火電廠汽輪機運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，汽輪機具備舉足輕重的地位。因此，火電廠應(yīng)高度關(guān)注汽輪機的運行。在汽輪機的運行過程中，因為受到一系列要素的制約，往往形成功率太低或高壓加熱器投入的問題，從而對運行效率形成制約。技術(shù)工作者在診斷汽輪機運行情況時需要根據(jù)實際現(xiàn)狀認真地研究各種問題形成的因素，再以此為前提條件實施有效的處理對策，從而實現(xiàn)汽輪機運行效率的提升，推動火電廠的穩(wěn)定運行。

1 火電廠汽輪機系統(tǒng)概述

1.1 火電廠汽輪機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

汽輪機是轉(zhuǎn)化蒸汽能量為機械功的一種旋轉(zhuǎn)式動力機械，其重點充當發(fā)電的原動機，能對船舶螺旋槳、壓縮機、風(fēng)機、各種泵進行直接驅(qū)動，還能結(jié)合汽輪機的中間抽汽或排汽實現(xiàn)生活、生產(chǎn)的供熱要求。火電廠汽輪機系統(tǒng)的組成部分是靜止以及轉(zhuǎn)動部分：其中靜止部分是軸承、靜葉柵、汽缸、汽封、隔板、進汽部分；轉(zhuǎn)動部分是聯(lián)軸器、葉輪、主軸、動葉片等。作為汽輪機外殼，汽缸是隔開大氣跟汽輪機流通部分，以使汽室形成，確保汽輪機中的蒸汽轉(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、進汽等管道相連接[1]。

1.2 火電廠汽輪機的運行原理

火電廠中的汽輪機重點負責將蒸汽提供給整體發(fā)電系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)化熱能為機械能的一種運行原理。具體來講，汽輪機結(jié)合鍋爐對燃料進行燃燒以及加熱水的同時可以使蒸汽形成。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，汽輪機的不間斷旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)，最后通過汽輪機的帶動作用下，發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，從而可以轉(zhuǎn)變機械能為電能。因為汽輪機屬于旋轉(zhuǎn)機械的一種，所以其需要結(jié)合蒸汽向熱能轉(zhuǎn)化而實現(xiàn)發(fā)電目的。而汽輪機的沖動作用原理與反動作原理有助于轉(zhuǎn)化能量。其中，汽輪機的沖動作用原理即由噴嘴流出汽輪機中的蒸汽，然后經(jīng)由動葉汽道時蒸汽運動方向出現(xiàn)改變，從而對葉片形成沖擊性，最終促使葉輪選擇形成機械功；汽輪機的反動作原理即汽輪機在運行時內(nèi)部蒸汽向葉片位置運行，推動汽道中形成膨脹，葉流對葉片做功，形成反作用力，進而使葉輪旋轉(zhuǎn)[2]。

2 火電廠汽輪機運行存在的問題

2.1 汽輪機超速問題

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

2.2 汽輪機真空系統(tǒng)存在的問題

汽輪機真空系統(tǒng)價值主要表現(xiàn)在：在啟動汽輪機組的過程中即抽出了加熱器以及凝汽器當中的空氣，從而創(chuàng)造一定真空值。在汽輪機恢復(fù)正常工作之后，為了對真空值進行有效維持，能夠?qū)⑼獠柯┤搿⒛鳟斨械牟荒Y(jié)氣體抽出。鑒于此，汽輪機真空系統(tǒng)的運行面臨不少會導(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真空系統(tǒng)形成不利影響。真空系統(tǒng)的嚴密性受到真空系統(tǒng)、抽汽回熱系統(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。其中，真空系統(tǒng)較易形成的泄漏點是加熱器排空管、凝汽器不銹鋼管、疏水管道等。

2.3 汽輪機大軸存在的問題

對于運行過程中的汽輪機而言，基于發(fā)電機轉(zhuǎn)子跟軸連接的葉片的同時運行影響下，從而形成電能。然而，汽輪機組轉(zhuǎn)子會實時面臨各種推力的影響，汽輪機大軸受壓變形現(xiàn)象會形成，這勢必制約發(fā)電機轉(zhuǎn)子的運行狀態(tài)，要么造成轉(zhuǎn)子的徑向或者是軸向共振現(xiàn)象，甚至還會形成嚴重的機器損害和人員傷亡事故。因此，必須密切關(guān)注汽輪機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 火力廠汽輪機運行存在問題的對策

