火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行存在的問題與對策

于超，張玉娟，王健(兗礦魯南化工有限公司，山東 滕州 277500)

0 引言

作為我國電能的一種重要來源，火力發(fā)電直接影響人們的生產(chǎn)和生活。對于火電廠而言，汽輪機(jī)具備舉足輕重的地位。因此，火電廠應(yīng)高度關(guān)注汽輪機(jī)的運(yùn)行。在汽輪機(jī)的運(yùn)行過程中，因?yàn)槭艿揭幌盗幸氐闹萍s，往往形成功率太低或高壓加熱器投入的問題，從而對運(yùn)行效率形成制約。技術(shù)工作者在診斷汽輪機(jī)運(yùn)行情況時(shí)需要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)狀認(rèn)真地研究各種問題形成的因素，再以此為前提條件實(shí)施有效的處理對策，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行效率的提升，推動(dòng)火電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 火電廠汽輪機(jī)系統(tǒng)概述

1.1 火電廠汽輪機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

汽輪機(jī)是轉(zhuǎn)化蒸汽能量為機(jī)械功的一種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，其重點(diǎn)充當(dāng)發(fā)電的原動(dòng)機(jī)，能對船舶螺旋槳、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、各種泵進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，還能結(jié)合汽輪機(jī)的中間抽汽或排汽實(shí)現(xiàn)生活、生產(chǎn)的供熱要求?；痣姀S汽輪機(jī)系統(tǒng)的組成部分是靜止以及轉(zhuǎn)動(dòng)部分：其中靜止部分是軸承、靜葉柵、汽缸、汽封、隔板、進(jìn)汽部分；轉(zhuǎn)動(dòng)部分是聯(lián)軸器、葉輪、主軸、動(dòng)葉片等。作為汽輪機(jī)外殼，汽缸是隔開大氣跟汽輪機(jī)流通部分，以使汽室形成，確保汽輪機(jī)中的蒸汽轉(zhuǎn)換能量，汽缸中安裝隔板套、噴嘴室、隔板等部件，汽缸外部跟抽汽、排汽、進(jìn)汽等管道相連接[1]。

1.2 火電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行原理

火電廠中的汽輪機(jī)重點(diǎn)負(fù)責(zé)將蒸汽提供給整體發(fā)電系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)化熱能為機(jī)械能的一種運(yùn)行原理。具體來講，汽輪機(jī)結(jié)合鍋爐對燃料進(jìn)行燃燒以及加熱水的同時(shí)可以使蒸汽形成。如此一來，燃料的化學(xué)能迅速地向熱能轉(zhuǎn)化，結(jié)合高溫蒸汽形成的壓力影響下，汽輪機(jī)的不間斷旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，最后通過汽輪機(jī)的帶動(dòng)作用下，發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而可以轉(zhuǎn)變機(jī)械能為電能。因?yàn)槠啓C(jī)屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一種，所以其需要結(jié)合蒸汽向熱能轉(zhuǎn)化而實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的。而汽輪機(jī)的沖動(dòng)作用原理與反動(dòng)作原理有助于轉(zhuǎn)化能量。其中，汽輪機(jī)的沖動(dòng)作用原理即由噴嘴流出汽輪機(jī)中的蒸汽，然后經(jīng)由動(dòng)葉汽道時(shí)蒸汽運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)改變，從而對葉片形成沖擊性，最終促使葉輪選擇形成機(jī)械功；汽輪機(jī)的反動(dòng)作原理即汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)內(nèi)部蒸汽向葉片位置運(yùn)行，推動(dòng)汽道中形成膨脹，葉流對葉片做功，形成反作用力，進(jìn)而使葉輪旋轉(zhuǎn)[2]。

2 火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行存在的問題

2.1 汽輪機(jī)超速問題

汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組這種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)特點(diǎn)是高速長期性，能夠?qū)崿F(xiàn)3 000 r/min的運(yùn)行速度，具備非常大的動(dòng)力矩。如果火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行存在調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈現(xiàn)象，那么汽輪機(jī)將瞬間大大提升轉(zhuǎn)速。跟設(shè)計(jì)值相比，轉(zhuǎn)子零件的應(yīng)力值相對較高，這會(huì)造成轉(zhuǎn)子的斷裂、葉片的甩脫、軸承的損壞，甚至?xí)蛊啓C(jī)組整體形成報(bào)廢。鑒于此，汽輪機(jī)超速將嚴(yán)重危害機(jī)械設(shè)備與人員安全，有必要將多渠道保護(hù)措施設(shè)置于汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組中且定期開展試驗(yàn)。

