【正文】 命脈，全世界的電力約有76%來自火電站中的鍋爐汽輪機(jī)—發(fā)電機(jī)以及核電站中的核反應(yīng)堆汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)。這期間設(shè)備故障率呈加速上升趨勢，通過監(jiān)測、診斷等方式，發(fā)現(xiàn)失效零部件后應(yīng)及時(shí)更換，以避免發(fā)生事故。3. 后期故障。設(shè)備大部分時(shí)間處于這種工作狀態(tài)，這時(shí)的故障率基本上是恒定的。又叫偶發(fā)期故障，是產(chǎn)品有效壽命期內(nèi)發(fā)生的故障。早期故障不僅發(fā)生在新機(jī)械投入使用的初期，而且當(dāng)機(jī)械的零部件經(jīng)過維修或更換，重新投入使用時(shí)，也會出現(xiàn)早期故障。六、按故障發(fā)生的時(shí)期分類1. 早期故障。2. 非相關(guān)故障。五、按故障相關(guān)性分類1. 相關(guān)故障。2. 內(nèi)因故障。四、按故障發(fā)生的原因分類1. 外因故障。2. 非破壞性故障。三、按故障嚴(yán)重的程度分類1. 破壞性故障。設(shè)備在使用過程中某些零部件因疲勞、腐蝕、磨損等使性能逐漸下降，最終超出允許值而發(fā)生故障。這類故障發(fā)生時(shí)間短暫，一般帶有破壞性，如轉(zhuǎn)子的斷裂、人員誤操作引起設(shè)備的損毀等屬于這一類故障。二、按故障發(fā)生、發(fā)展的進(jìn)程分類1. 突發(fā)件故障。這類故障是由某些零件損壞而引起的，必須經(jīng)過更換或修復(fù)后才能消除故障。這類故障帶有間斷性，是在一定條件下，系統(tǒng)所產(chǎn)生的功能上的故障，通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)或運(yùn)行參數(shù)，不需要更換零件就可恢復(fù)系統(tǒng)的正常功能。 故障的分類由于機(jī)械設(shè)備多種多樣，因而故障的形式也有所不同，必須對其進(jìn)行分類研究。 汽輪機(jī)故障 汽輪機(jī)發(fā)生故障或事故的可能原因一、缺陷：1．結(jié)構(gòu)缺陷；2．材料缺陷；3．制造缺陷；4．安裝缺陷；5．設(shè)備檢修缺陷。(5) 盤車裝置。汽輪機(jī)的軸承有支持軸承和推力軸承兩種類型。(4) 軸承。為了減少汽輪機(jī)各動靜間隙處的漏汽和防止空氣從軸端漏入汽缸，保證汽輪機(jī)正常安全運(yùn)行，在汽輪機(jī)的上述間隙部位都設(shè)置了汽封。這些漏汽都將使汽輪機(jī)的效率降低，并增大工質(zhì)損失。在汽輪機(jī)級內(nèi)，在靜葉環(huán)和主軸的間隙處，以及動葉頂部與汽缸(或靜葉持環(huán))的間隙處存在漏汽。從汽輪機(jī)的第二級開始，以后的各級噴嘴葉柵則固定在靜葉環(huán)(隔板)上，而靜葉環(huán)可直接固定在汽缸上，也可固定在靜葉持環(huán)(隔板套)上，但多半是固定在靜葉持環(huán)上，靜葉持環(huán)再固定在汽缸上。噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)的第一級稱為調(diào)節(jié)級。噴嘴調(diào)節(jié)法是在主汽門后用幾個調(diào)節(jié)汽門分別控制相對應(yīng)的幾個噴嘴弧(噴嘴組)。(2) 噴嘴組、靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)。并力求使汽缸形狀簡單、對稱，以減小熱應(yīng)力。汽缸除了承受內(nèi)外壓差以及汽缸本身和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外，還要承受由于沿汽缸軸向、徑向溫度分布不均勻（尤其在啟動、停機(jī)和工況變化時(shí)）而引起的熱應(yīng)力，特別是高參數(shù)、大功率汽輪機(jī)，這個問題更為突出。汽缸是汽輪機(jī)的外殼，它是汽輪機(jī)中重量大、形狀復(fù)雜并且處在高溫高壓下工作的一個部件。任何設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行等方面的疏忽，都可能造成重大事故。轉(zhuǎn)子工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)，它除了要轉(zhuǎn)換能量、傳遞扭矩外，還要承受著葉片、葉輪、主軸本身質(zhì)量離心力所引起的很大應(yīng)力，以及由于溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力和轉(zhuǎn)子振動產(chǎn)生的交變應(yīng)力。 轉(zhuǎn)子承擔(dān)汽輪機(jī)最重要的任務(wù)，其工作狀態(tài)比較復(fù)雜，在高溫、高轉(zhuǎn)速情況下，既承擔(dān)著巨大的離心力及傳遞功率所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，又承擔(dān)著熱應(yīng)力、蠕變，還可能產(chǎn)生彎曲、振動等。轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)子具有安裝葉片的葉輪，一般由主軸、葉輪、動葉片和聯(lián)抽器組成；而轉(zhuǎn)鼓式轉(zhuǎn)子沒有葉輪，動葉直接裝在轉(zhuǎn)鼓上。 1．轉(zhuǎn)子 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動部分總稱轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)軸、動葉柵和聯(lián)軸器組成。 汽輪機(jī)組的基本結(jié)構(gòu) 一、汽輪機(jī)本體 汽輪機(jī)本體是汽輪機(jī)組的主要組成部分，它由轉(zhuǎn)動部分(轉(zhuǎn)子)和固定部分(靜子)組成。汽輪機(jī)組由汽輪機(jī)本體、凝汽系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)幾大部分組成。在火力發(fā)電廠中汽輪機(jī)是的三大主機(jī)之一。 汽輪機(jī)組與其他動力機(jī)械相比，具有單機(jī)功率大、尺寸小、重量輕和效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且其所用的工質(zhì)成本低、無污染。第一章 汽輪機(jī)本體及故障介紹 汽輪機(jī)基本作用 汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)特性汽輪機(jī)組是利用蒸汽熱能做功的旋轉(zhuǎn)式原動機(jī)。由于汽輪機(jī)組結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的復(fù)雜性、運(yùn)行環(huán)境的特殊性，汽輪機(jī)組的故障率較高，而且故障的危害性也很大。并且有些事故發(fā)生的后果會牽連面很廣，在事故發(fā)生時(shí)由于沒有及時(shí)正確操作或本身事故發(fā)生的危害性很大，結(jié)果會使事故范圍額外擴(kuò)大。本論文中汽輪機(jī)常見的事故包括汽輪機(jī)葉片斷落和腐蝕、汽輪機(jī)振動，大軸彎曲、汽輪機(jī)漏油著火、汽輪機(jī)軸承損壞等,其中導(dǎo)致機(jī)組不穩(wěn)定振動的原因是多方面的,其中機(jī)械損傷和腐蝕是葉片斷裂或脫落的主要原因；此外引起的不穩(wěn)定異常振動是由低壓轉(zhuǎn)子支承剛度低、汽缸中心動態(tài)偏移、轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油、轉(zhuǎn)子本身存在的缺陷等使機(jī)組振動異常；軸瓦損壞，脹差超限，大軸彎曲以及產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動所造成的動靜摩擦，都可以使葉片損壞。關(guān)于機(jī)組的運(yùn)行規(guī)程、可能發(fā)生的故障及其原因，以及預(yù)防和消除故障的措施的完備知識是與正確的設(shè)計(jì)，可靠的材料以及完善的生產(chǎn)同樣重要的因素。但在運(yùn)行時(shí)，像其他別種機(jī)器一樣，汽輪機(jī)也受著各種程度的嚴(yán)重故障的威脅。因此，保證汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行是十分重要的。引 言目前在火力發(fā)電廠，隨著汽輪機(jī)組朝著高參數(shù)、大容量、高自動化方向發(fā)展，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性越來越大，故障的危害性也越來越大。近幾十年來，國內(nèi)外已發(fā)生多起汽輪發(fā)電機(jī)組整機(jī)毀壞事故，因設(shè)備故障而導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡的事件時(shí)有發(fā)生。由于汽輪機(jī)不斷的發(fā)展，在構(gòu)造上和運(yùn)行上已達(dá)到高度的完整性和可靠性。發(fā)生這些故障的程度和故障的范圍，主要決定于機(jī)組的操作情況。所謂故障，我們理解為機(jī)組脫離正常運(yùn)行的各種不正常的情況，但這些不正常的情況不一定能給機(jī)組帶來損害。從對事故分析來看，這些事故有些可以杜絕發(fā)生或者防止，有些是由于技術(shù)限制無法解決，并且汽輪機(jī)的發(fā)展都是往大參數(shù)，大機(jī)組方向發(fā)展，這樣出現(xiàn)的事故隱患會很難排除或防止。所以、汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，都將會影響到機(jī)組的各個系統(tǒng)，因而對汽輪機(jī)組的事故分析領(lǐng)域要廣一些。因此，樹立科學(xué)安全觀,按操作規(guī)程正確操作，經(jīng)常檢查機(jī)體是否運(yùn)行正常，目的是要用新的安全理念指導(dǎo)安全生產(chǎn)的管理與實(shí)踐,增強(qiáng)員工對安全生產(chǎn)的責(zé)任感及持久的驅(qū)動力,牢牢把握安全生產(chǎn)的主動權(quán),從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的本質(zhì)安全,實(shí)現(xiàn)員工與企業(yè)和諧發(fā)展，最終目的是在以最小事故率的生產(chǎn)使企業(yè)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)地增長。