淺析火電廠汽機運行過程中的問題及應對措施

【關鍵詞】火電廠汽機；運行問題；應對措施

引言

社會經濟迅速發展，對電力需求亦在同步提升，作為電力生產的關鍵單元，汽機安全、穩定、高效運行一直備受關注。但就實際而言，很多火電廠運行時間長、設備陳舊，很容易因外部因素影響、管理不善等因素而引發安全問題，基于此有必要進行汽機運行問題分析，確定問題原因，整合各方資源，提出應對措施，為火電廠穩定運營提供助力。

一、火電廠汽機運行管理重要性

進入新時期以后，雖然風電、水電、核能發電等發展迅速，但就目前而言，我國仍是以火力發電為主，火電機組由汽機、鍋爐、電氣等模塊組成，其中汽機作為整個火電機組的關鍵，直接影響到最終的發電質量、效率，只有進行汽機運行的有效管理，才可提升其與鍋爐系統等靈活配合能力，減少化石燃料等資源損耗，降低電廠成本[1]。但就實際而言，很多火電廠在運行過程中，仍會受到各種外部因素影響，造成汽機難以維持正常狀態運行，如汽輪機葉片損壞、功率不達標等，要求在分析汽機運行問題的基礎上提出對應策略，以此來提升汽機運行效率。

二、火電廠汽機運行過程中的問題分析

（一）案例簡述

結合某660MW火電機組，探討其在運行中的系列問題。已知該火電機組于2014年投產，發電過程穩定，未出現過大型事故，但在近十年的運行中，部分汽機設備已經出現老化問題，如在2022年9月15日的汽機檢查中，由巡檢人員發現汽機穿線異響，且會出現中途中斷的情況，便采取了緊急應對措施，聯系檢修人員處理，恢復正常，但僅僅過了3h，便有相關問題再次出現，為保證汽機安全運行，運行人員建議進行汽機系統的整體診斷以確定問題所在。

（二）問題診斷

除了常規的汽輪機機組試驗、現場檢查外，火電廠負責人員引入了新型的診斷技術：基于神經網絡與模糊聚類的在線診斷技術、振動診斷技術。進行具體化分析：

1.基于神經網絡與模糊聚類的在線診斷技術在應用時，結合汽機系統展開故障診斷、定位，具體流程為：采集汽機機組運行信號，由傳感器進行處理，獲取基本特征，進行模糊聚類處理，神經網絡預測控制故障診斷，將診斷信息納入運行故障統計庫，為后續搭建故障診斷學習模型奠定基礎[2]?？紤]到汽機故障的不確定性、時變性等特征，在進行診斷系統設計時，按照以下流程展開：開始，初始化權值、閾值，輸入第i個樣本，計算各層輸出，計算誤差，判斷是否滿足精度，判斷故障類型，定位故障點，后續再進行下一輪診斷循環，以此來保障診斷結果無限接近于汽機實際情況。

2.振動診斷技術，通過電壓加速器傳感器采集汽機設備振動信號，由診斷系統進行各類數據的深度處理，得到準確振動值，觀察振動值在各階段的數據變化，了解故障特征?？蓞⒖脊I設備振動標準，在設備轉速＜120r/min或者＞600r/min時為故障狀態，必須對其加以處理，而本次汽機振動測試結果如下表1、表2所示，進行表中數據分析，可知汽機1#、2#測點水平方向振動位移、速度幅值較大，而加速度幅值較小，由此判定汽機可能存在長周期故障，而汽機回轉頻率為1000/60=16.67Hz，與2#測點軸向、水平振動速度頻譜圖突出振動基本吻合，結合頻域典型不平衡特征，推斷汽機軸承安裝不平衡，需及時拆卸維修。

三、火電廠汽機運行過程中的問題與應對措施

（一）汽機真空下降

1.通過在線診斷系統對汽機性能展開診斷，確定汽機存在真空下降問題，安排運維人員展開循證分析，發現問題原因主要是凝汽器密封性低、循環水系統異常等，引發排氣壓力上升，讓軸承在高溫、高壓影響下劇烈波動，有斷裂風險。

