汽輪機的概念及原理

汽輪機是用具有一定溫度和壓力的蒸汽來做功的回轉式原動機。由于其具有熱效率高、運轉平穩(wěn)、輸出功率大、事故率低等優(yōu)點，廣泛應用于拖動發(fā)電機、大型風機水泵及船舶的動力設備。依其做功原理的不同，可分為沖動式汽輪機和反動式汽輪機兩種類型。兩種類型各具特點，各有其發(fā)展的空間。

沖動式汽輪機：蒸汽的熱能轉變?yōu)閯幽艿倪^程，僅在噴嘴中發(fā)生，而工作葉片只是把蒸汽的動能轉變成機械能的汽輪機。即蒸汽僅在噴嘴中產(chǎn)生壓力降，而在葉片中不產(chǎn)生壓力降。

反動式汽輪機：蒸汽的熱能轉變?yōu)閯幽艿倪^程，不僅在噴嘴中發(fā)生，而且在葉片中也同樣發(fā)生的汽輪機。即蒸汽不僅在噴嘴中進行膨脹，產(chǎn)生壓力降，而且在葉片中也進行膨脹，產(chǎn)生壓力降。

沖動式與反動式在構造上的主要區(qū)別在于：

沖動式：動葉片出、入口側的橫截面相對比較勻稱，汽流通道從入口到出口其面積基本不變。

反動式：動葉片出、入口側的橫截面不對稱，葉型入口較肥大，而出口側較薄，汽流通道從入口到出口呈漸縮狀。

最簡單的汽輪機單級汽輪機結構由軸、轉輪、葉片和噴嘴組成，工作原理為：具有一定壓力和溫度的蒸汽通入噴嘴膨脹加速，此時蒸汽壓力、溫度降低，速度增加，蒸汽熱能轉變?yōu)閯幽?，然后，具有較高速度的蒸汽由噴嘴流出，進入動葉片流道，在彎曲的動葉片流道內(nèi)，改變汽流方向，給動葉片以沖動力，產(chǎn)生了使葉輪旋轉的力矩，帶動主軸旋轉，輸出機械功，完成動能到機械能的轉換。

熱能→動能→機械能，這樣一個能量轉換的過程，便構成了汽輪機做功的基本單部分元，通常稱這個做功單元為汽輪機的級。由于單級汽輪機的功率較小，且損失大，故使汽輪機發(fā)出更大功率，需要將許多級串聯(lián)起來，制成多級汽輪機。多級汽輪機的第一級又稱為調(diào)節(jié)級，該級在機組負荷變化時，是通過改變部分進汽量來調(diào)節(jié)汽輪機負荷，而其它級任何工況下都為全周進汽，稱為非調(diào)節(jié)級。

汽輪機分類按熱力過程可分為：

1、凝汽式汽輪機：進入汽輪機做功的蒸汽，除少量漏汽外，全部或大部分排入凝汽器，形成凝結水。

2、背壓式汽輪機：蒸汽在汽輪機內(nèi)做功后，以高于大氣壓力被排入排汽室，以供熱用戶采暖和工業(yè)用汽。

3、調(diào)整抽汽式汽輪機：將部分做過功的蒸汽以某種壓力下抽出，供工業(yè)用或采暖用。

4、中間再熱式汽輪機：將在汽輪機高壓缸做完功的蒸汽，再送回鍋爐過熱器加熱到新蒸汽溫度，回中、低壓缸繼續(xù)做功。

按蒸汽初蒸汽分類：低壓汽輪機：新汽壓力為1.2～1.5MPa；中壓汽輪機：新汽壓力為2.0～4.0MPa；次高壓汽輪機：新汽壓力為5.0～6.0MPa；高壓汽輪機：新汽壓力為6.0～10.0MPa；還有超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力汽輪機等等。汽輪機型號表達方式：

我國采用漢字拼音和數(shù)字來表示汽輪機的型號。型號中第一組符號的漢字拼音，表示汽輪機的熱力特性或用途，數(shù)字表示汽輪機的額定功率，第二組符號由數(shù)字組成，表示汽輪機主蒸汽參數(shù)。例如N6-2.35

凝汽式，額定功率6MW，初壓2.35MPa

B3-3.43/0.49

背壓式，額定功率3MW，初壓3.43MPa

背壓0.49MPa

針對水泥余熱資源品位低、流量大的特點,在滿足水泥工藝要求前提下,為充分利用余熱熱能，寧一線采用多級沖動混壓凝汽式帶減速機型汽輪機。利用參數(shù)較低的主蒸汽和來自閃蒸器的飽和蒸汽發(fā)電,汽輪機額定功率6480kW,排氣壓力-95.6kPa,轉速5829rpm，級數(shù)9級,工作狀態(tài)下額定蒸汽條件:

入口蒸汽壓力

主蒸汽

高壓混汽

低壓混汽

2.45Mpa

0.31Mpa

0.006Mpa

入口蒸汽溫度

335℃

飽和

飽和

入口蒸汽流量

31.93t/h

2.24t/h

0.93t/h

汽輪機為減速式汽輪機，通過減速機后轉速為1500rpm，這樣汽輪機的整體尺寸較小，暖機和沖轉所需的時間較短，便于汽輪機停機后能夠在短時間內(nèi)迅速再投入，適應窯系統(tǒng)工況的波動。針對汽輪機后幾級葉片水份較多、易發(fā)生水蝕現(xiàn)象的特點，在低壓部分特別設計了集水槽和疏水孔，充分利用轉子轉動的離心力分離水珠，避免水蝕。另在末兩級葉片前部覆蓋了一層特殊合金，以減輕水擊產(chǎn)生的損傷。

汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用電、液（壓）調(diào)節(jié)方式，感應機構為電磁式，執(zhí)行機構為液壓傳動式。調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，保證了汽輪機在設計范圍內(nèi)的任何工況下穩(wěn)定運行。

為保障汽輪機安全運行,我廠汽輪機設置保護有:1、主蒸汽進汽閥門喪失油壓而自動關閉；2、超速保護(電氣、機械保護)；3、潤滑油、跳閘油壓力低保護；4、推力軸承磨損保護；5、排汽壓力保護。

汽輪機油系統(tǒng)組成有:油箱裝置、油霧排氣扇、油凈化器、油冷卻器、潤滑油過濾器、調(diào)節(jié)油過濾器、主油泵、輔助油泵、緊急油泵、控制（潤滑）油壓調(diào)節(jié)閥、油溫調(diào)節(jié)閥及相應的管道等。潤滑油主要作用是為保證各軸承部位的潤滑、冷卻、清洗及防止氧化等，另外,汽輪機的調(diào)節(jié)、保護系統(tǒng)均采用油作為工質(zhì)。我廠汽輪機使用的是美孚(Mobil)46#透平油。

主油泵作用：是汽輪機正常運行時，向汽輪機發(fā)電系統(tǒng)供油。為軸驅(qū)動齒輪泵，轉速1025rpm，能力55m3/h。

輔助油泵作用：汽輪機組啟動與停止時向汽輪機系統(tǒng)供油。為電機驅(qū)動齒輪泵，能力54m3/h，電機額定功率37kW。

緊急油泵作用：當汽輪機系統(tǒng)主油泵及輔助油泵無法啟動時，該泵啟動向系統(tǒng)供油。為直流電機驅(qū)動齒輪泵，能力17m3/h，電機額定功率2.2kW。

盤車裝置：在機組升溫啟動與機組停車降溫時帶動轉子，使汽機轉子均勻受熱。型式：手動嚙合電機驅(qū)動自動分離式。

真空泵作用：將凝汽器內(nèi)的不凝結氣體抽出以保持較高的真空度，使做過功的蒸汽能充分冷凝，設計真空-95.6kPa。汽封蒸汽凝汽器：使汽封部蒸汽凝結成水重新參加系統(tǒng)循環(huán)，并回收蒸汽所攜帶熱能。冷卻水為凝結水，熱交換加熱。三、汽輪機靜止部分的結構

汽輪機靜止部分的結構由汽缸、隔板和噴嘴組、軸封及隔板汽封、軸承組成。1、汽缸

汽輪機的汽缸是將調(diào)節(jié)汽室及噴嘴、隔板、軸封、滑銷等連成一體，與汽輪機轉子組成通流部分，從而保證蒸汽在汽輪機內(nèi)做功過程的基礎部件。

中小型汽輪機都是單層汽缸，整體呈圓柱形，由中分面將汽缸分為上下兩部分，上半部分叫上汽缸，又稱為汽缸蓋，下半部叫下汽缸。上下汽缸在接合面處用大螺栓連成一體。每半汽缸又分為高壓缸（前汽缸）、低壓缸（后汽缸）兩部分。

汽缸滑銷系統(tǒng)：無論汽輪機汽缸怎么前后左右膨脹，有個點的相對位置卻不變，這個點稱為汽缸膨脹的死點。

2、隔板和噴嘴組

隔板是由隔板外緣、噴嘴、隔板體構成的圓形板狀組合件，通常將裝在調(diào)節(jié)汽室上的噴嘴組合體簡稱為噴嘴組，汽輪機通過各個調(diào)速汽閥，控制各自的噴嘴，達到控制汽輪機進汽量的目的，從而使機組啟動時能平穩(wěn)地控制轉速，并入電網(wǎng)后穩(wěn)定地調(diào)整負荷。3、軸封及隔板汽封

軸封與隔板汽封統(tǒng)稱為汽封。

軸封又稱為軸端汽封，即轉子穿出汽缸兩端處的汽封。汽輪機高壓端軸封稱為高壓軸封，在單缸汽輪機中又稱為前軸封，它的作用是防止高壓蒸汽漏出汽缸，造成工質(zhì)損失，汽輪機效率降低，并可使軸頸處被加熱或蒸汽沖進軸承造成潤滑油質(zhì)惡化。低壓端軸封稱為低壓軸封，用來防止空氣漏進汽缸，造成真空度下降，使真空惡化。在單缸汽輪機中又稱為后軸封。我廠為密封迷宮填料，分成4或6段在填料盒內(nèi)用圈彈簧壓緊。

裝在隔板汽封槽中的汽封稱為隔板汽封，用來阻礙蒸汽繞過噴嘴而造成的能量損失，并使葉輪上的軸向推力增大。采用曲徑式汽封，一方面漏汽間隙減小，另一方面汽封片較多，每一個汽封片形成一個縮孔，產(chǎn)生一次節(jié)流作用，漏汽量逐級減少。