它工作時(shí)進(jìn)行兩個能量轉(zhuǎn)換過程，即先使蒸汽通過噴嘴使流速提高(而壓力降低)，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成蒸汽的動能；然后再將蒸汽的動能在動葉柵中轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。所以，汽輪機(jī)組是電力工業(yè)、交通運(yùn)輸、國防工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的原動機(jī)之一。為了提高火電機(jī)組運(yùn)行的安全性和循環(huán)效率，為汽輪機(jī)配置了一些輔助設(shè)備和系統(tǒng)。下面簡單介紹汽輪機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)持點(diǎn)。轉(zhuǎn)動部分包括動葉柵、葉輪、主軸和聯(lián)軸器及緊固件等旋轉(zhuǎn)部件；固定部分包括汽缸、蒸汽室、噴嘴、隔板、靜葉持環(huán)、汽封、軸承、軸承座、滑銷系統(tǒng)、機(jī)座以及有關(guān)緊固零件等。它是汽輪機(jī)最重要的部件之一，擔(dān)負(fù)著把從噴嘴葉柵出來的蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)檩S旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能及功率傳遞的重任，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)輪式和轉(zhuǎn)鼓式兩種基本類型。通常沖動式汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子采用轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)子，反動式汽輪機(jī)為避免軸向推力過大而采用轉(zhuǎn)鼓式轉(zhuǎn)子。因此對轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、材料性能要求特別苛求[1]。所以，要求轉(zhuǎn)子具有很高的強(qiáng)度和均勻的質(zhì)量，以保證其安全工作，運(yùn)行中要特別監(jiān)視轉(zhuǎn)子的工作狀況。2．靜子(1) 汽缸。汽缸內(nèi)安裝著噴嘴室、隔板、隔板套等零部件，汽缸外連接著進(jìn)汽、排汽、抽汽等管道。因此，在考慮汽缸結(jié)構(gòu)時(shí)，除了要保證足夠的強(qiáng)度、剛度和保證各部分受熱時(shí)自由膨脹以及通流部分有較好的流動性能外，還應(yīng)考慮在滿足強(qiáng)度和剛度的要求下，盡量減薄汽缸壁和連接法蘭的厚度。此外，為了節(jié)省高級耐熱合金鋼，還應(yīng)使高溫高壓部分限制在盡可能小的范圍內(nèi)。大功率汽輪機(jī)基本上都是采用噴嘴調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方法具有在部分負(fù)荷下效率高的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷變化時(shí)，各調(diào)節(jié)汽門按規(guī)定的順序依次開或關(guān)，以改變進(jìn)汽量，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的出力。調(diào)節(jié)級噴嘴葉柵通常是由若干個噴嘴組成噴嘴弧段后，再固定在單獨(dú)設(shè)置的噴嘴室的圓弧形槽道中。(3）汽封。此外，在汽輪機(jī)的高壓端或高中壓缸的兩端，在主軸穿出汽缸處，蒸汽會向外泄漏。在汽輪機(jī)低壓端或低壓缸的兩端，因汽缸內(nèi)的壓力低于大氣壓力，在主軸穿出汽缸處，會有空氣漏入汽缸，使機(jī)組真空惡化，并增大抽氣器的負(fù)菏。汽封的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，目前大型汽輪機(jī)組普遍采用迷宮式汽封。軸承是汽輪機(jī)的一個重要組成部件。前者用來承受轉(zhuǎn)子的重量、調(diào)節(jié)級部分進(jìn)汽引起的不平衡蒸汽作用力和轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的離心力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置，以保證轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心和汽缸中心保持一致；后者是用來承受汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力和發(fā)電機(jī)傳來的軸向力，并確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的軸向位置，以保證汽輪機(jī)的通流部分軸向動、靜間隙在允許范圍內(nèi)。