汽轮机维护与故障排查指南

汽轮机维护与故障排查指南前言汽轮机作为现代工业生产中不可或缺的关键动力设备，广泛应用于电力、化工、冶金、船舶等诸多领域。其安全稳定运行直接关系到企业的生产效率、能源消耗乃至整体经济效益。鉴于汽轮机结构复杂、工作条件严苛，对其进行科学有效的维护保养及精准高效的故障排查，是确保机组长期处于良好运行状态、延长使用寿命、预防突发事故的核心环节。本指南旨在结合实践经验与专业理论，系统阐述汽轮机的维护要点与故障排查方法，以期为相关技术人员提供具有实际指导意义的参考。第一章汽轮机的日常维护与预防性保养汽轮机的维护工作应以“预防为主，防治结合”为基本原则，通过规范化的日常巡检、定期检查和预防性保养，及时发现并消除潜在隐患，最大限度减少故障发生的可能性。1.1日常巡检日常巡检是掌握机组运行状态、发现早期故障征兆的第一道防线，应制定详细的巡检路线和内容清单，并严格执行。*运行参数监测：密切关注汽轮机的主要运行参数，如主蒸汽压力、温度，再热蒸汽压力、温度，排汽压力（真空度），各级抽汽压力、温度，润滑油温、油压，轴承温度，轴向位移，差胀，振动值等。确保这些参数在正常允许范围内波动，若发现异常趋势应及时分析原因。*外观检查：检查机组本体、管道、阀门、法兰等有无跑、冒、滴、漏现象，特别是蒸汽、油、水系统的泄漏。观察保温层是否完好，有无脱落或破损。*声音监听：在机组稳定运行时，利用听针或专用听音设备，仔细倾听汽轮机各轴承箱、汽缸、汽封、调节汽阀等部位的声音。正常运转声音应均匀、平稳，无明显异音。若出现金属摩擦声、撞击声、尖锐的哨音或其他不规则声响，必须引起高度警惕。*温度触感：在安全前提下，用手背轻触轴承箱、油箱、管道等外壳，感知其温度是否正常，有无局部过热现象。但需注意避免烫伤。*油质检查：定期检查润滑油的油位、油色、油质。油位应在规定刻度范围内；油色应为透明或淡黄色，无乳化、变黑、浑浊现象；无明显杂质或水分。*仪表指示：检查各压力表、温度计、液位计、振动表等监测仪表指示是否准确、稳定，有无卡涩、跳动现象。1.2定期检查与试验除日常巡检外，还需根据机组运行小时数或日历周期，进行更深入的定期检查和功能性试验。*润滑油系统：定期检查油箱油位、油质，按需进行滤油或换油；检查油泵运行状况及备用泵自启动功能；检查冷油器换热效果，定期清洗；检查油管路有无老化、腐蚀。*调节保安系统：定期对调节汽阀、抽汽阀等进行活动试验，确保其动作灵活、无卡涩；检查安全油压、二次油压等是否正常；定期校验超速保护、轴向位移保护、低油压保护、低真空保护等重要保护装置的定值和动作可靠性。*凝汽系统：检查凝汽器真空度，分析真空变化趋势；定期清洗凝汽器铜管（或钛管），防止结垢影响传热效率；检查抽气器（或真空泵）工作状态；检查凝结水泵运行及备用情况。*汽水系统阀门：定期对各种截止阀、闸阀、止回阀等进行操作试验，防止阀芯卡涩或阀杆锈死。*发电机及励磁系统：配合电气专业人员进行相关检查，如定子、转子温度，绝缘情况，碳刷磨损及火花等。1.3设备清洁保持汽轮机及其附属设备的清洁是日常维护的重要内容。*本体清洁：定期对汽轮机外表面、管道、阀门进行清扫，去除油污、灰尘和杂物，便于观察设备状况和发现泄漏点。*场地清洁：保持汽轮机运行区域地面干净整洁，无积水、油污和杂物堆积，创造良好的运行环境。*过滤器清洁：定期清洗或更换润滑油系统、液压调节系统、冷却水系统等中的各类过滤器滤芯，确保介质清洁。1.4备品备件管理建立完善的备品备件管理制度，确保关键易损件、重要部件有合理的库存，以便故障发生时能及时更换，缩短停机时间。对备品备件应妥善保管，防止锈蚀、损坏和错用。第二章汽轮机关键系统的维护要点2.1润滑油系统润滑油系统是汽轮机安全运行的生命线，其作用是对轴承进行润滑和冷却，并为调节保安系统提供动力油。*油质管理：严格控制润滑油的清洁度和理化指标，定期进行油样化验（如粘度、酸值、水分、机械杂质、破乳化度等）。发现油质超标，应及时采取过滤、再生或更换等措施。*油箱：保持油箱内部清洁，定期清理底部沉淀物。油位计应清晰可见，呼吸阀（或吸湿器）应完好有效，防止潮气和杂质进入。