減少隔板汽封閉損失方法：加裝隔板汽封片，減少漏汽量；在動葉片根部安裝徑向汽封片；在葉輪上開平衡孔，使隔板漏汽經(jīng)平衡孔漏向級后。

通流部分汽封是動葉柵頂部和根部處的汽封，用來阻礙蒸汽從動葉柵兩端散逸，使做功能力降低。

4、軸承

汽輪機的軸承按受力方式分為支持軸承和推力軸承兩種。

（1）支持軸承

用來支承汽輪機轉子的重力，保持動靜件中心一致，從而保證動靜件之間的徑向間隙在規(guī)定范圍內(nèi)。

（2）推力軸承

用來平衡轉子的軸向推力，確定轉子膨脹的死點，從而保證動靜件之間的軸向間隙在設計范圍內(nèi)。

四、汽輪機轉子的結構

汽輪機轉子是汽輪機最重要的部件，由主軸、葉輪、葉片、推力盤、軸套、聯(lián)軸器等組成。

按其結構分為套裝式轉子、整體鍛造轉子、組合式轉子和焊接轉子。

1、套裝式轉子

是將葉輪熱裝在加工好外徑尺寸的主軸上構成的，葉輪與主軸用鍵連接。優(yōu)點是加工方便。不利因素是適應高溫條件較差，在高溫下過大溫差會使熱裝過盈消失，致使葉輪松動。

2、整體鍛造轉子

轉子是由一塊鋼料整體鍛造而成，因此不存在高溫下的松弛現(xiàn)象，整體鍛造轉子，軸向尺寸較小，結構緊湊，適應于高溫區(qū)域運行，缺點是加工難度大，鍛件較大，質(zhì)量難保證，轉子材料須由耐高溫的好材料制作。

汽輪機的轉子因材料內(nèi)部的質(zhì)量不均勻、加工精度等原因，造成轉子的重心與其旋轉中心存在一定的偏差，因而使轉子轉動時產(chǎn)生離心力，這個離心力周期性地作用在轉子上，就成為引起轉子強迫振動的擾動力，這個擾動力的頻率與汽輪機轉速相等。當轉子的轉速和它的本身自由振動頻率相等時，轉子就會發(fā)生共振現(xiàn)象，振幅將要不斷的加大，這時汽輪機若在這個轉速下長時間工作，轉子將會因強烈的振動而遭到破壞。汽輪機產(chǎn)生共振時的轉速，叫做臨界轉速。在進行汽輪機設計時，要求其臨界轉速比工作轉速高或低30%左右。工作轉速低于臨界轉速的汽輪機轉子稱為剛性轉子。剛性轉子在啟動過程中沒有共振現(xiàn)象產(chǎn)生。工作轉速高于臨界轉速的汽輪機轉子稱為撓性轉子，這種轉子在啟動過程中有臨界轉速的出現(xiàn)。

汽輪機葉片

在汽輪機中，動葉片是形狀復雜、工作條件惡劣、受力情況復雜、數(shù)目最多的一種零件。它在汽輪機中的重要任務是把蒸汽的動能轉變?yōu)闄C械能，并通過葉輪傳給主軸。葉片由葉頂、葉片型線部分和葉根三部分組成。

葉頂是為了改變?nèi)~片的振動特性，增加其強度，而由圍帶及拉筋連接成的。短葉片的葉頂都有圍帶，其圍帶連接有兩種形式，一種是在葉片頂部銑出鉚釘頭，然后用特制帶有孔眼的圍帶與其鉚在一起。另一種是將葉片頂部的圍帶與葉片一起銑出，在葉輪上組裝葉片后，在將每組葉片的圍帶采用亞弧焊焊在一起。葉頂均有較薄的汽封刃，可以大大減少葉片頂部的漏汽。

葉型部分是動葉片進行能量轉換的工作部分，蒸汽的動能轉變?yōu)闄C械能的過程就在這里發(fā)生。因此，葉型部分應具有良好的空氣動力特性，以減少蒸汽做功的能量損失。葉型按從根部到頂部截面變化的情況，可分為等截面葉片和變截面葉片兩種。等截面葉片從葉跟到葉頂，不但葉片型線相同，而且其截面積也相等。變截面從根部到頂部的截面積逐漸減小，且線型扭轉改變，它能較好的保證空氣動力特性，減少葉片根部所承受的離心力，提高葉片強度。

葉根是用來將葉片和葉輪結合在一起而采用的一種連接結構。葉片在工作中承受不變的離心力和變化的由蒸汽引起的彎應力，它們都要傳至葉片根部。葉根通常有以下幾種形狀：T型葉根；菌型葉根；叉型葉根；縱枝型葉根。汽輪發(fā)電機連軸器

連軸器也叫靠背輪或?qū)啞Ｔ谄啺l(fā)電機中它用來連接汽輪機與發(fā)電機轉子，借以將汽輪機的扭矩傳遞給發(fā)電機。檢修時，借助連軸汽的外圓和端面校正汽輪機發(fā)電機的中心，使汽輪機和發(fā)電機的中心在一條連續(xù)的中心線上。

對小型高速汽輪機，為保證電網(wǎng)頻率50Hz，在汽輪機后端處增設減速機，與發(fā)電機相聯(lián)。

汽輪機與發(fā)電機之間的連軸器有三種類型，即剛性連軸器、撓性連軸器和半撓性連軸器。剛性連軸器的結構形式有很多種。其特點是使汽輪機與發(fā)電機之間具有硬性連接，在運行中兩個連軸器之間不允許有相對位移。撓性連軸器允許汽輪機側連軸器語法發(fā)電機側連軸器有少許的位移。因此對汽輪發(fā)電機找中心的要求比剛性連軸器要求低。半撓性連軸器主要用在高壓大容量的汽輪發(fā)電機中，在汽輪機與發(fā)電機之間用一個單波形膨脹節(jié)實現(xiàn)連接。

