核電廠汽機運行的維護要點與措施探討

李秋實 黃盼 潘冠旭 嚴浩東

摘要：汽輪機是發電廠一項重要設備，要想實現發電廠生 產效率的提升，必須優先改造汽機運行方式，認真做好汽機維 護工作，確保發電廠汽輪機組高效、穩定運行。在汽輪機組運 行過程中，技術人員應當實時監測一些常規的數值指標，利用 這些數值指標對機組運行狀態進行判斷，在此基礎上制定科學 合理的維護與管理措施，切實提高發電廠汽機運行效率，確保 生產安全性。文章簡要介紹了發電廠汽輪機的工作原理，針對 發電廠汽機運行的維護要點與措施進行探討，以此為相關行業 提供參考。

關鍵詞：核電廠;汽機運行;維護

1 汽輪機原理

無論在常規火電廠還是在核電站中，都是采用汽輪機來驅動發電機的。由于汽輪機亦可變速運行，所以還可用它來驅動各種泵、風機、壓氣機和船舶的螺旋槳等。汽輪機本體結構分為固定部分和轉動部分。固定部分包括汽缸、滑銷系統、隔板、隔板套、噴嘴、汽封、軸承以及一些緊固零件。轉動部分包括主軸、葉輪、葉片、拉筋、圍帶、聯軸器和緊固件。近代大功率汽輪機都是由若干個級構成的多級汽輪機。"級"是汽輪機中最基本的工作單元。在結構上它是由靜葉柵（噴嘴柵）和對應的動葉柵所組成。從能量觀點上看，它是將工質（蒸汽）的能量轉變為汽輪機機械能的一個能量轉換過程。工質的熱能在噴嘴柵中（也可以有部分在動葉柵中）首先轉變為工質的動能，然后在動葉柵中再使這部分動能轉變為機械能。

1.1級的工作原理

在汽輪機的級內部，蒸汽能量會轉變為機械能，據此可將 汽輪機的級分成速度級、沖動級與反動級這三種。速度級的工 作原理為 ：噴嘴中的蒸汽受熱后膨脹，對膨脹后產生的動能進 行分次利用。動葉通常有兩列 ;沖動級的工作原理為 ：噴嘴中 的蒸汽受熱后膨脹，由于噴嘴流道的截面積會慢慢變小，蒸汽 運動速度越來越高，其產生的動能也越來越大。相較于沖動級， 反動級的動葉、靜葉內部蒸汽都會產生膨脹。在這種反動作用 下，動葉流道內部的蒸汽流動速度、流動性能等均有所提升。 理論上看來，在條件相同的情況下，雙列速度級的做功能力約 等于沖動級的3-4倍、反動級的6-8倍。如果汽輪機組中無法使 用多級汽輪機，當蒸汽等熵焓降比普通的沖動級（反動級）能 夠利用的有效限度更大時，選用速度級。

1.2 多級汽輪機原理

由于單級汽輪機對等熵焓降的有效利用值較小，因此發電 廠通常使用多級汽輪機，以此實現等熵焓降有效利用值的提升。 相較于單級汽輪機，多級汽輪機具備以下兩個突出特點 ：第一， 運行階段的汽輪機在特定條件下，下一級能有效利用上一級的 余速損失 ;第二，每級的等熵焓降總和要比汽輪機整體等熵焓 降大，并且其比值大于1。基于以上因素可以得知，多級汽輪機 的總內效率要比每級平均內效率高出很多。

2 發電廠汽機運行的維護要點與優化措施

2.1 汽輪機的運行現狀

針對機組散熱損失、端差以及給水旁路來說，如果系統的 回熱加熱器無法滿足其正常運行的要求，火電機組在運行時需 要回熱加熱器系統的相關部件參與，一旦回熱加熱器出現故障， 可能引發許多問題。例如 ：如果加熱器旁路門密閉不嚴造成泄 露問題，可能會導致加熱器系統由旁路進水，導致火電機組的 正常運行受到很大影響，進而降低汽機機組的熱經濟性能 ;如 果加熱器的上端差過大，會降低其出水溫度，導致這一級的抽 氣量大大減少，從而增加高一級加熱器的抽氣量。反之，如果 加熱器的下端差過大，這一級抽氣量就會顯著增加，從而減少 低一級加熱器的抽氣量 ;在切除加熱器之后，相較于規定的給 水溫度，此時給水泵輸出水的溫度會明顯降低，從而大幅度降 低系統循環的平均吸熱溫度，嚴重影響循環效率。一旦加熱器 旁路出現泄漏問題，泄漏程度越嚴重，機組運行的經濟性能越 低。相較于小旁路泄漏，大旁路泄漏會造成更大影響。此外， 如果利用疏水泵作為加熱器疏水的切換方式，在缺乏疏水備用 泵的情況下，一旦疏水泵出現故障問題，疏水會向加熱器中流動， 不僅如此，故障狀態下的疏水泵可能導致疏水向凝汽器中直接 排入，這些都會對機組的正常運行造成不利影響。

