汽轮机的基本概念及工作原理

痕迹资料库 2024-02-04 发布于印度尼西亚

展开全文

汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。由于其具有热效率高、运转平稳、输出功率大、事故率低等优点，广泛应用于拖动发电机、大型风机水泵及船舶的动力设备。依其做功原理的不同，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机两种类型。两种类型各具特点，各有其发展的空间。

冲动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，仅在喷嘴中发生，而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机。即蒸汽仅在喷嘴中产生压力降，而在叶片中不产生压力降。

反动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴中发生，而且在叶片中也同样发生的汽轮机。即蒸汽不仅在喷嘴中进行膨胀，产生压力降，而且在叶片中也进行膨胀，产生压力降。

冲动式与反动式在构造上的主要区别在于：

冲动式：动叶片出、入口侧的横截面相对比较匀称，汽流通道从入口到出口其面积基本不变。

反动式：动叶片出、入口侧的横截面不对称，叶型入口较肥大，而出口侧较薄，汽流通道从入口到出口呈渐缩状。

最简单的汽轮机单级汽轮机结构由轴、转轮、叶片和喷嘴组成，工作原理为：具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速，此时蒸汽压力、温度降低，速度增加，蒸汽热能转变为动能，然后，具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片流道，在弯曲的动叶片流道内，改变汽流方向，给动叶片以冲动力，产生了使叶轮旋转的力矩，带动主轴旋转，输出机械功，完成动能到机械能的转换。

热能→动能→机械能，这样一个能量转换的过程，便构成了汽轮机做功的基本单部分元，通常称这个做功单元为汽轮机的级。由于单级汽轮机的功率较小，且损失大，故使汽轮机发出更大功率，需要将许多级串联起来，制成多级汽轮机。多级汽轮机的第一级又称为调节级，该级在机组负荷变化时，是通过改变部分进汽量来调节汽轮机负荷，而其它级任何工况下都为全周进汽，称为非调节级。

汽轮机分类按热力过程可分为：

1、凝汽式汽轮机：进入汽轮机做功的蒸汽，除少量漏汽外，全部或大部分排入凝汽器，形成凝结水。

2、背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内做功后，以高于大气压力被排入排汽室，以供热用户采暖和工业用汽。

3、调整抽汽式汽轮机：将部分做过功的蒸汽以某种压力下抽出，供工业用或采暖用。

4、中间再热式汽轮机：将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽，再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度，回中、低压缸继续做功。

按蒸汽初蒸汽分类：

低压汽轮机：新汽压力为1.2～1.5MPa；

中压汽轮机：新汽压力为2.0～4.0MPa；

次高压汽轮机：新汽压力为5.0～6.0MPa；

高压汽轮机：新汽压力为6.0～10.0MPa；

还有超高压、亚临界压力、超临界压力汽轮机等等。

汽轮机型号表达方式：

我国采用汉字拼音和数字来表示汽轮机的型号。型号中第一组符号的汉字拼音，表示汽轮机的热力特性或用途，数字表示汽轮机的额定功率，第二组符号由数字组成，表示汽轮机主蒸汽参数。

例如 N6-2.35 凝汽式，额定功率6MW，初压2.35MPa

B3-3.43/0.49 背压式，额定功率3MW，初压3.43MPa

背压0.49MPa

针对水泥余热资源品位低、流量大的特点,在满足水泥工艺要求前提下,为充分利用余热热能，宁一线采用多级冲动混压凝汽式带减速机型汽轮机。利用参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的饱和蒸汽发电,汽轮机额定功率6480kW,排气压力-95.6kPa, 转速5829rpm，级数9级,工作状态下额定蒸汽条件:

入口蒸汽压力主蒸汽高压混汽低压混汽 2.45Mpa 0.31Mpa 0.006Mpa

入口蒸汽温度 335℃ 饱和饱和

入口蒸汽流量 31.93t/h 2.24t/h 0.93t/h

汽轮机为减速式汽轮机，通过减速机后转速为1500rpm，这样汽轮机的整体尺寸较小，暖机和冲转所需的时间较短，便于汽轮机停机后能够在短时间内迅速再投入，适应窑系统工况的波动。针对汽轮机后几级叶片水份较多、易发生水蚀现象的特点，在低压部分特别设计了集水槽和疏水孔，充分利用转子转动的离心力分离水珠，避免水蚀。另在末两级叶片前部覆盖了一层特殊合金，以减轻水击产生的损伤。

汽轮机的调节系统采用电、液（压）调节方式，感应机构为电磁式，执行机构为液压传动式。调节系统稳定可靠，保证了汽轮机在设计范围内的任何工况下稳定运行。

为保障汽轮机安全运行,我厂汽轮机设置保护有:1、主蒸汽进汽阀门丧失油压而自动关闭；2、超速保护(电气、机械保护)；3、润滑油、跳闸油压力低保护；4、推力轴承磨损保护；5、排汽压力保护。

