電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)的運(yùn)行與管理探究

山西華陽集團(tuán)新能股份有限公司發(fā)供電分公司 王永軍

目前，國內(nèi)汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中仍存在著出力小、調(diào)度不夠理想等一系列問題，遠(yuǎn)不能滿足火力發(fā)電廠的要求。因此，有必要對機(jī)組輔助設(shè)備的操作條件做進(jìn)一步的優(yōu)化。發(fā)電廠應(yīng)該更加重視機(jī)組輔助設(shè)備，根據(jù)社會發(fā)展需求，持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新機(jī)組輔助設(shè)備，提高機(jī)組的工作質(zhì)量，確保機(jī)組的正常運(yùn)行，為國家電力工業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 電廠汽輪機(jī)概述

1.1 汽輪機(jī)的特點(diǎn)

汽輪機(jī)具有以下四個特征：一是具有很高的熱效率，冷凝機(jī)組可達(dá)40%，加熱機(jī)組可達(dá)80%；二是汽輪機(jī)具有連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，是具有較大單臺功率的旋轉(zhuǎn)式機(jī)組；三是汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，不易出現(xiàn)故障，三年檢修一次，做好日常維護(hù)工作；四是渦輪對材料的要求并不高，甚至連便宜的材料都能用。

1.2 汽輪機(jī)輔機(jī)優(yōu)化運(yùn)行的意義

作為一種高效的機(jī)組，煤炭中的化學(xué)物經(jīng)噴嘴快速進(jìn)入渦輪，并被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動機(jī)組的工作。在這個過程中，過渡是一個較為復(fù)雜的階段，必須有相應(yīng)的設(shè)備和機(jī)械完成。為了確保汽輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須通過各種參數(shù)對其進(jìn)行全面地了解，而參數(shù)的穩(wěn)定性將直接關(guān)系到汽輪機(jī)的整體運(yùn)行的安全性[1]。提高汽輪機(jī)組的工作特性，可確保其安全可靠地運(yùn)行，且符合我國對節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的需要。

2 汽輪機(jī)輔機(jī)運(yùn)行中存在的問題

2.1 汽輪機(jī)輔機(jī)油系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

火力發(fā)電廠的輔助設(shè)備在運(yùn)行中，需要進(jìn)行燃燒，在燃燒的同時(shí)，會生成大量的灰塵等有害物質(zhì)。在眾多的細(xì)節(jié)中，汽輪機(jī)的輔機(jī)油系統(tǒng)往往被忽略。在這種情況下，會有微小的粉塵或微粒進(jìn)入潤滑油系統(tǒng)，對設(shè)備產(chǎn)生損害。在汽輪機(jī)輔機(jī)油系統(tǒng)中，輔機(jī)油系統(tǒng)的不穩(wěn)定將導(dǎo)致機(jī)組在使用中產(chǎn)生一些問題。其原因是當(dāng)油系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，就會造成汽輪機(jī)輔機(jī)的阻塞，從而造成汽輪機(jī)閥門被卡死，以致整個設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 汽輪機(jī)輔機(jī)凝汽器真空不足問題

對于汽輪機(jī)輔機(jī)凝汽器來說，由于必須維持良好的真空狀態(tài)，才能保證蒸汽可以進(jìn)行一定的膨脹。在不同維度間進(jìn)行對應(yīng)的轉(zhuǎn)化，能夠得到一個比較低的壓強(qiáng)條件。同時(shí)，這些水蒸氣也會被凝聚為特殊的小水珠，這些小水珠能被回收再利用。這是一種既能達(dá)到水資源回收再利用，又能節(jié)省部分水資源的可持續(xù)發(fā)展模式。這將是今后的主要發(fā)展趨勢。火電廠輔機(jī)在工作過程中，要經(jīng)過燃燒，并產(chǎn)生大量粉塵等有害物質(zhì)[2]。其中，機(jī)組輔助機(jī)油系統(tǒng)很容易被忽視。在汽輪機(jī)輔機(jī)中，凝汽器的真空與否直接關(guān)系到整個機(jī)組能否順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 汽輪機(jī)輔機(jī)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)問題

在汽輪機(jī)輔機(jī)轉(zhuǎn)速控制中，有時(shí)會出現(xiàn)一些問題。經(jīng)過實(shí)例分析，認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的主要原因是在運(yùn)行中，高壓調(diào)速器的某些部位出現(xiàn)了改變。當(dāng)高壓調(diào)速器發(fā)生振動時(shí)，會對汽輪機(jī)軸瓦的振動產(chǎn)生影響。高速振動對軸瓦的損傷是非常嚴(yán)重的，嚴(yán)重地影響了整個電廠的正常運(yùn)行，甚至還可能給電廠的工作人員帶來人身傷害。所以，為了更好地保障電廠的安全運(yùn)作，必須對其進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)，該領(lǐng)域的研究也為火力電廠汽輪機(jī)輔機(jī)的維修與管理帶來了新的挑戰(zhàn)。