五、汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)

不同類型的汽輪機組，要有不同類型或不同結構的調(diào)節(jié)系統(tǒng)去適應其工況要求，但它們都要達到一些基本要求就是：

1）在正常參數(shù)下，當主汽閥全開時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應能維持機組在額定轉速下穩(wěn)定的運行。這一要求，是為防止機組在甩負荷后嚴重超速，以便機組并列和解列而提出的。2）機組運行中負荷的擺動，應在允許范圍內(nèi)。當運行方式改變時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應能保證從這一運行方式平穩(wěn)地過渡到另一運行方式，而不能有較大或較長時間的不穩(wěn)定狀態(tài)，這一要求就是要保證汽輪機在設計范圍內(nèi)的任何工況下都能穩(wěn)定的運行。3）在設計范圍內(nèi)，機組能在高頻率、低參數(shù)情況下帶滿負荷。這就要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部套的工作范圍（如行程、油壓等）有一定的裕度。4）當機組突然甩負荷至零時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應能將機組轉速控制在危急保安器動作轉速以內(nèi)。這是因為，如果機組甩負荷后保安器動作，再啟動時要增加操作，這不利于系統(tǒng)在事故后迅速恢復。

汽輪機調(diào)節(jié)原理就是，汽輪發(fā)電機正常運行時，汽輪機發(fā)出的主力矩和發(fā)電機擔負的反力矩間是相互平衡的。當發(fā)電機的反力矩增大時，如果汽輪機的進汽量不變，則汽輪機的轉速就要降低；當發(fā)電機的反力矩減小時，若汽輪機不改變進汽量，則汽輪機的轉速就要升高。汽輪機的調(diào)節(jié)原理，就是以汽輪機主力矩和發(fā)電機反力矩失衡時轉速的變化為脈沖信號，去控制汽輪機的進汽量，從而保證在新工況下，汽輪機的主力矩和發(fā)電機的反力矩重新平衡，并維持汽輪發(fā)電機的轉速基本不變。

汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由感應機構、傳動放大機構、執(zhí)行機構和定值機構組成。其中感應機構接受調(diào)節(jié)信號的變化，并將其轉換為可傳遞的信號。采用轉速變化為調(diào)節(jié)信號時，感應機構稱為調(diào)速器。傳動放大機構將感應機構送來的調(diào)節(jié)信號進行幅值放大和功率放大，并進行綜合處理，傳遞給執(zhí)行機構進行調(diào)節(jié)。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構是進汽調(diào)節(jié)閥和操縱機構，也稱配汽機構。它根據(jù)調(diào)節(jié)信號，改變調(diào)節(jié)閥的開度，使機組功率相應變化。定值機構即同步器，對于電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)即轉速給定和功率給定。它通過手動產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號，也送入傳動放大機構，以改變進汽調(diào)節(jié)閥的開度。

供熱式汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為調(diào)速和調(diào)壓兩部分。調(diào)速部分參加調(diào)節(jié)是有一個特點：當汽輪機轉速降低時，由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用,使汽輪機的進汽量增加，從而使發(fā)電機的負荷增加。汽輪機轉速變化與功率之間有一定的單值對應關系。這一關系曲線稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線。靜態(tài)特性的好壞直接影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的好壞，影響汽輪機的運行狀態(tài)。速度變動率和遲緩率是影響靜態(tài)特性好壞的主要參數(shù)。

1、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動率

由右圖可以看出：

汽輪機在負荷P0=0時（空負荷）具有最大轉速n2,而在額定負荷Pe時具有最低轉速n1。兩個轉速之差與汽輪機平均轉速之比的百分數(shù)，稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動率。由于發(fā)電機經(jīng)常在額定轉速下運行，為方便期間一般都采用額定轉速代替平均轉速。可見，速度變動率就相當于汽輪機從空負荷至額定負荷的速度變化率。其一般值為3%～6%，常用值為4%～5%。速度變動率越大，單位負荷引起的轉速變化也越大，或說速度變動率越大，轉速變化引起的負荷變化越小。對一臺汽輪機而言，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與速度變動率有很大的關系。速度變動率打者，系統(tǒng)頻率變化時負荷擺動小，這臺汽輪機穩(wěn)定性就好；反之，穩(wěn)定型就差。因此，汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動率一般不應小于3%。

2、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率

由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的感應機構、放大機構、配汽機構等存在一定的摩擦阻力，使升降負荷方向的特性曲線不重合。如下圖所示，在同一負荷下對應的汽輪機轉速有一個差值，在同一轉速時對應的負荷也不同，存在一個差值破壞了轉速與負荷間的單值對應關系。把由于遲緩而造成的統(tǒng)一負荷下的轉速差與額定轉速之比的百分數(shù)叫做調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率，或不靈敏度。遲緩率的存在不利于汽輪機的運行，手動調(diào)節(jié)電負荷時容易造成超速，自動調(diào)節(jié)時，頻率稍有變化會造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)，同時惡化了甩負荷時的穩(wěn)定性，造成汽輪機轉速額外升高。造成遲緩率過大的原因是多方面的。在運行和檢修方面的原因主要是：檢修質(zhì)量不佳；隨動滑閥、壓力變換器滑閥、調(diào)速汽閥、油動活塞等間隙過小；滑閥體有毛刺或清掃不干凈；壓力變換器支點不正；彈簧與側壁發(fā)生摩擦；以及運行中油中含水，滑閥、套筒被腐蝕，油中含有雜質(zhì)，凸輪傳動機構潤滑情況不良等。因此，在設計、制造、安裝、檢修中要把住調(diào)節(jié)系統(tǒng)諸元件的質(zhì)量關，在運行中加強維護，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率降低到一定限度。