汽轮机油系统组成有:油箱装置、油雾排气扇、油净化器、油冷却器、润滑油过滤器、调节油过滤器、主油泵、辅助油泵、紧急油泵、控制（润滑）油压调节阀、油温调节阀及相应的管道等。润滑油主要作用是为保证各轴承部位的润滑、冷却、清洗及防止氧化等，另外,汽轮机的调节、保护系统均采用油作为工质。我厂汽轮机使用的是美孚(Mobil)46#透平油。

主油泵作用：是汽轮机正常运行时，向汽轮机发电系统供油。为轴驱动齿轮泵，转速1025rpm，能力55m3/h。

辅助油泵作用：汽轮机组启动与停止时向汽轮机系统供油。为电机驱动齿轮泵，能力54m3/h，电机额定功率37kW。

紧急油泵作用：当汽轮机系统主油泵及辅助油泵无法启动时，该泵启动向系统供油。为直流电机驱动齿轮泵，能力17m3/h，电机额定功率2.2kW。

盘车装置：在机组升温启动与机组停车降温时带动转子，使汽机转子均匀受热。型式：手动啮合电机驱动自动分离式。

真空泵作用：将凝汽器内的不凝结气体抽出以保持较高的真空度，使做过功的蒸汽能充分冷凝，设计真空-95.6kPa。

汽封蒸汽凝汽器：使汽封部蒸汽凝结成水重新参加系统循

环，并回收蒸汽所携带热能。冷却水为凝结水，热交换加热。

三、汽轮机静止部分的结构

汽轮机静止部分的结构由汽缸、隔板和喷嘴组、轴封及隔板汽封、轴承组成。

1、汽缸

汽轮机的汽缸是将调节汽室及喷嘴、隔板、轴封、滑销等连成一体，与汽轮机转子组成通流部分，从而保证蒸汽在汽轮机内做功过程的基础部件。

中小型汽轮机都是单层汽缸，整体呈圆柱形，由中分面将汽缸分为上下两部分，上半部分叫上汽缸，又称为汽缸盖，下半部叫下汽缸。上下汽缸在接合面处用大螺栓连成一体。每半汽缸又分为高压缸（前汽缸）、低压缸（后汽缸）两部分。

汽缸滑销系统：无论汽轮机汽缸怎么前后左右膨胀，有个点的相对位置却不变，这个点称为汽缸膨胀的死点。

2、隔板和喷嘴组

隔板是由隔板外缘、喷嘴、隔板体构成的圆形板状组合件，通常将装在调节汽室上的喷嘴组合体简称为喷嘴组，汽轮机通过各个调速汽阀，控制各自的喷嘴，达到控制汽轮机进汽量的目的，从而使机组启动时能平稳地控制转速，并入电网后稳定地调整负荷。

3、轴封及隔板汽封

轴封与隔板汽封统称为汽封。

轴封又称为轴端汽封，即转子穿出汽缸两端处的汽封。汽轮机高压端轴封称为高压轴封，在单缸汽轮机中又称为前轴封，它的作用是防止高压蒸汽漏出汽缸，造成工质损失，汽轮机效率降低，并可使轴颈处被加热或蒸汽冲进轴承造成润滑油质恶化。低压端轴封称为低压轴封，用来防止空气漏进汽缸，造成真空度下降，使真空恶化。在单缸汽轮机中又称为后轴封。我厂为密封迷宫填料，分成4或6段在填料盒内用圈弹簧压紧。

装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封，用来阻碍蒸汽绕过喷嘴而造成的能量损失，并使叶轮上的轴向推力增大。采用曲径式汽封，一方面漏汽间隙减小，另一方面汽封片较多，每一个汽封片形成一个缩孔，产生一次节流作用，漏汽量逐级减少。

减少隔板汽封闭损失方法：

加装隔板汽封片，减少漏汽量；

在动叶片根部安装径向汽封片；

在叶轮上开平衡孔，使隔板漏汽经平衡孔漏向级后。

通流部分汽封是动叶柵顶部和根部处的汽封，用来阻碍蒸汽从动叶柵两端散逸，使做功能力降低。

4、轴承

汽轮机的轴承按受力方式分为支持轴承和推力轴承两种。

（1）支持轴承用来支承汽轮机转子的重力，保持动静件中心一致，从而保证动静件之间的径向间隙在规定范围内。

（2）推力轴承用来平衡转子的轴向推力，确定转子膨胀的死点，从而保证动静件之间的轴向间隙在设计范围内。

四、汽轮机转子的结构

汽轮机转子是汽轮机最重要的部件，由主轴、叶轮、叶片、推力盘、轴套、联轴器等组成。

按其结构分为套装式转子、整体锻造转子、组合式转子和焊接转子。

1、套装式转子

是将叶轮热装在加工好外径尺寸的主轴上构成的，叶轮与主轴用键连接。优点是加工方便。不利因素是适应高温条件较差，在高温下过大温差会使热装过盈消失，致使叶轮松动。

2、整体锻造转子

转子是由一块钢料整体锻造而成，因此不存在高温下的松弛现象，整体锻造转子，轴向尺寸较小，结构紧凑，适应于高温区域运行，缺点是加工难度大，锻件较大，质量难保证，转子材料须由耐高温的好材料制作。