2.2 汽輪機(jī)真空系統(tǒng)存在的問題

汽輪機(jī)真空系統(tǒng)價(jià)值主要表現(xiàn)在：在啟動(dòng)汽輪機(jī)組的過程中即抽出了加熱器以及凝汽器當(dāng)中的空氣，從而創(chuàng)造一定真空值。在汽輪機(jī)恢復(fù)正常工作之后，為了對真空值進(jìn)行有效維持，能夠?qū)⑼獠柯┤搿⒛鳟?dāng)中的不凝結(jié)氣體抽出。鑒于此，汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的運(yùn)行面臨不少會(huì)導(dǎo)致其形成不利影響的要素，具體來講，主要表現(xiàn)為：一是如果汽輪機(jī)真空水泵中的水溫太高，那么較易導(dǎo)致真空泵抽氣量顯著降低，從而造成真空度的顯著減小。二是如果外部環(huán)境溫度值較高，那么循環(huán)水溫也勢必獲得提升，這勢必制約凝汽器吸熱量以及蒸汽冷凝溫度[3]。如此一來，凝汽器的真空度勢必存在不斷降低的一種趨勢。三是真空系統(tǒng)的泄漏勢必對汽輪機(jī)真空系統(tǒng)形成不利影響。真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性受到真空系統(tǒng)、抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)、疏水系統(tǒng)等的直接影響，如果真空系統(tǒng)存在泄漏現(xiàn)象，那么需要迅速地查詢泄漏點(diǎn)。其中，真空系統(tǒng)較易形成的泄漏點(diǎn)是加熱器排空管、凝汽器不銹鋼管、疏水管道等。

2.3 汽輪機(jī)大軸存在的問題

對于運(yùn)行過程中的汽輪機(jī)而言，基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子跟軸連接的葉片的同時(shí)運(yùn)行影響下，從而形成電能。然而，汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子會(huì)實(shí)時(shí)面臨各種推力的影響，汽輪機(jī)大軸受壓變形現(xiàn)象會(huì)形成，這勢必制約發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)，要么造成轉(zhuǎn)子的徑向或者是軸向共振現(xiàn)象，甚至還會(huì)形成嚴(yán)重的機(jī)器損害和人員傷亡事故。因此，必須密切關(guān)注汽輪機(jī)大軸受壓變形的情況，盡可能地使用耐高溫和抗磨損的材料[4]。

3 火力廠汽輪機(jī)運(yùn)行存在問題的對策

3.1 定期檢查汽輪機(jī)以及提高有關(guān)工作者的素質(zhì)和技能

(1)定期檢查汽輪機(jī)。對于汽輪機(jī)存在超速的情況，應(yīng)實(shí)施定期檢查的處理對策，以體現(xiàn)防范的作用。一是定期對其潤滑油與抗燃油的油質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，保障油質(zhì)狀態(tài)始終是達(dá)標(biāo)的。二是定期測試汽門關(guān)閉時(shí)間、試驗(yàn)汽門嚴(yán)密性、試驗(yàn)閥門活動(dòng)等。如果測試或試驗(yàn)存在不足，那么應(yīng)實(shí)時(shí)檢修或維護(hù)。三是對汽輪機(jī)的重要儀表儀器進(jìn)行著重檢查，尤其是對轉(zhuǎn)速表能否可以正常顯示狀況進(jìn)行檢查。四是對其主汽門以及調(diào)速汽門是否面臨卡澀現(xiàn)象進(jìn)行檢查。五是設(shè)計(jì)若干超速保護(hù)自身控制設(shè)備，有效安裝安全閥。

(2)提高有關(guān)工作者的素質(zhì)和技能。為了確保火電廠汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，需要注重設(shè)備維修與管理工作者專業(yè)素養(yǎng)的提升，需要增強(qiáng)操作者的安全觀念，確保其科學(xué)、合理地操作汽輪機(jī)，定期保養(yǎng)與維護(hù)設(shè)備、規(guī)范維修技能，以提高管理工作者的應(yīng)變技能。如果存在突發(fā)狀況，則能夠迅速、準(zhǔn)確探究問題所在及實(shí)施應(yīng)對措施。

3.2 改進(jìn)與完善汽輪機(jī)真空系統(tǒng)以及優(yōu)化抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)