*油泵：主油泵、辅助油泵、事故油泵应定期进行切换运行和启动试验，确保其性能可靠。检查泵体有无振动、泄漏，轴承温度是否正常。*冷油器：定期检查冷油器进出口油温、水压，确保冷却效果。根据水质情况和运行时间，定期进行反冲洗或化学清洗，去除管束内的结垢。切换操作时应严格按照规程进行，防止断油或油温突变。*滤油器：压差发讯器应灵敏可靠，当滤芯压差达到设定值时，应及时切换并清洗或更换滤芯。2.2调节与保安系统调节与保安系统直接关系到汽轮机的运行稳定性和机组的安全保护。*调速器/电调装置：对于机械调速器，应定期检查飞锤（或飞环）、弹簧、杠杆等部件的灵活性和磨损情况，保持油动机内部清洁。对于电液调节系统（DEH），应定期检查电子控制单元、伺服阀、传感器等部件的工作状态，确保信号传递准确，阀门动作响应迅速、平稳。*油动机与错油门：定期检查油动机的行程、指示是否准确，有无卡涩、晃动现象。错油门滑阀应动作灵活，遮程符合要求。*危急遮断系统：定期试验危急遮断器（飞锤/飞环式、电磁式等）的动作转速和复位情况。检查危急遮断油门、磁力断路油门等部件的动作可靠性。确保遮断系统在任何危及机组安全的情况下能迅速、可靠地切断汽源，使机组停机。*主汽阀、调节汽阀：定期检查阀门的严密性，防止蒸汽泄漏。对于调节汽阀，应检查其开启顺序、重叠度是否符合设计要求，确保配汽曲线良好。阀杆应保持润滑良好，防止卡涩。2.3凝汽系统凝汽系统的好坏直接影响汽轮机的排汽压力，进而影响机组的热效率和出力。*凝汽器：保持较高的真空度是提高机组经济性的关键。应密切监视端差、过冷度等指标。定期清洗凝汽器铜管（或钛管），可采用胶球清洗、反冲洗、高压水冲洗或化学清洗等方法。检查管束有无泄漏，若发现泄漏应及时堵漏或更换。*抽气器/真空泵：定期检查抽气器的工作蒸汽压力、温度，喷嘴有无堵塞。对于水环式真空泵，应检查真空泵的工作水温和水位，以及泵体振动、声音等。确保其抽气能力满足凝汽器真空要求。*凝结水泵：检查泵的出口压力、流量、振动、声音及轴承温度。轴封应严密，防止空气漏入。定期清理入口滤网。*真空系统严密性：定期进行真空系统严密性试验，发现漏点应及时消除。重点检查轴封、法兰结合面、阀门盘根、水位计等部位。2.4转动部分与静止部分*转子：转子是汽轮机的核心部件，应避免承受过大的热冲击和机械应力。启动、停机及变工况运行时，应严格控制升速、升负荷速率和温差，防止产生过大的热应力和振动。*轴承：密切监视轴承温度、回油温度和振动情况。巴氏合金瓦应无脱胎、熔化、裂纹等缺陷。滚动轴承应无异音、过热，定期检查润滑脂状况。*汽封：轴封和隔板汽封的间隙应调整适当，既要减少漏汽损失，又要防止动静摩擦。运行中若发现汽封冒汽过大或产生异常声音，应分析原因并及时处理。定期检查汽封环的磨损和退让间隙。*汽缸与法兰螺栓：保持汽缸保温良好，防止上下缸温差过大产生变形。定期检查汽缸结合面有无漏汽痕迹。对于高温高压机组，法兰螺栓的热紧和冷紧工艺应严格按照规程执行，防止螺栓松动或紧力不均导致汽缸变形或泄漏。第三章汽轮机常见故障及排查方法汽轮机故障的表现形式多样，故障原因也往往错综复杂。排查故障时，应遵循“先外后内、先简后繁、先静后动、分段排查、综合分析”的原则，结合运行参数变化、异常现象、历史数据及维护记录，进行科学判断。3.1振动异常振动是汽轮机运行中最常见的故障之一，也是反映机组运行状态的重要指标。*现象：轴承座振动值超标，或机组振动随转速、负荷等因素变化而异常波动。可能伴随异常声响、轴承温度升高、轴向位移变化等。*常见原因：*转子不平衡：如叶片结垢、腐蚀、断裂，叶轮磨损或局部脱落，转子弯曲，联轴器不平衡或中心不正。*动静部分摩擦：如汽封间隙过小、轴瓦乌金脱落或磨损、隔板变形、转子热弯曲等导致动静碰磨。*轴承故障：轴瓦间隙过大或过小、轴瓦巴氏合金脱胎、裂纹、出油楔不良、轴承座松动或基础不稳固。*润滑油系统问题：油温过高或过低、油质劣化、供油不足导致油膜不稳定或油膜振荡。*蒸汽激振：高参数机组在特定负荷区域可能出现的不稳定振动。*发电机影响：如发电机转子匝间短路、静子偏心、电磁力不平衡等。*排查方法：*首先检查振动是否为突发性还是渐进性，有无明显诱因（如启动、停机、加减负荷、参数变化等）。