汽轮机的转子因材料内部的质量不均匀、加工精度等原因，造成转子的重心与其旋转中心存在一定的偏差，因而使转子转动时产生离心力，这个离心力周期性地作用在转子上，就成为引起转子强迫振动的扰动力，这个扰动力的频率与汽轮机转速相等。当转子的转速和它的本身自由振动频率相等时，转子就会发生共振现象，振幅将要不断的加大，这时汽轮机若在这个转速下长时间工作，转子将会因强烈的振动而遭到破坏。汽轮机产生共振时的转速，叫做临界转速。在进行汽轮机设计时，要求其临界转速比工作转速高或低30%左右。工作转速低于临界转速的汽轮机转子称为刚性转子。刚性转子在启动过程中没有共振现象产生。工作转速高于临界转速的汽轮机转子称为挠性转子，这种转子在启动过程中有临界转速的出现。

汽轮机叶片

在汽轮机中，动叶片是形状复杂、工作条件恶劣、受力情况复杂、数目最多的一种零件。它在汽轮机中的重要任务是把蒸汽的动能转变为机械能，并通过叶轮传给主轴。叶片由叶顶、叶片型线部分和叶根三部分组成。

叶顶是为了改变叶片的振动特性，增加其强度，而由围带及拉筋连接成的。短叶片的叶顶都有围带，其围带连接有两种形式，一种是在叶片顶部铣出铆钉头，然后用特制带有孔眼的围带与其铆在一起。另一种是将叶片顶部的围带与叶片一起铣出，在叶轮上组装叶片后，在将每组叶片的围带采用亚弧焊焊在一起。叶顶均有较薄的汽封刃，可以大大减少叶片顶部的漏汽。

叶型部分是动叶片进行能量转换的工作部分，蒸汽的动能转变为机械能的过程就在这里发生。因此，叶型部分应具有良好的空气动力特性，以减少蒸汽做功的能量损失。叶型按从根部到顶部截面变化的情况，可分为等截面叶片和变截面叶片两种。等截面叶片从叶跟到叶顶，不但叶片型线相同，而且其截面积也相等。变截面从根部到顶部的截面积逐渐减小，且线型扭转改变，它能较好的保证空气动力特性，减少叶片根部所承受的离心力，提高叶片强度。

叶根是用来将叶片和叶轮结合在一起而采用的一种连接结构。叶片在工作中承受不变的离心力和变化的由蒸汽引起的弯应力，它们都要传至叶片根部。叶根通常有以下几种形状：T型叶根；菌型叶根；叉型叶根；纵枝型叶根。

汽轮发电机连轴器

连轴器也叫靠背轮或对轮。在汽轮发电机中它用来连接汽轮机与发电机转子，借以将汽轮机的扭矩传递给发电机。检修时，借助连轴汽的外圆和端面校正汽轮机发电机的中心，使汽轮机和发电机的中心在一条连续的中心线上。

对小型高速汽轮机，为保证电网频率50Hz，在汽轮机后端处增设减速机，与发电机相联。

汽轮机与发电机之间的连轴器有三种类型，即刚性连轴器、挠性连轴器和半挠性连轴器。刚性连轴器的结构形式有很多种。其特点是使汽轮机与发电机之间具有硬性连接，在运行中两个连轴器之间不允许有相对位移。挠性连轴器允许汽轮机侧连轴器语法发电机侧连轴器有少许的位移。因此对汽轮发电机找中心的要求比刚性连轴器要求低。半挠性连轴器主要用在高压大容量的汽轮发电机中，在汽轮机与发电机之间用一个单波形膨胀节实现连接。

五、汽轮机调节系统

不同类型的汽轮机组，要有不同类型或不同结构的调节系统去适应其工况要求，但它们都要达到一些基本要求就是：

1）在正常参数下，当主汽阀全开时，调节系统应能维持机组在额定转速下稳定的运行。这一要求，是为防止机组在甩负荷后严重超速，以便机组并列和解列而提出的。2）机组运行中负荷的摆动，应在允许范围内。当运行方式改变时，调节系统应能保证从这一运行方式平稳地过渡到另一运行方式，而不能有较大或较长时间的不稳定状态，这一要求就是要保证汽轮机在设计范围内的任何工况下都能稳定的运行。3）在设计范围内，机组能在高频率、低参数情况下带满负荷。这就要求调节系统各部套的工作范围（如行程、油压等）有一定的裕度。4）当机组突然甩负荷至零时，调节系统应能将机组转速控制在危急保安器动作转速以内。这是因为，如果机组甩负荷后保安器动作，再启动时要增加操作，这不利于系统在事故后迅速恢复。