2.2汽輪機運行的維護要點與優化措施

第一，優化凝汽器真空抽氣系統。抽氣設備的選擇要考 慮實際情況，優化真空抽氣系統。對汽輪機排放的蒸汽進行處 理，使其凝結成水后再次提供給鍋爐使用，并將抽氣設備設置 在排氣處，確保其維持在真空狀態，這就是凝結器真空抽氣系 統的主要功能。在機組運行過程中，要求凝汽器內部處于必須 處于真空狀態。作為汽輪機輔機的重要組成，凝汽器真空抽氣 系統屬于一個整體，直接影響到機組運行效率和運行安全。機 組的啟動、運行以及停機都離不開抽氣設備，以此確保凝汽器 內部的真空狀態不受破壞。噴射式真空抽氣器是一種動量傳輸 泵，通過文丘里效應所產生的高速射流，將氣體向出口輸送按照使用介質的差異，噴射式真空抽氣器主要分為三種，包括 液體噴射真空泵、氣體噴射真空泵以及蒸汽噴射真空泵，其分 別利用壓力水、非可凝性氣體以及壓力蒸汽作為動力，在工作 原理上具有很大的相似性。部分發電廠通過水環真空泵抽取真 空，其應用效果更好。原有的抽氣系統設備經常出現故障問題， 如果真空系統大量漏氣，往往會導致水環真空泵出現過載問題， 破壞整個汽機機組。在該系統進行優化時，應當確保凝結器內 部維持在真空狀態，以此實現機組運行效率的提升，保證運行 安全，減少運行成本。優化后的抽氣系統能夠實現發電廠熱力 循環效率的有效提升，現階段已經得到了較為普遍的應用。

第二，優化回熱加熱器。在汽機機組運行過程中，回熱加 熱器發揮著不可替代的作用。隨著科學技術的進步，回熱加熱 器系統也越來越完善，工作效率較之以前有了很大提升。優化 后汽輪機在抽氣能級上存在一定差異，能級會隨著能力的增加 而增加。通過優化回熱系統提高汽輪機內部抽氣的做功效率， 優化內容包括加熱器的抽氣壓力損失、下端差以及上端差。優 化后的回熱加熱器系統能夠有效改善汽輪機的運行狀態，提高 機組運行效率。

第三，優化給水泵。定速給水泵是原有電動給水泵的運行 方式，主要是通過調節鍋爐給水閥實現運行。在這種情況下， 一旦機組處于低負荷運行狀態，會導致較大的閥門節流損失。 給水泵的變速調節原理為 ：對水泵轉速進行調整，能夠將水泵 的性能曲線改變，當管路曲線不改變時，對工作點進行調整， 以此優化給水泵的運行方式，以變速調節代替定速調節，無需 利用給水調節閥實現給水流量的改變，尤其是在低負荷運行狀 態下，具有顯著的節能功效。此外，這種調節方式還能實現氣 動泵組運行成本的節約，具備良好的經濟性。

2.3 發電廠汽輪機的發展趨勢

隨著社會經濟不斷發展，汽輪機在發電廠得到了普遍應用， 不但有效提高了發電廠的生產效率，而且推動了整個電力行業 發展。目前電力行業已經將研究重點放在了大型汽輪機組的研 制和開發上，尤其是末級葉片的加長。針對汽輪機的研究工作， 另一重要目標是實現其熱效率的提升，其研究內容包括二次再 熱、更高的蒸汽參數、調峰機組的研究等。利用新材料、新技 術與新工藝改善汽輪機性能，設計出效率更高、運行成本更低、 生產更安全的汽輪機，并將其推廣應用到電力行業中，以此 滿足人們的生產生活對電力資源的需求，實現國民經濟可持 續發展。

3 結語：

綜上所述，社會經濟的發展帶動了電力行業發展。近年來， 國內對電能需求量越來越大，能源緊缺局面也越來越嚴重。在 這種情況下，提高能源利用效率進行發電，已經成為電力行業研究的重點。因此，優化當前汽輪機發電方式、提高其發電效率具有重要意義。發電廠應當認真研究機械設備，包括凝汽器、 回熱加熱器以及給水泵等，采取有效措施進行設備優化，盡可 能提高汽輪機組的生產效率，在滿足當前電力需求的基礎上， 有效實現能源節約，緩解能源壓力。