3.1 定期檢查汽輪機以及提高有關(guān)工作者的素質(zhì)和技能

(1)定期檢查汽輪機。對于汽輪機存在超速的情況，應(yīng)實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)進行化驗，保障油質(zhì)狀態(tài)始終是達標的。二是定期測試汽門關(guān)閉時間、試驗汽門嚴密性、試驗閥門活動等。如果測試或試驗存在不足，那么應(yīng)實時檢修或維護。三是對汽輪機的重要儀表儀器進行著重檢查，尤其是對轉(zhuǎn)速表能否可以正常顯示狀況進行檢查。四是對其主汽門以及調(diào)速汽門是否面臨卡澀現(xiàn)象進行檢查。五是設(shè)計若干超速保護自身控制設(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的安全運行，需要注重設(shè)備維修與管理工作者專業(yè)素養(yǎng)的提升，需要增強操作者的安全觀念，確保其科學(xué)、合理地操作汽輪機，定期保養(yǎng)與維護設(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、準確探究問題所在及實施應(yīng)對措施。

3.2 改進與完善汽輪機真空系統(tǒng)以及優(yōu)化抽汽回熱系統(tǒng)

一是改進與完善汽輪機真空系統(tǒng)。在火電廠汽輪機運行系統(tǒng)中，應(yīng)定期維護和檢查真空設(shè)備，尤其是對潤滑油油位、分離器水位、泵體運行是否正常以及電機軸承振動頻率的數(shù)值是否在一定范圍之內(nèi)等一系列問題進行檢查。倘若真空泵具備比較高的水溫數(shù)值，那么應(yīng)迅速檢查冷卻器的運行情況，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。并且密切關(guān)注真空系統(tǒng)較易形成泄漏點的加熱器排空管、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行現(xiàn)狀和應(yīng)用壽命開展定期保養(yǎng)以及維護等相關(guān)工作，保障可以實現(xiàn)其順利運行的真空標準要求。

二是優(yōu)化抽汽回熱系統(tǒng)。由于汽輪機組整體的熱經(jīng)濟性能受到抽汽回熱系統(tǒng)性能優(yōu)劣的直接影響作用，因此很多的火電廠為了實現(xiàn)熱經(jīng)濟性能的提升，往往會對抽汽回熱系統(tǒng)進行優(yōu)化。在抽汽回熱系統(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，保障疏水泵可以實現(xiàn)理想的處理效果與疏水效果[5-7]。

3.3 汽輪機大軸受壓變形的解決對策

一是當火電廠汽輪機啟動前，需要組織盤車投運試驗，保障手動以及自動投運狀態(tài)的正常化，以及確保盤車電機電流達到正常值；二是當火電廠汽輪機組停止運行之后，倘若轉(zhuǎn)子盤不動的現(xiàn)象存在，那么需要禁止強行盤車的現(xiàn)象出現(xiàn)，防范對其他部件形成損害；三是縱觀汽輪機運行狀態(tài)以及儀表儀器的指示情況而言，如果汽輪機組存在故障，那么應(yīng)實時暫停運行，且記錄停機的具體時間，在需要的情況下還應(yīng)在停機之后進行揭缸檢查。

4 火電廠汽輪機的發(fā)展前景

隨著社會的不斷進步和發(fā)展，人們對電力的需求呈現(xiàn)越來越增長的勢頭。因為晚間跟白天的電網(wǎng)荷載不同日益加大，如此現(xiàn)象的形成對火電廠汽輪機系統(tǒng)的運行時間形成直接影響，因此應(yīng)科學(xué)地組織汽輪機的運行時間。然而，國內(nèi)火電廠基本都應(yīng)用容量較大的汽輪機設(shè)備，以及大部分應(yīng)用基本負荷為設(shè)計原理，在具體應(yīng)用過程中往往存在荷載改變或啟停情況，汽輪機的運行效率受到顯著制約。因此，為了確保火電廠汽輪機的運行效率及穩(wěn)定、安全，應(yīng)持續(xù)創(chuàng)新和研發(fā)汽輪機技術(shù)。外國的汽輪機應(yīng)用和發(fā)展經(jīng)驗豐富，我們需要借鑒先進科技，且持續(xù)優(yōu)化和完善，從而實現(xiàn)汽輪機運行效率的提升，促進我國經(jīng)濟的發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)當前火電廠汽輪機運行存在的問題，需要定期檢查汽輪機、改進與完善汽輪機真空系統(tǒng)、優(yōu)化抽汽回熱系統(tǒng)以及解決汽輪機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。盡管當前我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，可是依舊面臨嚴峻的能源與環(huán)境問題。只有實現(xiàn)火電廠汽輪機運行效率的提升，降低汽輪機的故障率，助力減少環(huán)境惡化問題，節(jié)省能源，從而推動社會的健康與穩(wěn)定發(fā)展。