汽轮机调节原理就是，汽轮发电机正常运行时，汽轮机发出的主力矩和发电机担负的反力矩间是相互平衡的。当发电机的反力矩增大时，如果汽轮机的进汽量不变，则汽轮机的转速就要降低；当发电机的反力矩减小时，若汽轮机不改变进汽量，则汽轮机的转速就要升高。汽轮机的调节原理，就是以汽轮机主力矩和发电机反力矩失衡时转速的变化为脉冲信号，去控制汽轮机的进汽量，从而保证在新工况下，汽轮机的主力矩和发电机的反力矩重新平衡，并维持汽轮发电机的转速基本不变。

汽轮机的调节系统一般由感应机构、传动放大机构、执行机构和定值机构组成。其中感应机构接受调节信号的变化，并将其转换为可传递的信号。采用转速变化为调节信号时，感应机构称为调速器。传动放大机构将感应机构送来的调节信号进行幅值放大和功率放大，并进行综合处理，传递给执行机构进行调节。汽轮机调节系统的执行机构是进汽调节阀和操纵机构，也称配汽机构。它根据调节信号，改变调节阀的开度，使机组功率相应变化。定值机构即同步器，对于电液调节系统即转速给定和功率给定。它通过手动产生调节信号，也送入传动放大机构，以改变进汽调节阀的开度。

供热式汽轮机的调节系统分为调速和调压两部分。调速部分参加调节是有一个特点：当汽轮机转速降低时，由于调节系统的作用,使汽轮机的进汽量增加，从而使发电机的负荷增加。汽轮机转速变化与功率之间有一定的单值对应关系。这一关系曲线称为调节系统的静态特性曲线。静态特性的好坏直接影响调节系统工作的好坏，影响汽轮机的运行状态。速度变动率和迟缓率是影响静态特性好坏的主要参数。

1、调节系统的速度变动率

由右图可以看出：

汽轮机在负荷P0=0时（空负荷）具有最大转速n2,而在额定负荷Pe时具有最低转速n1。两个转速之差与汽轮机平均转速之比的百分数，称为调节系统的速度变动率。由于发电机经常在额定转速下运行，为方便期间一般都采用额定转速代替平均转速。可见，速度变动率就相当于汽轮机从空负荷至额定负荷的速度变化率。其一般值为3%～6%，常用值为4%～5%。速度变动率越大，单位负荷引起的转速变化也越大，或说速度变动率越大，转速变化引起的负荷变化越小。对一台汽轮机而言，调节系统的稳定性与速度变动率有很大的关系。速度变动率打者，系统频率变化时负荷摆动小，这台汽轮机稳定性就好；反之，稳定型就差。因此，汽轮机调节系统的速度变动率一般不应小于3%。

2、调节系统的迟缓率

由于调节系统的感应机构、放大机构、配汽机构等存在一定的摩擦阻力，使升降负荷方向的特性曲线不重合。如下图所示，在同一负荷下对应的汽轮机转速有一个差值，在同一转速时对应的负荷也不同，存在一个差值破坏了转速与负荷间的单值对应关系。把由于迟缓而造成的统一负荷下的转速差与额定转速之比的百分数叫做调节系统的迟缓率，或不灵敏度。迟缓率的存在不利于汽轮机的运行，手动调节电负荷时容易造成超速，自动调节时，频率稍有变化会造成调节系统不稳，同时恶化了甩负荷时的稳定性，造成汽轮机转速额外升高。造成迟缓率过大的原因是多方面的。在运行和检修方面的原因主要是：检修质量不佳；随动滑阀、压力变换器滑阀、调速汽阀、油动活塞等间隙过小；滑阀体有毛刺或清扫不干净；压力变换器支点不正；弹簧与侧壁发生摩擦；以及运行中油中含水，滑阀、套筒被腐蚀，油中含有杂质，凸轮传动机构润滑情况不良等。因此，在设计、制造、安装、检修中要把住调节系统诸元件的质量关，在运行中加强维护，使调节系统的迟缓率降低到一定限度。

3、速度变动率与迟缓率之间的关系

调节系统的迟缓率对调节的质量有关。在运行中，机组负荷的摆动值与调节系统的迟缓率成正比，与调节系统的速度变动率成反比。迟缓率的不良影响是通过速度变动率发挥出来。在迟缓率不变时，调节系统的速度变动率越小，迟缓率对调节系统的稳定性影响越大。因此，对于一台并列运行的机组来说，为使其稳定运行，不仅要求迟缓率要小，而且速度变动率也要整定合适。

