火力發電廠汽輪機的原理與熱工保護的可靠性分析

張旭

摘要：汽輪機作為當前火力發電廠機組的重要組成部分，其運行的可靠性和安全性直接影響著整個機組的穩定運行。本文結合火力發電廠汽輪機的工作原理，對其熱工保護的可靠性進行了分析和探討。

關鍵詞：火力發電廠 汽輪機 原理 熱工保護 可靠性

前言

隨著經濟的發展，社會對于電力的需求不斷增加，電力能源在國民經濟發展以及人們的日常生活中發揮著越來越重要的作用。為了滿足電力市場的需求，火電廠的總裝機容量和單機容量不斷增大，超臨界機組、超超臨界機組相繼投入使用，對于汽輪機的熱工保護也提出了更高的要求。對于工作人員而言，采取合理有效的措施，提高熱工保護的可靠性，保障汽輪機的穩定運行，是非常重要的。

1.汽輪機工作原理

汽輪機，是一種能夠將蒸汽能量轉化為機械動力的旋轉式動力機械，也可以稱為蒸汽透平，主要是作為發電用的原動機使用，也可以作為驅動設備，直接驅動各種風機、壓縮機以及船舶的螺旋槳等。汽輪機的工作原理，主要是將蒸汽熱能轉換為機械能，當鍋爐蒸汽進入汽輪機后，依次經過一系列環形配置的噴嘴和動葉，從而將蒸汽的熱能轉化為汽輪機轉子旋轉的機械能。不同工作原理的汽輪機，其最大的差異，就是蒸汽在汽輪機中的能量轉換方式不同。與傳統的往復式蒸汽機相比，汽輪機中的蒸汽流動是連續、高速的，單位面積中能夠通過的蒸汽流量大，因此相對而言，功率較大。大功率的汽輪機可以采用較高的蒸汽壓力和溫度，因此具備較高的熱效率，在火力發電中的作用是十分巨大的。

2.提高汽輪機熱工保護可靠性的措施

火電廠的發電機組結構非常復雜，其運行方式也十分繁瑣，而且各個部分相互聯系，相輔相成，如果其中的任何一個部分出現問題或故障，則整個機組就難以正常運行，甚至陷入癱瘓。因此，熱工保護是火力發電機組不可或缺的重要組成部分，提升熱工保護的可靠性，對于提升整個發電機組設備的可靠性和安全性而言有著非常重要的意義和作用。熱工保護的主要作用，是當機組在啟動和運行過程中發生危及設備安全的危險時，使其能自動采取保護或控制，防止事故擴大，保護機組設備的安全。熱工保護的動作形式包括報警、連鎖、跳閘等，與其他保護措施相比，熱工保護的特點包括：①可靠性高。保護系統選擇的多為轉換環節少、結構簡單、工作可靠的檢測變速器，如各種壓力開關、溫度開關等，在任何情況下，保護系統都能夠獨立工作，不會受到其他因素的影響；②設置切換開關。當保護系統出現故障時，應該能夠從投入位置切換到解列位置，以方便進行檢修；③寧可誤動，不可拒動。當機組出現異常工況和故障時，要求保護系統能夠在第一時間采取正確動作，考慮到拒動相比于誤動的損失更加嚴重，因此在對保護系統進行設計時，要完全消除拒動的可能性。如果熱工保護系統不可靠，就會造成不堪設想的嚴重后果，因此對于火電廠熱工人員而言，要采取合理有效的措施，確保熱工保護的可靠性。

汽輪機熱工保護主要包括汽輪機軸向位移、缸脹和差脹保護、超速保護、振動保護、主軸撓度保護和給水加熱器保護等。要保障汽輪機熱工保護的可靠性，應該采取以下措施：

2.1及時對設備進行革新

在科技發展的帶動下，各種設備的技術含量不斷提高，新的設備不僅功能更加強大，同時也更能滿足實際需求。因此，對于火力發電廠而言，在經濟條件允許的情況下，應該對設備進行及時更新換代，替換掉那些使用時間過長或者存在技術隱患的陳舊設備，引入更加先進、更加可靠性的新設備，提升發電機組整體的性能和穩定性，進而保證熱工保護系統的效率，確保機組的正常運行。

2.2建立設備試運記錄

對于重要的熱工保護硬件設備，應該建立相應的試運記錄，對其進行跟蹤管理。在設備每次投入運行前，要安排專業的技術人員，對硬件設備和卡件等進行全面的檢測和校驗，確認合格后，才能正常使用，如果發現問題，要及時進行處理，以免造成嚴重的影響和損失。在實際應用過程中，一些元件即使經過了事先檢驗，仍然會發生故障，導致設備誤動，這主要是由于熱控設備相對比較精密，對于安裝和運行環境都有著比較嚴格的要求，很容易受到各種因素的影響，而且部分特殊故障十分隱蔽，很難檢測出來。對此，熱工人員應該對系統的每一個校驗過程進行嚴格的跟蹤記錄，以避免事故的發生。

2.3選擇可靠的熱控元件

在不斷的發展過程中，熱控自動化技術愈發完善，對于熱控元件可靠性的要求也越來越高，選擇技術成熟、可靠性高的熱控元件，直接關系著整個熱工保護系統的可靠性。對于企業管理人員而言，應該充分認識到這一點，不能為了節省投資，而置設備安全于不顧。

2.4定期進行維護管理

為了保證熱工保護的可靠性，發電廠管理人員應該安排專人，定期對機組設備進行維護和檢修，及時發現設備中存在的隱患，并做好設備的日常保養工作，始終保證設備處于良好的運行狀態。同時，對于機組的設計、施工、調試以及檢修工作，都要嚴格把關，利用冗余設計，提升熱工保護的硬件質量和軟件的自診斷能力，并對設備的工作環境進行改善，切實保證熱工保護系統的可靠性和有效性。

3.結語

總而言之，火力發電在我國當前電力產業中占據著相當大的比重，對火力發電廠汽輪機發電機組進行管理，提升熱工保護的可靠性，對于整個社會經濟的發展而言是十分重要的。發電廠管理人員應該充分了解火電廠汽輪機的工作原理，針對熱工保護存在的不足，采取合理有效的措施，提升其可靠性，保障火力發電廠的穩定運行，確保供電安全。

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