.可能原因分析：*转子不平衡：转子质量偏心，如叶片结垢、腐蚀、断裂，叶轮磨损或有异物附着，转子弯曲等。*转子不对中：联轴器安装同心度或端面平行度偏差过大，或因基础沉降、轴承磨损等导致的动态不对中。*轴承缺陷：轴瓦乌金磨损、脱胎、碎裂，轴承间隙过大或过小，轴承座松动或变形。*汽流激振：如调节汽门开启顺序不当、蒸汽参数剧烈波动、叶片通道气流不稳定等引起的汽流激振力过大。*动静摩擦：因径向或轴向间隙消失导致的转子与静止部分摩擦，可能由差胀超限、轴位移过大、缸体变形等引起。*基础或台板问题：基础刚度不足、地脚螺栓松动、台板接触不良或滑动受阻。3.排查与处理思路：*初步判断：首先观察振动是突发性还是渐进性，是稳定的还是阵发性，振动与负荷、转速、蒸汽参数等有无明确关联。结合频谱分析，判断振动主要频率成分，初步确定故障类型（如不平衡多表现为1倍频，不对中多表现为2倍频或1/2分频等）。*逐项排查：*检查润滑油压、油温及轴承温度，排除轴承润滑不良或损坏。*检查蒸汽参数是否稳定，有无水冲击迹象。*测量轴系振动相位，进行动平衡测试判断是否存在不平衡。*检查联轴器对中情况。*若怀疑动静摩擦，需密切关注差胀、轴向位移及缸体温度分布。*处理措施：根据排查结果，针对性采取动平衡校正、重新找正、更换轴承、处理动静摩擦部位、消除结垢等措施。在未查明原因前，应适当降低机组负荷，必要时紧急停机，防止故障扩大。（二）异常声响：设备“健康”的警示音汽轮机运行中出现异常声响，通常表明内部存在不正常的机械接触或流体流动扰动。1.常见声响类型及可能原因：*金属摩擦声：尖锐刺耳，多为动静部分发生摩擦，如汽封、隔板汽封与转子摩擦，叶片与静叶环摩擦等。*撞击声：清脆的“当当”声，可能是转子部件松动（如叶轮、联轴器螺栓松动）、叶片断裂或脱落、异物进入通流部分。*汽流啸叫声：高频尖叫声，可能是汽封间隙过小或局部堵塞，蒸汽流速过高所致。*低沉的隆隆声：可能是轴承座松动、基础共振或润滑油膜振荡。2.排查与处理：*一旦听到异常声响，应立即仔细辨别声响来源（轴向、径向位置）、持续时间及与工况的关系。*结合振动、温度、压力等参数变化综合判断。*若声响明显且伴随振动、温度异常升高，应果断停机检查，避免造成重大设备损坏。停机后通过揭缸、盘车检查等方式找到声源并彻底处理。（三）转速失控（超速）：严重危及设备安全的恶性故障汽轮机超速是最危险的故障之一，可能导致转子断裂、飞车等灾难性后果，必须严防死守。1.主要原因：*调速系统失灵：如调速器卡涩、调节汽门拒动或关闭不严、油动机故障、同步器失控等。*保安系统故障：危急遮断器不动作或动作后遮断油门、主汽门、调节汽门不能迅速关闭严密。*蒸汽系统异常：主蒸汽压力突然大幅升高，或抽汽、供热系统故障导致汽轮机进汽量突然增加。*运行操作不当：如甩负荷时处理不当。2.预防与处理：*预防是关键：严格执行调速保安系统定期校验制度，确保各项保护动作准确可靠。加强油质管理，防止调速系统部件卡涩。*一旦发生超速：运行人员应立即采取紧急停机措施，确认主汽门、调节汽门、抽汽逆止门等是否已关闭严密。若保护装置拒动，应果断手动打闸停机，并迅速切断汽轮机进汽。事后必须彻底查明原因，消除隐患后方可重新启动。（四）轴承温度过高：威胁轴系安全的直接隐患轴承温度是反映轴承工作状态的重要参数，过高将导致润滑油膜破坏，造成轴瓦烧毁。1.常见原因：*润滑油供应不足或中断：如供油压力低、油路堵塞、油箱油位过低。*润滑油质不良：油中进水乳化、含杂质过多或老化变质，导致润滑冷却效果下降。*轴承间隙不当：间隙过小，油膜难以形成；间隙过大，油膜承载能力不足，易产生涡流和热。*轴承乌金质量不佳或损坏：如脱胎、磨损、裂纹、熔化。*轴颈与轴瓦接触不良或偏磨。*冷却水量不足或水温过高，导致油冷却器冷却效果差。*轴承振动过大，破坏油膜稳定性。2.排查与处理：*发现轴承温度升高，首先检查润滑油压、油温、油位及油质。*检查冷却器进出口水温及水量。*测量轴承振动值。*若上述均正常，则可能是轴承本身问题，需停机解体检查轴瓦间隙、接触情况及乌金状况。*根据原因采取相应措施，如补充或更换润滑油、清洗油路、调整轴承间隙、修复或更换轴瓦、改善冷却条件等。在温度未得到有效控制前，应降低机组负荷，必要时停机处理。（五）真空度下降：影响机组效率与安全的常见问题凝汽式汽轮机排汽真空度下降，会导致机组热效率降低，出力下降，甚至可能因排汽温度过高引起排汽缸变形。1.主要原因：*凝汽器铜管（或钛管）结垢或堵塞，传热面积减少，传热效果变差。*凝汽器漏入空气量过多：如真空系统管道、阀门、法兰连接处泄漏，轴封供汽不足或中断导致轴封漏气。*抽气系统故障：如射水泵（或射汽抽气器）出力不足、抽气器喷嘴堵塞、气水分离器故障等。*循环水量不足或水温过高。*凝汽器热井水位过高，淹没部分铜管。*汽轮机汽封漏气过大，蒸汽进入凝汽器过多。2.排查与处理：*系统分析各项真空相关参数的变化趋势，如端差、凝结水过冷度、抽气器工作压力等。*检查循环水系统运行情况，测量循环水量和水温。*检查抽气系统工作状态，必要时进行真空系统严密性试验，查找漏气点并消除。*定期对凝汽器进行清洗，保持传热面清洁。*调整轴封供汽压力，确保轴封密封良好。（六）其他常见故障如调节系统摆动、轴向位移异常、叶片损伤等，也需要根据具体现象，结合设备结构和运行原理，进行细致的分析和妥善处理。三、汽轮机维护与故障排除的进阶思考与总结汽轮机的维护与故障排除是一项系统性、专业性极强的工作，不仅要求技术人员具备扎实的理论基础，更需要丰富的实践经验和严谨细致的工作作风。1.树立“全员参与，全过程管理”的理念：设备维护不仅仅是维修人员的责任，运行人员的精心操作、认真巡检，管理人员的科学规划和严格监督，都是保障设备健康运行的重要环节。2.强化人员技能培训：定期组织技术培训和案例分析，提升相关人员对设备结构、原理的理解，以及故障判断和处理能力。鼓励技术交流，分享经验教训。3.善用先进监测诊断技术：如振动在线监测与分析系统、油液光谱/铁谱分析技术、红外热成像检测等，实现对设备状态的实时监控和早期预警，变被动维修为主动维护。4.严格执行“两票三制”：在进行维护检修工作时，必须严