2.4 汽輪機(jī)輔機(jī)的操作完整性差

汽輪機(jī)輔機(jī)的優(yōu)劣直接影響到火力電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著我國電力需求量的不斷提高，對汽輪機(jī)輔機(jī)的性能要求也越來越高。從我國當(dāng)前電廠的實(shí)際情況來看，雖然我國在火力發(fā)電領(lǐng)域發(fā)展已久，但是對汽輪機(jī)輔機(jī)進(jìn)行改進(jìn)的時(shí)間還很短，當(dāng)前其性能還不能完全滿足人們的用電需求[3]。與此同時(shí)，我國現(xiàn)有的發(fā)電流程一般都是以較少的分區(qū)為主，沒有形成比較完善的發(fā)電流程的網(wǎng)絡(luò)化模式。若將來形成一套完整的火力發(fā)電網(wǎng)格模式，再加上當(dāng)前汽輪機(jī)輔機(jī)的性能，不能滿足火電發(fā)展的需求，將會在一定程度上影響發(fā)電系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

3 電廠汽輪機(jī)輔機(jī)優(yōu)化運(yùn)行策略

3.1 對汽輪機(jī)機(jī)油系統(tǒng)進(jìn)行檢修優(yōu)化

當(dāng)電廠運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須有干凈的工作環(huán)境。首先要清洗油氣系統(tǒng)，以免受到粉塵的影響。對油系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)那逑矗瑒t可使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所引起的摩擦力大大降低，并取得較好的潤滑效果。當(dāng)油系統(tǒng)中存在一定的混合液時(shí)，就會產(chǎn)生一些問題，如設(shè)備摩擦力的增加，使系統(tǒng)溫度急劇上升，給汽輪機(jī)輔機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來一定的困難。在正確地清洗油系統(tǒng)時(shí)，可采用油循環(huán)清洗法，以防止油系統(tǒng)出現(xiàn)故障。最好不要忽略濾油工作，要及時(shí)而有規(guī)律地進(jìn)行故障檢修，這樣才能減少這種情況的發(fā)生。另外，也可以適當(dāng)?shù)貦z查軸瓦，檢查有無摩擦力或其他問題。一旦發(fā)生故障，必須立即對其進(jìn)行修理和保養(yǎng)。

3.2 優(yōu)化凝汽設(shè)備

在火力電廠汽輪機(jī)輔機(jī)中，凝汽設(shè)備起著舉足輕重的作用。凝汽設(shè)備的主要功能是使汽輪機(jī)的排氣孔維持真空，從而將低壓汽缸內(nèi)的水蒸氣釋放出來，凝結(jié)為水，再進(jìn)行回用，從而達(dá)到提高水回收率的目的。凝汽設(shè)備主要包括三個組件：凝汽器模、真空組件和凝結(jié)泵。凝汽器的真空程度與其入口溫度、冷卻水量、換熱器表面等因素有關(guān)。同時(shí)，對凝汽器的性能也有一定的影響。因此，在凝汽器的設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合具體的條件和要求，從多個方面進(jìn)行全面地考慮，才能找到最優(yōu)的真空設(shè)計(jì)方案。如，為了保證循環(huán)冷卻水的相對穩(wěn)定，在計(jì)算循環(huán)冷卻水的水溫時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際環(huán)境溫度的變化情況；在確定蒸汽負(fù)荷時(shí)，應(yīng)從鍋爐供、排氣系統(tǒng)的角度出發(fā)，對鍋爐的類型進(jìn)行合理地選擇[4]。在一定的換熱區(qū)條件下，要保證冷凝器內(nèi)的真空，必須增大冷卻水容積，同時(shí)還要考慮到循環(huán)泵的能量消耗。在保證電力生產(chǎn)需要的前提下，選擇合適的凝汽器，以減少生產(chǎn)過程中的能量消耗。

另外，目前凝汽器在生產(chǎn)過程中仍有很多不足之處，有待進(jìn)一步的改進(jìn)。目前存在的主要問題有：第一，真空系統(tǒng)的密封性能不佳，外界的空氣會涌入，造成大量的不飽和水蒸氣，這就導(dǎo)致了蒸汽發(fā)動機(jī)的廢氣與循環(huán)冷水的廢氣，產(chǎn)生較大的差別，從而產(chǎn)生較大溫差。第二，由于循環(huán)用水量的降低，使凝汽設(shè)備內(nèi)的真空度低于規(guī)范，從而對凝汽設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。第三，循環(huán)水中的水溫上升。在凝汽設(shè)備的運(yùn)行中，循環(huán)水中的水溫會隨外部環(huán)境溫度的改變而改變，并與冷卻塔的冷卻效果密切相關(guān)。第四，真空泵、噴水式蒸汽機(jī)的故障，造成蒸汽機(jī)的生產(chǎn)效率下降；因此，在凝汽設(shè)備的設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮循環(huán)水量、冷區(qū)等因素，從多個方面進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到優(yōu)化的目的。如圖1所示，抽凝汽輪機(jī)。

圖1 抽凝汽輪機(jī)