六、汽轮机典型事故处理

汽轮机动静部分摩擦及大轴弯曲

一、事故原因

1、动静部分发生摩擦的原因

1）动静间隙安装、检修调整不当

2）动静部套加热或冷却时，膨胀或冷却不均匀

3）受力部分机械变形超过允许值

4）推力轴承或主轴瓦损坏

5）机组强烈振动

6）转子装套部件松动有位移

7）通流部分的部件损坏或硬质杂物进入通流部分

8）在转子弯曲或汽缸严重变形的情况下强行盘车

2、引起大轴弯曲的主要原因

1）动静部分摩擦使转子局部过热

2）停机后在汽缸温度较高时，由于某种原因使冷水进入汽缸，引起高温状态下的转子下侧接触到冷水，局部骤然冷却，出现很大的上下温差而产生热变形，造成大轴弯曲。据计算结果，当转子上下温差达到105～200℃时，就会造成大轴弯曲。转子金属温度越高，越容易造成大轴弯曲。

3）转子的原材料存在过大的内应力，在较高的温度下经过一段时间运转后，内应力逐渐得到释放，从而使转子产生弯曲变形。

二、事故现象

由于这种事故发生在汽缸内，无法直接观察，因而只能根据事故的原因、现象进行判断。一般具有下列特征：

1）机组振动增大，甚至强烈振动。

2）前后汽封处可能产生火花。

3）汽缸内部有金属摩擦声音。

4）有大轴挠度指示表计的机组，指示值将增大或超限。

5）若是推力轴承损坏，则推力瓦温度将升高，轴向位移指示值可能超标并发出信号。

6）上下汽缸温差可能急速增加。

三、事故处理办法

通过各种特征，如机组振动增大、汽缸内有金属摩擦声或汽封处产生火花等，结合有关表计指示值变化判断是这种事故，应果断的故障停机，不要采取将负荷或降转速继续暖机，以致延误了停机时间而扩大事故，加剧设备的损坏。停机时要记录转子惰走时间，静止后进行手动盘车。如果盘车不动，不要强行盘动，必须全面分析研究，采取适当措施，直至揭缸检查。

汽轮机水击

汽轮机水击事故是一种恶性事故，如处理不及时，易损坏汽轮机本体。汽轮机运行中突然发生水击，将使高温下工作的蒸汽室、汽缸、转子等金属件骤然冷却，而产生很大的热应力和热变形，导致汽缸发生拱背变形，产生裂纹，并能使汽缸法栏结合面漏汽，胀差负值增大，汽轮机动静部分发生碰摩损伤；转子发生大轴弯曲，同样也使动静部分发生碰摩，这些都将引起机组发生强烈振动。水击发生时，因蒸汽中携带大量水分，水的速度比蒸汽的速度低，将形成水赛汽道现象，使叶轮前后压差增大，导致轴向推力急剧增加，如果不及时紧急停机，推力轴承将过载而被烧毁，从而使汽轮机发生剧烈的动静碰摩而损坏。另外发生水击时，进入汽轮机的水将对高速旋转的动叶片起着制动作用，特别是低压级的长叶片，其叶顶线速度可高达300～400m/s以上，水滴对其打击力相当大，严重时将把叶片打弯或打断。总之，水击将导致汽轮机严重损坏。

一、水击发生的原因

1）锅炉的蒸发量过大或蒸发不均引起汽水共腾。

2）运行人员误操作或给水自动调节失灵造成锅炉满水。

3）汽轮机汽动过程中没有充分暖管或疏水排泄不畅，主蒸汽管道或锅炉过热器疏水系统不完善，可能把积水带入汽轮机内。

4）机组停机时，降温降的过快，使汽温低于当时大气压下的包和温度而成为带水的湿蒸汽。

5）汽轮机启动时，汽封供汽系统暖管不充分或排水不畅，使汽水混合物被送入汽封。

6）停机后，忽视对凝汽器水位的监督，发生凝汽器满水，倒入汽缸。

二、水击现象

1）主蒸汽温度急速下降，主汽阀和调节汽阀的阀杆、法兰、轴封处可能冒白汽。

2）机组振动逐渐增大，直到剧烈振动。

3）推力轴承乌金温度迅速上升，机组转动声音异常。

4）汽缸上下温差变大，下缸温度要降低很多。

三、处理方法

汽轮机水击事故是汽轮机运行中最危险的事故之一，运行人员必须迅速、准确的判断是否发生水击，一般应以主蒸汽温度是否急剧下降作为依据，同时应检查汽缸上下温差变化，因为汽轮机进水时，下缸温度必然下降较大。待确认发生水击事故时，应立即破坏真空紧急故障停机。

1）破坏真空紧急故障停机。

2）开启汽缸缸体和主蒸汽管道上的所有疏水阀门，进行充分排水。

3）正确记录转子惰走时间及真空数值。

4）惰走中仔细倾听汽缸内声音。

5）检查记录推力瓦乌金温度和轴向位移数值。

6）注意惰走过程中机组转动声音和推力轴承工作情况，如惰走时间正常，经过充分排出疏水，主蒸汽温度恢复后，可以重新启动机组，但这时要特别小心仔细倾听汽缸内是否有异音，并观察机组振动是否增大，如果发生异常，应立即停止启动，揭缸检查。