在汽輪機(jī)啟動沖轉(zhuǎn)前和停機(jī)后，使轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速連續(xù)地轉(zhuǎn)動，以保證轉(zhuǎn)子均勻受熱和冷卻的裝置稱為盤車裝置[2]。二、機(jī)組的不正常運(yùn)行，是由于：1．運(yùn)行人員在機(jī)組起動、停機(jī)或單位機(jī)組并入系統(tǒng)而直接造成的錯誤； 2．運(yùn)行人員缺乏應(yīng)有的熟練程度；3．運(yùn)行人員操作不注意；4．在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不正常象征時(shí)，運(yùn)行人員沒有及時(shí)處理或處理不當(dāng)[3]。故障分類的方式主要有以下幾種：一、按故障存在的程度分類1．暫時(shí)性故障。2．永久性故障。這類故障還可分為完全喪失所應(yīng)有功能的完全性故障及導(dǎo)致某些局部功能喪失的局部性故障。出現(xiàn)故障前無明顯的征兆，難以靠早期試驗(yàn)或測試來預(yù)測。2. 漸發(fā)性故障。這類故障占有相當(dāng)大的比重，具有一定的規(guī)律性，能通過早期狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)報(bào)來預(yù)防。它既是突發(fā)性又是永久性的，故障發(fā)生后往往危及設(shè)備和人身安全。一般，它是漸發(fā)性的又是局部性的，故障發(fā)生后暫時(shí)不會危及設(shè)備和人身的安全。因操作不當(dāng)或環(huán)境條件惡化而造成的故障，如調(diào)節(jié)系統(tǒng)的誤動作，設(shè)備的超速運(yùn)行等。設(shè)備在運(yùn)行過程中，因設(shè)汁或生產(chǎn)方面存在的潛在的隱患而造成的故障。也可稱間接故障，這類故障是由設(shè)備其他部件引起的，如軸承因斷油而燒瓦的故障是因油路系統(tǒng)故障而引起的。也可稱直接故障，這是因零部件本身直接因素引起的。這種故障的產(chǎn)生可能是設(shè)計(jì)加工或材料上的缺陷引起的，在設(shè)備投入運(yùn)行初期暴露出來，這種早期故障經(jīng)過暴露、處理、完善后，故障率開始下降。2. 使用期故障。這種故障是由于載荷(外因、運(yùn)行條件等)和系統(tǒng)特性(內(nèi)因、零部件故障、結(jié)構(gòu)損傷等)無法預(yù)知的偶然因素引起的。對這個時(shí)期的故障進(jìn)行監(jiān)視與診斷具有重要意義。又叫耗散期故障，它往往發(fā)生在設(shè)備的后期，由于設(shè)備長期使用，甚至超過設(shè)備的使用壽命后，因設(shè)備的零部件逐漸磨損、疲勞、老化等原因使系統(tǒng)功能退化，最后可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)性的、危險(xiǎn)的、全局性的故障。第二章 葉片損壞事故原因分析 汽輪機(jī)葉片的安全問題葉片是汽輪機(jī)的心臟，也是事故最多的關(guān)鍵部件，它的安全可靠直接關(guān)系到汽輪機(jī)和整個電站的安全、滿發(fā)。因此，提高汽輪機(jī)葉片的安全可靠性對于滿足不斷高漲的電力需求，適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有著不容忽視的作用。正是這些不利條件使葉片長期成為汽輪機(jī)中影響安全、滿發(fā)的最主要的因素。美國和聯(lián)邦德國近期統(tǒng)計(jì)表明，葉片事故中汽輪機(jī)各部件中仍居首位，美國電力研究所指出，美國電站汽輪機(jī)強(qiáng)迫停運(yùn)率的70%與葉片損壞有關(guān)。 汽輪機(jī)葉片損壞與脫落 葉片的組成和作用 設(shè)計(jì)制造動葉片主要考慮如下方面的要求：葉片應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和良好的振動特性，即避開共振區(qū)以保證葉片安全運(yùn)行，應(yīng)具有良好的空氣動力特性，以達(dá)到較高的效率；合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性，便于制造和安裝。葉根：將葉片固定在轉(zhuǎn)子葉輪上的裝配部分。動葉的作用：是在高溫、高轉(zhuǎn)速、高濕度和高速汽流繞流環(huán)境中工作，將高速汽流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。(2）當(dāng)斷落的葉片落入凝汽器時(shí)，會將凝汽器鋼管打壞，使凝汽器內(nèi)循環(huán)水漏入凝結(jié)水中，導(dǎo)致凝結(jié)水硬度和導(dǎo)電度突然增大，凝結(jié)水水位增高，凝結(jié)水泵電動機(jī)電流增大。但有時(shí)葉片在轉(zhuǎn)子中間級斷落，并未引起嚴(yán)重動靜摩擦，在工作轉(zhuǎn)速下機(jī)組振