3、速度變動率與遲緩率之間的關系

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率對調(diào)節(jié)的質(zhì)量有關。在運行中，機組負荷的擺動值與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率成正比，與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動率成反比。遲緩率的不良影響是通過速度變動率發(fā)揮出來。在遲緩率不變時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動率越小，遲緩率對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響越大。因此，對于一臺并列運行的機組來說，為使其穩(wěn)定運行，不僅要求遲緩率要小，而且速度變動率也要整定合適。

六、汽輪機典型事故處理汽輪機動靜部分摩擦及大軸彎曲

一、事故原因

1、動靜部分發(fā)生摩擦的原因

1）動靜間隙安裝、檢修調(diào)整不當

2）動靜部套加熱或冷卻時，膨脹或冷卻不均勻

3）受力部分機械變形超過允許值

4）推力軸承或主軸瓦損壞

5）機組強烈振動

6）轉子裝套部件松動有位移

7）通流部分的部件損壞或硬質(zhì)雜物進入通流部分

8）在轉子彎曲或汽缸嚴重變形的情況下強行盤車

2、引起大軸彎曲的主要原因

1）動靜部分摩擦使轉子局部過熱

2）停機后在汽缸溫度較高時，由于某種原因使冷水進入汽缸，引起高溫狀態(tài)下的轉子下側接觸到冷水，局部驟然冷卻，出現(xiàn)很大的上下溫差而產(chǎn)生熱變形，造成大軸彎曲。據(jù)計算結果，當轉子上下溫差達到105～200℃時，就會造成大軸彎曲。轉子金屬溫度越高，越容易造成大軸彎曲。

3）轉子的原材料存在過大的內(nèi)應力，在較高的溫度下經(jīng)過一段時間運轉后，內(nèi)應力逐漸得到釋放，從而使轉子產(chǎn)生彎曲變形。

二、事故現(xiàn)象

由于這種事故發(fā)生在汽缸內(nèi)，無法直接觀察，因而只能根據(jù)事故的原因、現(xiàn)象進行判斷。一般具有下列特征：

1）機組振動增大，甚至強烈振動。

2）前后汽封處可能產(chǎn)生火花。

3）汽缸內(nèi)部有金屬摩擦聲音。

4）有大軸撓度指示表計的機組，指示值將增大或超限。

5）若是推力軸承損壞，則推力瓦溫度將升高，軸向位移指示值可能超標并發(fā)出信號。

6）上下汽缸溫差可能急速增加。

三、事故處理辦法

通過各種特征，如機組振動增大、汽缸內(nèi)有金屬摩擦聲或汽封處產(chǎn)生火花等，結合有關表計指示值變化判斷是這種事故，應果斷的故障停機，不要采取將負荷或降轉速繼續(xù)暖機，以致延誤了停機時間而擴大事故，加劇設備的損壞。停機時要記錄轉子惰走時間，靜止后進行手動盤車。如果盤車不動，不要強行盤動，必須全面分析研究，采取適當措施，直至揭缸檢查。汽輪機水擊

汽輪機水擊事故是一種惡性事故，如處理不及時，易損壞汽輪機本體。汽輪機運行中突然發(fā)生水擊，將使高溫下工作的蒸汽室、汽缸、轉子等金屬件驟然冷卻，而產(chǎn)生很大的熱應力和熱變形，導致汽缸發(fā)生拱背變形，產(chǎn)生裂紋，并能使汽缸法欄結合面漏汽，脹差負值增大，汽輪機動靜部分發(fā)生碰摩損傷；轉子發(fā)生大軸彎曲，同樣也使動靜部分發(fā)生碰摩，這些都將引起機組發(fā)生強烈振動。水擊發(fā)生時，因蒸汽中攜帶大量水分，水的速度比蒸汽的速度低，將形成水賽汽道現(xiàn)象，使葉輪前后壓差增大，導致軸向推力急劇增加，如果不及時緊急停機，推力軸承將過載而被燒毀，從而使汽輪機發(fā)生劇烈的動靜碰摩而損壞。另外發(fā)生水擊時，進入汽輪機的水將對高速旋轉的動葉片起著制動作用，特別是低壓級的長葉片，其葉頂線速度可高達300～400m/s以上，水滴對其打擊力相當大，嚴重時將把葉片打彎或打斷?？傊?，水擊將導致汽輪機嚴重損壞。

一、水擊發(fā)生的原因

1）鍋爐的蒸發(fā)量過大或蒸發(fā)不均引起汽水共騰。

2）運行人員誤操作或給水自動調(diào)節(jié)失靈造成鍋爐滿水。

3）汽輪機汽動過程中沒有充分暖管或疏水排泄不暢，主蒸汽管道或鍋爐過熱器疏水系統(tǒng)不完善，可能把積水帶入汽輪機內(nèi)。

4）機組停機時，降溫降的過快，使汽溫低于當時大氣壓下的包和溫度而成為帶水的濕蒸汽。

5）汽輪機啟動時，汽封供汽系統(tǒng)暖管不充分或排水不暢，使汽水混合物被送入汽封。

6）停機后，忽視對凝汽器水位的監(jiān)督，發(fā)生凝汽器滿水，倒入汽缸。

二、水擊現(xiàn)象

1）主蒸汽溫度急速下降，主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥的閥桿、法蘭、軸封處可能冒白汽。