*测量各轴承的振动值（垂直、水平、轴向），确定振动最大的轴承位置。*进行振动频谱分析，判断振动的主要频率成分（如1X、2X、nX转速频率，或其他特定频率），初步确定故障类型。*检查润滑油温、油压、油质，轴承回油温度，判断是否存在油膜问题。*检查机组膨胀、轴向位移、差胀是否正常，排除动静摩擦可能。*检查汽轮机进汽参数是否稳定，有无水冲击迹象。*若怀疑转子不平衡或动静摩擦，可能需要进行揭缸检查或轴系动平衡试验。3.2轴承温度过高轴承温度过高会加速润滑油老化，甚至导致巴氏合金熔化，严重威胁机组安全。*现象：轴承回油温度或轴瓦温度超过规定值，可能伴随振动增大。*常见原因：*润滑油供油不足或中断：如油泵故障、油管路堵塞、滤油器堵塞、冷油器切换错误等。*润滑油质不良：油中进水、杂质过多、粘度异常等导致润滑冷却效果下降。*轴承间隙不当：间隙过小，油流不畅，散热不良；间隙过大，油膜承载能力下降，易产生干摩擦或半干摩擦。*轴瓦缺陷：如巴氏合金材质不良、浇铸质量差（有气孔、砂眼）、脱胎、裂纹、表面磨损或刮研不良。*转子对中不良或轴承受力不均。*轴封漏汽过大，导致轴承箱温度升高，加热润滑油。*轴承冷却水量不足或水温过高。*排查方法：*立即检查该轴承的进油压力、回油量及回油温度，与其他轴承对比。*检查润滑油系统整体压力、油温、油箱油位及油质。*检查轴承箱外部有无过热区域，判断是否存在轴封漏汽。*若油系统参数正常，应考虑轴承本身问题或安装对中问题，必要时停机解体检查轴瓦。3.3汽轮机效率下降汽轮机效率下降表现为相同负荷下汽耗率、热耗率升高，或相同蒸汽参数下出力降低。*现象：机组发电（或做功）量下降，煤耗（或汽耗）上升，排汽温度升高，各级抽汽压力异常等。*常见原因：*通流部分结垢或损坏：蒸汽品质不良导致叶片、隔板结垢，使通流面积减小，汽流阻力增大；叶片磨损、断裂、变形，或隔板汽封磨损漏汽增大。*汽封系统泄漏：轴端汽封、隔板汽封、平衡活塞汽封磨损或间隙调整不当，导致漏汽量增加，做功能力下降。*调节汽阀故障：调节汽阀开度不均、卡涩、重叠度不当，或配汽曲线偏离设计值，导致蒸汽流量分配不合理。*凝汽器真空下降：排汽压力升高，汽轮机理想焓降减小。*进汽参数偏离设计值：主蒸汽压力、温度降低，或再热蒸汽温度降低，导致循环效率下降。*加热器运行异常：各级加热器投运不正常、水位过高或过低、传热效果差，导致回热系统效率下降。*排查方法：*对比分析近期与历史同期的运行参数（汽耗率、热耗率、各段压力温度等）。*检查凝汽器真空度、端差、过冷度是否正常。*检查各加热器的投运情况、水位、端差。*测量各级抽汽压力、温度，与设计值或正常工况对比，判断通流部分是否存在问题。*进行热力性能试验，必要时结合停机机会对通流部分进行内窥镜检查或揭缸检查。3.4凝汽器真空下降凝汽器真空是影响汽轮机经济性的重要指标，真空下降会使机组出力降低，煤耗增加。*现象：排汽压力升高，真空度降低，可能伴随排汽温度升高，机组出力下降。*常见原因：*循环水量不足或水温过高：如循环水泵故障、吸水口堵塞、冷却塔效率降低、季节因素等。*凝汽器管束结垢或堵塞：导致传热恶化，端差增大。*真空系统泄漏：如轴封供汽不足或中断导致轴封漏空、凝汽器水位计、阀门、法兰、焊口泄漏，真空泵（或抽气器）工作失常。*真空泵（或抽气器）故障：如真空泵出力不足、汽水分离器水位异常、工作蒸汽参数不足（抽气器）。*凝汽器水位过高：淹没部分管束，减少换热面积。*轴封系统故障：轴封供汽压力不足、温度不当，或轴封片磨损严重。*排查方法：*检查循环水泵进出口压力、电流，循环水进出口温度，判断循环水系统是否正常。*检查凝汽器端差、过冷度。端差增大通常提示管束结垢或堵塞；过冷度增大可能提示真空系统漏空气或凝汽器水位过高。*检查真空泵（或抽气器）的工作状态，如真空泵电流、真空度、汽水分离器水位，抽气器的蒸汽压力、温度、抽出空气量等。*检查轴封供汽压力、温度，倾听轴封有无异常声音。*进行真空严密性试验，判断真空系统泄漏程度。若泄漏严重，可采用灌水法、氦质谱检漏等方法查找漏点。*检查凝汽器热井水位是否在正常范围。3.5调节系统故障调节系统故障会