一是改進(jìn)與完善汽輪機(jī)真空系統(tǒng)。在火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中，應(yīng)定期維護(hù)和檢查真空設(shè)備，尤其是對潤滑油油位、分離器水位、泵體運(yùn)行是否正常以及電機(jī)軸承振動(dòng)頻率的數(shù)值是否在一定范圍之內(nèi)等一系列問題進(jìn)行檢查。倘若真空泵具備比較高的水溫?cái)?shù)值，那么應(yīng)迅速檢查冷卻器的運(yùn)行情況，判斷冷卻器是否存在堵塞的現(xiàn)象。如果真空系統(tǒng)泄漏的現(xiàn)象存在，那么需要迅速查找泄漏點(diǎn)。并且密切關(guān)注真空系統(tǒng)較易形成泄漏點(diǎn)的加熱器排空管、凝汽器不銹鋼管、疏水管道等位置。需要明確的是，還應(yīng)結(jié)合真空泵與凝汽器的運(yùn)行現(xiàn)狀和應(yīng)用壽命開展定期保養(yǎng)以及維護(hù)等相關(guān)工作，保障可以實(shí)現(xiàn)其順利運(yùn)行的真空標(biāo)準(zhǔn)要求。

二是優(yōu)化抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)。由于汽輪機(jī)組整體的熱經(jīng)濟(jì)性能受到抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)性能優(yōu)劣的直接影響作用，因此很多的火電廠為了實(shí)現(xiàn)熱經(jīng)濟(jì)性能的提升，往往會(huì)對抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化上，需要做到：根據(jù)加熱器水溫與抽汽量狀態(tài)優(yōu)化疏水管道以及疏水閥；有效地優(yōu)化高、低加熱器抽空氣管道的設(shè)置問題，以及優(yōu)化疏水泵管道，保障疏水泵可以實(shí)現(xiàn)理想的處理效果與疏水效果[5-7]。

3.3 汽輪機(jī)大軸受壓變形的解決對策

一是當(dāng)火電廠汽輪機(jī)啟動(dòng)前，需要組織盤車投運(yùn)試驗(yàn)，保障手動(dòng)以及自動(dòng)投運(yùn)狀態(tài)的正常化，以及確保盤車電機(jī)電流達(dá)到正常值；二是當(dāng)火電廠汽輪機(jī)組停止運(yùn)行之后，倘若轉(zhuǎn)子盤不動(dòng)的現(xiàn)象存在，那么需要禁止強(qiáng)行盤車的現(xiàn)象出現(xiàn)，防范對其他部件形成損害；三是縱觀汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及儀表儀器的指示情況而言，如果汽輪機(jī)組存在故障，那么應(yīng)實(shí)時(shí)暫停運(yùn)行，且記錄停機(jī)的具體時(shí)間，在需要的情況下還應(yīng)在停機(jī)之后進(jìn)行揭缸檢查。

4 火電廠汽輪機(jī)的發(fā)展前景

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對電力的需求呈現(xiàn)越來越增長的勢頭。因?yàn)橥黹g跟白天的電網(wǎng)荷載不同日益加大，如此現(xiàn)象的形成對火電廠汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間形成直接影響，因此應(yīng)科學(xué)地組織汽輪機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。然而，國內(nèi)火電廠基本都應(yīng)用容量較大的汽輪機(jī)設(shè)備，以及大部分應(yīng)用基本負(fù)荷為設(shè)計(jì)原理，在具體應(yīng)用過程中往往存在荷載改變或啟停情況，汽輪機(jī)的運(yùn)行效率受到顯著制約。因此，為了確?；痣姀S汽輪機(jī)的運(yùn)行效率及穩(wěn)定、安全，應(yīng)持續(xù)創(chuàng)新和研發(fā)汽輪機(jī)技術(shù)。外國的汽輪機(jī)應(yīng)用和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)豐富，我們需要借鑒先進(jìn)科技，且持續(xù)優(yōu)化和完善，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行效率的提升，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)當(dāng)前火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行存在的問題，需要定期檢查汽輪機(jī)、改進(jìn)與完善汽輪機(jī)真空系統(tǒng)、優(yōu)化抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)以及解決汽輪機(jī)存在的大軸受壓變形問題，并且提高工作者的素質(zhì)和技能。盡管當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，可是依舊面臨嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題。只有實(shí)現(xiàn)火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行效率的提升，降低汽輪機(jī)的故障率，助力減少環(huán)境惡化問題，節(jié)省能源，從而推動(dòng)社會(huì)的健康與穩(wěn)定發(fā)展。