2）機組振動逐漸增大，直到劇烈振動。

3）推力軸承烏金溫度迅速上升，機組轉動聲音異常。

4）汽缸上下溫差變大，下缸溫度要降低很多。三、處理方法

汽輪機水擊事故是汽輪機運行中最危險的事故之一，運行人員必須迅速、準確的判斷是否發(fā)生水擊，一般應以主蒸汽溫度是否急劇下降作為依據(jù)，同時應檢查汽缸上下溫差變化，因為汽輪機進水時，下缸溫度必然下降較大。待確認發(fā)生水擊事故時，應立即破壞真空緊急故障停機。

1）破壞真空緊急故障停機。

2）開啟汽缸缸體和主蒸汽管道上的所有疏水閥門，進行充分排水。

3）正確記錄轉子惰走時間及真空數(shù)值。

4）惰走中仔細傾聽汽缸內(nèi)聲音。

5）檢查記錄推力瓦烏金溫度和軸向位移數(shù)值。

6）注意惰走過程中機組轉動聲音和推力軸承工作情況，如惰走時間正常，經(jīng)過充分排出疏水，主蒸汽溫度恢復后，可以重新啟動機組，但這時要特別小心仔細傾聽汽缸內(nèi)是否有異音，并觀察機組振動是否增大，如果發(fā)生異常，應立即停止啟動，揭缸檢查。汽輪機葉片損壞與脫落一、事故原因

造成葉片斷裂或脫落的原因很多，它與設計、制造、材質(zhì)、安裝、檢修工藝和運行維護等因素均有關系，歸納起來有以下幾個方面：

1、機械損傷

1）外來的機械雜質(zhì)隨蒸汽進入汽輪機內(nèi)打傷葉片。

2）汽缸內(nèi)部固定零部件脫落，如阻汽片、導流環(huán)等，造成葉片嚴重損傷。

3）因軸承或推力瓦損壞、大軸彎曲、脹差超限以及機組強烈振動，造成通流部分動靜摩擦，使葉片損壞。

2、腐蝕或銹蝕損傷

葉片的腐蝕常發(fā)生在開始進入濕蒸汽的各級，這些級段在運行中，蒸汽干、濕交替變化，使腐蝕介質(zhì)易濃縮，引起葉片腐蝕。葉片受到侵蝕削弱后，不但強度減弱，而且葉片被侵蝕的缺口、孔洞還會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，侵蝕嚴重的葉片，還會改變?nèi)~片的振動頻率，從而使葉片因應力過大或共振疲勞而斷裂。

3、水蝕損傷

水蝕一般多發(fā)生在末幾級濕蒸汽區(qū)的低壓段長葉片上，尤其是末級葉片。水蝕是濕蒸汽中分離出來的水滴對葉片沖擊造成的一種機械損傷，而末級葉片旋轉線速度高，并且蒸汽濕度大，水滴多，故水沖蝕程度更嚴重。受水蝕嚴重，葉片將出現(xiàn)缺口、孔洞等，葉片強度降低，導致斷裂損壞。

4、水擊損傷

汽輪機發(fā)生水擊時，前幾級葉片的應力會突然增加，并驟然受到冷卻，使葉片過載，末幾級葉片則沖擊負荷更大。葉片遭到嚴重水擊后會發(fā)生變形，其進汽側扭向內(nèi)弧，出汽側扭向背弧，并在進、出汽側產(chǎn)生細微裂紋，成為葉片振斷裂的根源。水擊有時會使葉片拉筋斷裂，改變了葉片連接形式，甚至原來成組的葉片變?yōu)閱蝹€葉片，改變了葉片振動頻率，降低葉片的工作強度，致使葉片發(fā)生共振，造成斷裂。

5、葉片本身存在的缺陷

1）設計應力過高或結構不合理，如葉片頂不太薄，圍帶鉚釘頭應力大，常在運行中發(fā)生應力集中，鉚釘頭斷裂，圍帶裂紋折斷，使葉片損壞。

2）葉片振動特性不合格，運行中因共振產(chǎn)生很高的動應力，使葉片損壞。

3）葉片材質(zhì)不良或錯用材質(zhì)，如葉片材質(zhì)性能差，金屬組織有缺陷或有夾渣、裂紋；葉片經(jīng)過長期運行后材料疲勞性能或振動衰減性能等降低而導致葉片損壞。

4）加工工藝不良，例如葉片表面粗糙，留有刀痕，圍帶鉚釘孔或拉筋孔處無倒角等等，都會導致應力集中而使葉片損壞。

6、運行維護原因

1）電網(wǎng)頻率變動超出允許范圍，過高、過低都可能使葉片振動率進入共振區(qū)，產(chǎn)生共振而使葉片斷裂。

2）機組過負荷運行，使葉片的工作應力增大，尤其是最后幾級葉片，蒸汽流量增加，各級焓降也增加，使其工作應力增加很大而嚴重超負荷。

3）主蒸汽參數(shù)不符合要求，頻繁而較大幅度的波動，主蒸汽壓力過高，主蒸汽溫度偏低或水擊，以及真空過高，都會加劇葉片的超負荷或水蝕而損壞葉片。

4）蒸汽品質(zhì)不良使葉片結垢、腐蝕、葉片結垢將使軸向推力增大，引起某些級過負荷。腐蝕則容易引起葉片應力集中或材質(zhì)的機械強度降低，都能導致葉片損壞。