汽轮机叶片损坏与脱落

一、事故原因

造成叶片断裂或脱落的原因很多，它与设计、制造、材质、安装、检修工艺和运行维护等因素均有关系，归纳起来有以下几个方面：

1、机械损伤

1）外来的机械杂质随蒸汽进入汽轮机内打伤叶片。

2）汽缸内部固定零部件脱落，如阻汽片、导流环等，造成叶片严重损伤。

3）因轴承或推力瓦损坏、大轴弯曲、胀差超限以及机组强烈振动，造成通流部分动静摩擦，使叶片损坏。

2、腐蚀或锈蚀损伤

叶片的腐蚀常发生在开始进入湿蒸汽的各级，这些级段在运行中，蒸汽干、湿交替变化，使腐蚀介质易浓缩，引起叶片腐蚀。叶片受到侵蚀削弱后，不但强度减弱，而且叶片被侵蚀的缺口、孔洞还会产生应力集中现象，侵蚀严重的叶片，还会改变叶片的振动频率，从而使叶片因应力过大或共振疲劳而断裂。

3、水蚀损伤

水蚀一般多发生在末几级湿蒸汽区的低压段长叶片上，尤其是末级叶片。水蚀是湿蒸汽中分离出来的水滴对叶片冲击造成的一种机械损伤，而末级叶片旋转线速度高，并且蒸汽湿度大，水滴多，故水冲蚀程度更严重。受水蚀严重，叶片将出现缺口、孔洞等，叶片强度降低，导致断裂损坏。

4、水击损伤

汽轮机发生水击时，前几级叶片的应力会突然增加，并骤然受到冷却，使叶片过载，末几级叶片则冲击负荷更大。叶片遭到严重水击后会发生变形，其进汽侧扭向内弧，出汽侧扭向背弧，并在进、出汽侧产生细微裂纹，成为叶片振断裂的根源。水击有时会使叶片拉筋断裂，改变了叶片连接形式，甚至原来成组的叶片变为单个叶片，改变了叶片振动频率，降低叶片的工作强度，致使叶片发生共振，造成断裂。

5、叶片本身存在的缺陷

1）设计应力过高或结构不合理，如叶片顶不太薄，围带铆钉头应力大，常在运行中发生应力集中，铆钉头断裂，围带裂纹折断，使叶片损坏。

2）叶片振动特性不合格，运行中因共振产生很高的动应力，使叶片损坏。

3）叶片材质不良或错用材质，如叶片材质性能差，金属组织有缺陷或有夹渣、裂纹；叶片经过长期运行后材料疲劳性能或振动衰减性能等降低而导致叶片损坏。

4）加工工艺不良，例如叶片表面粗糙，留有刀痕，围带铆钉孔或拉筋孔处无倒角等等，都会导致应力集中而使叶片损坏。

6、运行维护原因

1）电网频率变动超出允许范围，过高、过低都可能使叶片振动率进入共振区，产生共振而使叶片断裂。

2）机组过负荷运行，使叶片的工作应力增大，尤其是最后几级叶片，蒸汽流量增加，各级焓降也增加，使其工作应力增加很大而严重超负荷。

3）主蒸汽参数不符合要求，频繁而较大幅度的波动，主蒸汽压力过高，主蒸汽温度偏低或水击，以及真空过高，都会加剧叶片的超负荷或水蚀而损坏叶片。

4）蒸汽品质不良使叶片结垢、腐蚀、叶片结垢将使轴向推力增大，引起某些级过负荷。腐蚀则容易引起叶片应力集中或材质的机械强度降低，都能导致叶片损坏。

5）停机后由于主蒸汽或抽汽系统不严密，使汽水漏入汽缸，时间一长，时通流部分锈蚀而损坏。

二、事故现象

1）汽轮机内部或凝汽器内部有突然的响声。

2）当断落的叶片落入凝汽器内时，会将凝汽器铜管打坏，使凝汽器内循环水进入凝结水中，导致凝结水硬度和电导率突然增大，凝结水水位增高，凝结水泵电机电流增大。

3）机组振动通常会明显变化，有时还会瞬间产生强烈振动，其原因是叶片断裂脱落，使转子失去平衡或摩擦撞击。但有时叶片会在中间级断落，并未引起严重动、静摩擦，在工作转速下机组振动一定明显增大，只是在启动、停机过程中的临界转速附近，机组振动会明显增大。