3.3 對汽輪機(jī)速度調(diào)節(jié)的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化

員工應(yīng)監(jiān)控油的品質(zhì)，使過濾器保持干凈。對于報(bào)警器的濾芯元件，一定要經(jīng)常進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要立即更換。定期檢查產(chǎn)品的化學(xué)組成，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品酸性不合格，及時(shí)處理。并適時(shí)地對其進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，使其達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。

3.4 優(yōu)化回?zé)峒訜崞?/h3>

為了確保火力發(fā)電廠的正常生產(chǎn)，必須根據(jù)不同的工作條件，合理地設(shè)計(jì)和操作加熱爐。當(dāng)加熱爐出現(xiàn)故障時(shí)，將嚴(yán)重影響機(jī)組的整體性能，降低機(jī)組的發(fā)電效率。其中，最大的差異可以直接反映出熱水器的性能。在保證生產(chǎn)安全的前提下，如何使生產(chǎn)過程中的末端差值維持在最低水平，是目前生產(chǎn)人員需要關(guān)注的問題。若要達(dá)到較低的溫度，必須將加熱器維持在較高的溫度[5]。為了保證安全和高效，需要對系統(tǒng)進(jìn)行高線性、高精度的調(diào)節(jié)。我國調(diào)節(jié)系統(tǒng)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在低水壓、低流量的地方，要加強(qiáng)研究，可以引進(jìn)一些比較先進(jìn)的、成熟的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

3.5 優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)

通過對循環(huán)用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，可以使汽輪機(jī)輔機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率更高，從而降低汽輪機(jī)輔機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功耗，使汽輪機(jī)輔機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效果更好。在汽輪機(jī)輔機(jī)工作時(shí)，由于其工作原理，汽輪機(jī)所承受的載荷是由外界因素所決定的，因此，汽輪機(jī)所承受的載荷是不可控制的。通過調(diào)節(jié)輔機(jī)的溫控性能，以及對循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化，可以有效地增加機(jī)組的使用功率。比如，在所有條件都一樣的情況下，如進(jìn)口水量增加，則汽輪機(jī)的廢氣壓力就會下降，從而形成膨脹性壓力，導(dǎo)致汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障。要想改變這種局面，必須對水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，并在控制汽輪機(jī)最大膨脹指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加水循環(huán)泵，從而實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)工況的有效控制，達(dá)到降低汽輪機(jī)組運(yùn)行壓力的目的。

3.6 汽輪機(jī)燃料技術(shù)

為了確保火力發(fā)電廠的正常生產(chǎn)，應(yīng)根據(jù)不同的工作條件，合理地設(shè)計(jì)和操作加熱爐。其中，燃油是最重要的能源，對機(jī)組的節(jié)能起著至關(guān)重要的作用。如果能夠充分燃燒并改善其燃燒性能，就可以促進(jìn)鍋爐機(jī)組的優(yōu)化升級。在環(huán)保的前提下，利用節(jié)能技術(shù)，也能促進(jìn)燃油的充分燃燒，并對渦輪燃油的燃燒情況進(jìn)行科學(xué)地調(diào)節(jié)，使燃油在燃燒時(shí)保持充足，進(jìn)而降低煤炭資源的消耗。要解決能源消耗的不科學(xué)性問題，應(yīng)優(yōu)先采用對環(huán)境友好的材料。在燃油燃燒時(shí)，加入相應(yīng)的添加劑，可提高灰渣的熔點(diǎn)，使其充分燃燒。采用透平燃油技術(shù)來優(yōu)化燃油管理效果，主要包括在采購、儲存等環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮燃油技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也能大幅度提高燃油的燃燒率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。其中，最大的差異可以直接反映出熱水器的性能。

3.7 其他完善電廠汽輪機(jī)輔機(jī)運(yùn)行的措施

為保證火力電廠汽輪機(jī)輔機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，必須對電廠汽輪機(jī)輔機(jī)輸水系統(tǒng)進(jìn)行改造，防止其發(fā)生故障，從而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)、泵開孔、漏油等事故，嚴(yán)重影響電廠企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在給水系統(tǒng)中，采用直接與空氣接觸的抽水設(shè)備取代凝氣設(shè)備，可有效解決抽水設(shè)備因振動過大而引起的開裂、滲漏等問題。同時(shí)，還要加強(qiáng)對泵房水位的監(jiān)控。若水位控制不當(dāng)，則會使出水部位的水溫上升，引起空氣流動不暢，從而影響機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，必須對電廠運(yùn)行中存在的各種問題進(jìn)行全面地分析，并進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)與創(chuàng)新，才能保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語

綜上所述，在火力電廠電力供應(yīng)中，機(jī)組輔機(jī)的科學(xué)高效運(yùn)行，對機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。因此，有必要加強(qiáng)對機(jī)組的工作狀況和存在的問題進(jìn)行研究，通過對其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，使各種設(shè)備的安全性能得到進(jìn)一步的提升，只有這樣，才能確保機(jī)組的正常工作，從而確保電站的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足人們對供電的可靠需求。