5）停機后由于主蒸汽或抽汽系統(tǒng)不嚴密，使汽水漏入汽缸，時間一長，時通流部分銹蝕而損壞。二、事故現(xiàn)象

1）汽輪機內(nèi)部或凝汽器內(nèi)部有突然的響聲。

2）當斷落的葉片落入凝汽器內(nèi)時，會將凝汽器銅管打壞，使凝汽器內(nèi)循環(huán)水進入凝結水中，導致凝結水硬度和電導率突然增大，凝結水水位增高，凝結水泵電機電流增大。

3）機組振動通常會明顯變化，有時還會瞬間產(chǎn)生強烈振動，其原因是葉片斷裂脫落，使轉子失去平衡或摩擦撞擊。但有時葉片會在中間級斷落，并未引起嚴重動、靜摩擦，在工作轉速下機組振動一定明顯增大，只是在啟動、停機過程中的臨界轉速附近，機組振動會明顯增大。

4）葉片損壞較多時會使蒸汽通流面積改變，從而同一個負荷的蒸汽流量、監(jiān)視段壓力、調(diào)速汽閥開度都會改變。

5）在停機惰走或盤車狀態(tài)下，有可能聽到金屬摩擦聲，惰走時間縮短；在啟動和停機過程中，通過臨界轉速時機組振動將會明顯的發(fā)生變化。三、處理方法

這種事故發(fā)生在汽缸內(nèi)，只能根據(jù)葉片斷裂事故可能出現(xiàn)的現(xiàn)象進行綜合判斷，當清楚的聽到缸內(nèi)發(fā)生金屬響聲或機組出現(xiàn)強烈振動時，應判斷為通流部分損壞或葉片斷落，則應緊急故障停機，準確記下惰走時間，在惰走和盤車過程中仔細傾聽缸內(nèi)聲音，經(jīng)綜合檢查、分析研究，決定是否需要揭缸檢查。汽輪機超速一、事故原因1、調(diào)節(jié)系統(tǒng)有缺陷

不合格的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，汽輪機一旦甩掉全負荷后，機組不能維持轉速在危急保安器動作轉速以下，轉速飛升過高，起原因為：

1）調(diào)速汽閥不能正常關閉或漏汽量過大。

2）調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率過大，調(diào)節(jié)部件或傳遞機構卡澀。

3）調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動率過大。

4）調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性不良。

5）調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)整不當。如同步器調(diào)整范圍、配汽機構膨脹間隙不符合要求等。2、汽輪機超速保護系統(tǒng)故障危機保安器動作過遲或不動作，將會引起超速，原因如下：

1）重錘或飛環(huán)導桿卡澀。

2）彈簧受力后產(chǎn)生過大的徑向變形，以至于孔壁產(chǎn)生摩擦。

3）脫扣間隙大，撞擊子飛出后不能使危機保安器滑閥動作。另外危機保安器滑閥卡澀、自動主汽閥或調(diào)速汽閥卡澀、蒸汽返入缸內(nèi)，都能引起汽輪機超速。3、運行操作、調(diào)整不當

1）由于油質(zhì)管理不善，例如汽封漏汽大而蒸汽漏入油內(nèi)，引起超速和保安部套生銹卡澀。

2）運行中同步器調(diào)整超過了范圍，這是不但會造成甩負荷后機組蜚聲轉速提高，還會使調(diào)節(jié)部套失去脈動作用，從而造成卡澀。

3）主蒸汽品質(zhì)不合格，含有鹽分，機組又長期帶某一負荷運行，將會造成自動主汽閥和調(diào)速汽閥閥桿結鹽垢而卡澀。

4）超速實驗時操作不當，造成轉速飛升猛增。二、事故現(xiàn)象1）功率表指示到零。2）轉速或頻率表指示值連續(xù)上升。3）機組聲音異常，振動逐漸增大。三、事故處理方法

汽輪機機組嚴重超速是汽輪機惡性事故之一，如果處理不當，會因轉子轉速過高使汽輪機與發(fā)電機轉子上的零件由于離心力過大而損壞，甚至甩出機內(nèi)致使事故擴大。

1）如果危急保安汽未動作，轉速超過額定值的112%，應立即手打危急保安器，破壞真空故障停機。

2）如果危急保安器動作而

自動主汽閥、調(diào)速汽閥卡住或關閉不嚴時，應設法關閉上述各汽閥或立即關閉電動主汽閥。

3）如果采取上述辦法后機組轉速仍然不降低，則應迅速關閉一切與汽輪機相連的汽閥，以截斷汽源。

4）必要時可以要求運行人員將發(fā)電機勵磁投入。

5）機組投停下后，必須全面檢修好調(diào)速與保安系統(tǒng)的缺陷，重新啟動后，在并列前，必須做危急保安器超速試驗，確認動作轉速正常后方可投入正常運行。