4）叶片损坏较多时会使蒸汽通流面积改变，从而同一个负荷的蒸汽流量、监视段压力、调速汽阀开度都会改变。

5）在停机惰走或盘车状态下，有可能听到金属摩擦声，惰走时间缩短；在启动和停机过程中，通过临界转速时机组振动将会明显的发生变化。

三、处理方法

这种事故发生在汽缸内，只能根据叶片断裂事故可能出现的现象进行综合判断，当清楚的听到缸内发生金属响声或机组出现强烈振动时，应判断为通流部分损坏或叶片断落，则应紧急故障停机，准确记下惰走时间，在惰走和盘车过程中仔细倾听缸内声音，经综合检查、分析研究，决定是否需要揭缸检查。

汽轮机超速

一、事故原因

1、调节系统有缺陷

不合格的调节系统，汽轮机一旦甩掉全负荷后，机组不能维持转速在危急保安器动作转速以下，转速飞升过高，起原因为：

1）调速汽阀不能正常关闭或漏汽量过大。

2）调节系统迟缓率过大，调节部件或传递机构卡涩。

3）调节系统的速度变动率过大。

4）调节系统动态特性不良。

5）调节系统调整不当。如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙不符合要求等。

2、汽轮机超速保护系统故障

危机保安器动作过迟或不动作，将会引起超速，原因如下：

1）重锤或飞环导杆卡涩。

2）弹簧受力后产生过大的径向变形，以至于孔壁产生摩擦。

3）脱扣间隙大，撞击子飞出后不能使危机保安器滑阀动作。

另外危机保安器滑阀卡涩、自动主汽阀或调速汽阀卡涩、蒸汽返入缸内，都能引起汽轮机超速。

3、运行操作、调整不当

1）由于油质管理不善，例如汽封漏汽大而蒸汽漏入油内，引起超速和保安部套生锈卡涩。

2）运行中同步器调整超过了范围，这是不但会造成甩负荷后机组蜚声转速提高，还会使调节部套失去脉动作用，从而造成卡涩。

3）主蒸汽品质不合格，含有盐分，机组又长期带某一负荷运行，将会造成自动主汽阀和调速汽阀阀杆结盐垢而卡涩。

4）超速实验时操作不当，造成转速飞升猛增。

二、事故现象

1）功率表指示到零。

2）转速或频率表指示值连续上升。

3）机组声音异常，振动逐渐增大。

三、事故处理方法

汽轮机机组严重超速是汽轮机恶性事故之一，如果处理不当，会因转子转速过高使汽轮机与发电机转子上的零件由于离心力过大而损坏，甚至甩出机内致使事故扩大。

1）如果危急保安汽未动作，转速超过额定值的112%，应立即手打危急保安器，破坏真空故障停机。

2）如果危急保安器动作而自动主汽阀、调速汽阀卡住或关闭不严时，应设法关闭上述各汽阀或立即关闭电动主汽阀。

3）如果采取上述办法后机组转速仍然不降低，则应迅速关闭一切与汽轮机相连的汽阀，以截断汽源。

4）必要时可以要求运行人员将发电机励磁投入。

5）机组投停下后，必须全面检修好调速与保安系统的缺陷，重新启动后，在并列前，必须做危急保安器超速试验，确认动作转速正常后方可投入正常运行。

汽轮发电机轴瓦乌金熔化或损坏

一、事故原因

1）由于发生水击或机组过负荷，引起推力轴瓦损坏。

2）轴承断油。一般由以下原因引起：①运行中油系统切换时发生误操作；②启动或停机过程中润滑油泵工作失常；③汽轮机启动、升速过程中，在停止高压电动油泵时没注意监视油压，此时若主油泵失压，且电动润滑油泵又没有联动起来便引起断油；④油箱油位过低，空气进入输油管道使润滑油压下降或油系统中进入空气；⑤油系统积存空气未能及时排除，往往会造成轴瓦瞬间断油；⑥厂用电中断事故停机中，直流油泵因故没能及时投入造成轴瓦断油；⑦油管道断裂或油系统发生泄漏造成油压下降而使轴瓦供油中断；⑧轴瓦在运动中移位，如轴瓦转动，造成进油孔堵塞而断油；⑨安装或检修时油系统内留有棉纱、抹布等杂物造成油系统堵塞而断油。

