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汽轮机维护与故障诊断实用指南

汽轮机作为现代工业的“心脏”，其稳定高效运行直接关系到整个生产系统的安全性与经济性。在长期的运行过程中，受高温、高压、高速旋转等复杂工况影响，设备不可避免地会出现磨损、老化或潜在故障。因此，建立科学完善的维护体系与精准高效的故障诊断机制，是保障汽轮机长周期安全运行的核心环节。本文将结合实践经验，从维护策略、诊断方法到典型案例分析，系统阐述汽轮机维护与故障诊断的关键技术与实用要点。

一、汽轮机维护的核心原则与日常实践

汽轮机的维护工作应以“预防为主、防治结合”为核心原则，通过规范化的日常管理与精细化的技术措施，最大限度降低故障发生率，延长设备使用寿命。

（一）预防性维护的基石：日常巡检与定期检查

日常巡检是发现早期隐患的第一道防线。巡检人员需重点关注机组的振动、温度、声音、压力、油位、油质等关键参数，通过“看、听、摸、闻”等直观手段，结合在线监测数据，及时捕捉异常征兆。例如，轴承箱温度的异常升高可能预示着润滑不良或轴承受损；机组运行声音中夹杂的金属摩擦声往往提示动静部件存在碰磨风险。

定期检查则需根据设备运行状况与制造商建议，制定详细的检查计划。这包括对转动部件（如轴系、叶轮、叶片）的磨损与变形情况、静止部件（如汽缸、隔板、汽封）的间隙与密封性能、调节系统（如调速器、油动机、阀门）的灵活性与准确性进行全面评估。对于关键部位的螺栓力矩、对中情况，以及安全保护装置的可靠性，也需按周期进行校验。

（二）油系统维护：汽轮机的“血液循环”保障

汽轮机油系统承担着润滑、冷却、调速和传递动力的重要功能，其维护质量直接影响机组的安全稳定运行。

*油质管理：应定期进行油样分析，监测油中水分、颗粒度、酸值、粘度等指标。水分会导致油膜强度下降，加剧设备锈蚀；颗粒杂质则可能堵塞油路，磨损精密部件。一旦油质超标，需及时进行过滤、脱水或更换。

*油箱与油管路：保持油箱清洁，定期清理底部沉积物；检查油管路有无泄漏、老化或振动磨损，确保油路畅通。

*油泵与油冷却器：定期检查主油泵、辅助油泵的运行状态，确保其出力正常、切换可靠；油冷却器的换热效果需关注，防止油温过高导致油质劣化或润滑失效。

（三）蒸汽系统与真空系统的维护要点

蒸汽品质与真空度是影响汽轮机效率与安全的重要因素。

*蒸汽品质控制：严格监控蒸汽的温度、压力及湿度，防止蒸汽带水造成水冲击，避免过热蒸汽温度异常波动对金属部件产生热冲击。定期检查蒸汽管道的疏水装置，确保其工作正常。

*真空系统维护：凝汽器是维持真空的核心设备，需定期清洗铜管（或钛管），去除结垢与附着物，保证传热效率。同时，检查真空系统的严密性，及时处理轴封漏气、阀门内漏等问题，降低真空损失。

（四）转动部件的平衡与对中

汽轮机转子在高速旋转时，任何微小的不平衡都会产生巨大的离心力，导致振动加剧，甚至引发轴系故障。因此，转子的动平衡精度至关重要。在大修或转子部件更换后，必须进行严格的动平衡试验。

此外，机组各轴承座的标高、轴系的对中情况也需定期检查调整。不对中会导致轴承负荷分配不均、轴承受力恶化，是引起振动和轴承早期失效的常见原因。

二、汽轮机故障诊断的思路与方法

故障诊断是一个系统性的过程，需要结合运行数据、设备历史、现场现象等多方面信息，运用科学的分析方法，精准定位故障原因并制定有效解决方案。

（一）故障诊断的基本思路：从现象到本质

1.信息收集与确认：当机组出现异常时，首先要全面收集相关信息，包括故障发生的时间、工况变化、报警信号、参数趋势（如振动频谱、温度曲线）以及历史维修记录等。明确故障现象是诊断的前提。

2.初步分析与假设：根据收集到的信息，结合汽轮机的结构原理和常见故障模式，对可能的故障原因进行初步判断和假设。例如，若振动突然增大并伴随明显的工频分量，可能怀疑转子不平衡或轴系对中不良。

3.深入排查与验证：针对提出的假设，通过进一步的检测、试验或解体检查进行验证。例如，通过油样分析判断轴承磨损情况，通过光谱分析确定振动异常是否由叶片损伤引起。此过程可能需要反复迭代，逐步缩小范围，直至找到根本原因。

（二）常用诊断技术与手段

*振动监测与分析：这是汽轮机故障诊断中应用最广泛、最有效的手段之一。通过安装在轴承座或轴颈上的振动传感器，监测振动的幅值、频率、相位等特征。不同的故障类型（如不平衡、不对中、碰磨、松动、轴承故障等）会表现出特定的振动频谱特征。例如，转子不平衡主要表现为工频（1X）振动分量较大；而油膜涡动或油膜振荡则会出现低频（0.4-0.5X）或接近工频的振动分量。

*温度监测：轴承温度、轴瓦温度、汽缸温度、蒸汽温度等的异常变化，能直接反映设备的运行状态。例如，轴瓦温度过高可能是由于供油不足、油质劣化或轴瓦间隙不当。

*油液分析技术：通