汽輪發(fā)電機軸瓦烏金熔化或損壞一、事故原因

1）由于發(fā)生水擊或機組過負荷，引起推力軸瓦損壞。

2）軸承斷油。一般由以下原因引起：①運行中油系統(tǒng)切換時發(fā)生誤操作；②啟動或停機過程中潤滑油泵工作失常；③汽輪機啟動、升速過程中，在停止高壓電動油泵時沒注意監(jiān)視油壓，此時若主油泵失壓，且電動潤滑油泵又沒有聯(lián)動起來便引起斷油；④油箱油位過低，空氣進入輸油管道使?jié)櫥蛪合陆祷蛴拖到y(tǒng)中進入空氣；⑤油系統(tǒng)積存空氣未能及時排除，往往會造成軸瓦瞬間斷油；⑥廠用電中斷事故停機中，直流油泵因故沒能及時投入造成軸瓦斷油；⑦油管道斷裂或油系統(tǒng)發(fā)生泄漏造成油壓下降而使軸瓦供油中斷；⑧軸瓦在運動中移位，如軸瓦轉動，造成進油孔堵塞而斷油；⑨安裝或檢修時油系統(tǒng)內(nèi)留有棉紗、抹布等雜物造成油系統(tǒng)堵塞而斷油。

3）機組強烈振動。由于機組強烈振動，會使軸瓦油膜破壞而引起軸頸與烏金研磨損壞，也可能使軸瓦在振動中發(fā)生位移，造成軸瓦工作失?；驌p壞。

4）軸瓦本身缺陷。在軸瓦加工制造過程中，烏金澆鑄質(zhì)量不良，如澆鑄烏金前瓦胎沒有清洗干凈，沒有掛錫或掛錫質(zhì)量不符合要求，在運行中發(fā)生軸瓦烏金脫落或烏金龜裂等問題。

5）潤滑油中夾帶有機械雜質(zhì)，損傷烏金面，引起軸承損壞。

6）油溫控制不當，引起軸承油膜的形成與穩(wěn)定，都會導致軸瓦烏金損壞。二、事故現(xiàn)象

1）軸承回油溫度超過75℃或突然連續(xù)升高至70℃。

2）主軸瓦烏金溫度超過85℃，推力瓦烏金溫度超過95℃。

3）回油溫度升高且軸承內(nèi)冒煙。

4）潤滑油壓下降至運行規(guī)程允許值以下，油系統(tǒng)漏油或潤滑油泵無法投入運行。

5）機組振動增加。三、事故處理辦法

在機組運行中發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象而證明軸瓦已發(fā)生異?；驌p壞，應立即打閘故障停機，檢查損壞情況采取檢修措施進行修復。四、支撐軸承和推力軸承故障的其他原因

不論是支撐軸承還是推力軸承，都會在運行中出現(xiàn)異常、事故，甚至損壞機組，其原因還有以下幾個方面：

1、檢修方面的原因

由于檢修方面的原因造成徑向支撐軸承或推力軸承工作失常，大多發(fā)生在大、小修后，機組啟動或試運過程中，或者啟動前的試驗中。主要原因有：軸承烏金面接觸不良；在調(diào)整各軸承潤滑油分配量時，軸承潤滑油入口油孔調(diào)整失當；油管中殘留異物（棉紗、破布、漆片、沙土）；調(diào)整軸瓦墊片時忘記開油孔；軸承間隙、過盈量的過大或過??；潤滑油系統(tǒng)充油時，放進了臟油或油中含水等都會造成運行中軸承工作失常、斷油、燒瓦。

2、運行方面的原因

軸封漏汽過大造成油中有水而沒有及時過濾，油中有水破壞了軸承的潤滑條件?，F(xiàn)在更有一種理論認為，油中的水珠在油膜的高壓下會變成固體冰，直接破壞軸承的烏金表面。

潤滑油溫調(diào)不當，太高或太低，使軸承油膜形成不好，引起軸承處于半液體摩擦狀態(tài)，并伴隨有機組的振動，構成軸承潤滑不良的惡性循環(huán)，使軸承發(fā)生故障。

運行中清洗油冷卻器或潤滑油過濾網(wǎng)后，投入前沒有排凈油系統(tǒng)內(nèi)的空氣，使汽輪機在運行中瞬間斷油。

油冷卻器中潤滑油壓力應大于冷卻水壓力，但是在夏季運行中，為降低潤滑油溫開大冷卻水補水門，如控制不好，有時會使水壓大于油壓，一旦此時油冷卻器銅管泄漏，會造成油中大量存水。

潤滑油過濾網(wǎng)或主油箱上的過濾網(wǎng)應根據(jù)網(wǎng)前網(wǎng)后壓差的增大情況及時清洗，否則壓差過大時會損壞過濾網(wǎng)。若碎網(wǎng)片進入油系統(tǒng)中，則會造成嚴重后果。

運行中主蒸汽溫度驟然降低，造成汽輪機水擊，使軸向推力增大?；蚱|(zhì)量不合格，汽輪機葉片嚴重積垢，通流面積減小，使轉子的推力增大，造成推力軸承損壞。

上述原因是造成徑向支撐軸承和推力軸承工作情況變壞，引起故障的一些主要原因。還有許多，這里就不一一列舉了。汽輪機真空下降

汽輪機真空下降有急劇下降和緩慢下降兩種情況。一、事故原因1、真空急劇下降原因

1）冷卻循環(huán)水中斷冷卻循環(huán)水中斷的故障可從循環(huán)水泵的電流和水泵出口壓