3）机组强烈振动。由于机组强烈振动，会使轴瓦油膜破坏而引起轴颈与乌金研磨损坏，也可能使轴瓦在振动中发生位移，造成轴瓦工作失常或损坏。

4）轴瓦本身缺陷。在轴瓦加工制造过程中，乌金浇铸质量不良，如浇铸乌金前瓦胎没有清洗干净，没有挂锡或挂锡质量不符合要求，在运行中发生轴瓦乌金脱落或乌金龟裂等问题。

5）润滑油中夹带有机械杂质，损伤乌金面，引起轴承损坏。

6）油温控制不当，引起轴承油膜的形成与稳定，都会导致轴瓦乌金损坏。

二、事故现象

1）轴承回油温度超过75℃或突然连续升高至70℃。

2）主轴瓦乌金温度超过85℃，推力瓦乌金温度超过95℃。

3）回油温度升高且轴承内冒烟。

4）润滑油压下降至运行规程允许值以下，油系统漏油或润滑油泵无法投入运行。

5）机组振动增加。

三、事故处理办法

在机组运行中发现以上现象而证明轴瓦已发生异常或损坏，应立即打闸故障停机，检查损坏情况采取检修措施进行修复。

四、支撑轴承和推力轴承故障的其他原因

不论是支撑轴承还是推力轴承，都会在运行中出现异常、事故，甚至损坏机组，其原因还有以下几个方面：

1、检修方面的原因

由于检修方面的原因造成径向支撑轴承或推力轴承工作失常，大多发生在大、小修后，机组启动或试运过程中，或者启动前的试验中。主要原因有：轴承乌金面接触不良；在调整各轴承润滑油分配量时，轴承润滑油入口油孔调整失当；油管中残留异物（棉纱、破布、漆片、沙土）；调整轴瓦垫片时忘记开油孔；轴承间隙、过盈量的过大或过小；润滑油系统充油时，放进了脏油或油中含水等都会造成运行中轴承工作失常、断油、烧瓦。

2、运行方面的原因

轴封漏汽过大造成油中有水而没有及时过滤，油中有水破坏了轴承的润滑条件。现在更有一种理论认为，油中的水珠在油膜的高压下会变成固体冰，直接破坏轴承的乌金表面。

润滑油温调不当，太高或太低，使轴承油膜形成不好，引起轴承处于半液体摩擦状态，并伴随有机组的振动，构成轴承润滑不良的恶性循环，使轴承发生故障。

运行中清洗油冷却器或润滑油过滤网后，投入前没有排净油系统内的空气，使汽轮机在运行中瞬间断油。

油冷却器中润滑油压力应大于冷却水压力，但是在夏季运行中，为降低润滑油温开大冷却水补水门，如控制不好，有时会使水压大于油压，一旦此时油冷却器铜管泄漏，会造成油中大量存水。

润滑油过滤网或主油箱上的过滤网应根据网前网后压差的增大情况及时清洗，否则压差过大时会损坏过滤网。若碎网片进入油系统中，则会造成严重后果。

运行中主蒸汽温度骤然降低，造成汽轮机水击，使轴向推力增大。或汽水质量不合格，汽轮机叶片严重积垢，通流面积减小，使转子的推力增大，造成推力轴承损坏。

上述原因是造成径向支撑轴承和推力轴承工作情况变坏，引起故障的一些主要原因。还有许多，这里就不一一列举了。

汽轮机真空下降

汽轮机真空下降有急剧下降和缓慢下降两种情况。

一、事故原因

1、真空急剧下降原因

1）冷却循环水中断

冷却循环水中断的故障可从循环水泵的电流和水泵出口压力来分析判断，如发现循环水泵电机电流和水泵出口压力到零时，即可确认循环水中断。这时如不属于厂用电中断就应立即起动备用泵（正常情况下备用泵会自动起动），注意在操作过程中要根据真空变化情况适当降低汽轮机负荷并严密监视汽轮机真空。当真空下降到最低允许值仍不能恢复正常运行且有继续下降趋势时，要采取紧急停机措施。

2）后轴封（低压缸轴封）供汽中断

后轴封供汽中断时将会有大量的空气漏入排汽缸，不但会使汽轮机真空迅速降低，同时还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成负的胀差。后汽封中断通常是由于负荷大幅度变化、汽封压力调整器失灵、供汽汽源中断、汽封系统进入等情况造成的。

3）真空泵故障

因真空泵喷嘴堵塞、隔离箱水位控制失灵等情况时，都会使真空泵工作失常。这时可切换至备用机运行，对故障机进行处理。

4）凝汽器满水

凝汽器满水通常由于水位控制失灵、凝汽器铜管泄漏以及运行人员维护不当等因素造成的。可通过凝结水泵出口压力、电机电流心脏凝汽器外壳温度颁情况作出判断，严重时会从真空泵排汽管喷出水来。此时可起动备用凝结水泵开大凝结水泵出口控制阀迅速排水，必要时可将部分凝结水直接排放入地沟，直到水位恢复正常。

5）真空系统大量漏气

真空系统大量漏汽的情况通常是由于膨胀不均匀或机械碰撞造成真空系统管路或管件破裂引起的。

2、真空缓慢下降的原因及处理：

真空缓慢下降所涉及的因素较多，一般对机组的安全威胁不太大，但检查原因却往往比真空急剧降低的情况更加困难。真空缓慢下降的原因一般可归纳为以下几个方面：

1）真空系统不严密

真空系统不严密的典型特征是真空降到某一定值即保持稳定，这说明漏气量和抽气量达到了平衡。而且随着负荷的升高，汽轮机真空也随着提高。