2.針對真空下降的問題，提出以下解決對策：①提升凝汽器密閉性，仔細檢查凝汽器各個工作環節，處理相關問題，更換腐蝕零件，保證機組運行效果[3]。②進行凝汽器清洗。需要每周安排巡檢人員進行凝汽器清洗，兩個膠球清洗裝置必須保持一個運行、一個備用，且需嚴控膠球使用數量，如清洗未達到相關要求，需要適當提升膠球投入數量。在機組停電檢修時，引入凝汽器銅管高壓水射流除垢技術，加大清洗力度；在機組運行調峰低谷階段，組織檢修人員進行凝汽器清理，保證汽輪機能維持背壓狀態運行。進行濾網檢查、修復，保證水室長期儲水，考慮到泥沙、鵝卵石等會影響濾網性能，增加水腫雜質，需要定期檢查濾網使用情況，關注倒流閥方向，減少汽輪機中空氣[4]。③嚴控循環水溫，避免進入凝汽器中水溫過高，裝設管網補水泵，在進水口壓力表上增設報警器，在壓力超出限定標準后，發出告警信息，提示系統補水；針對排氣過熱現象，在排氣口安裝除鹽水噴水設備以降低排氣溫度。

（二）汽輪機異常振動

1.依靠上述診斷系統判斷汽輪機異常振動原因，輪子因熱量高出現變化、氣流激振、摩擦振動、油膜晃動等有著直接關聯。以摩擦振動來說，主要是因摩擦振動會讓汽輪機內部不穩，數值不標準，并產生錯位穩定，造成振動無法解決；轉子變化造成附近力度不穩定，傳送到振動信號中，造成振動不平衡。

2.在解決汽輪機異常振動問題時，可從以下數點出發：①轉子變形處理，確定轉子內部結構，進行轉子全方位清潔，準備十一部件堵住入口，避免旋轉時出現不穩定現象；組織巡檢人員定期查驗轉子使用油有無從排出部位進入，因排氣孔關聯外部環境，需在汽輪機安裝時即做好檢查工作，避免過高溫度油進入內部；若因轉子溫度過高引發振動，需立即更換轉子。②針對氣流激振，需分析其形成原因與影響因素，綜合振動相關信息，進行數據統計，以圖形、圖表形式展開相關問題，分析氣門特征，優選氣流激振處理模式，避免氣流激振發生在不良區域，預防異常振動再次發生[5]。③解決油膜晃動問題，依靠提升軸承穩定性、汽輪機轉子性能解決問題，需了解汽輪機型號、結構、潤滑型號等相關信息，選擇適當潤滑油滴入轉子、軸承，必要時拓寬軸瓦壓力，縮減摩擦裂縫，提升汽輪機三層結構厚度，提升汽輪機運轉效率；結合軸瓦運行目的加裝油漆模具，提升穩定性；再通過均衡力降低轉子不平衡問題。④振動摩擦問題，可在摩擦相對嚴重位置添加潤滑劑，減少摩擦；還需針對汽輪機在運行時的老舊部位，及時更換相關部件，并在后續注意觀察。

（三）注油器出口油壓下降

1.分析汽機運行特征，注油器出口油壓下降是目前面臨的主要問題，依靠上述故障診斷體系，判斷油壓變化情況，初始油壓為0.065MPa，在運行24h后為0.058MPa，33h后為0.052MPa，48h后為0.047MPa，100h后為0.021MPa。分析問題原因，可能是油路堵塞、閥門失效、油泵故障等。

2.為解決油壓持續下降的問題，提出以下解決對策：①加強運行檢測，定期從油箱底部冷油器油側放油取樣，化驗油質，判斷有無過多水進入油系統?？紤]到油箱箱底為傾斜的，油中的水會在重力作用下沉淀在油箱底部一角便于排出，可通過監測油箱中水分含量，確定其問題所在，并進行針對性處理。②檢查油路有無堵塞，若因長期使用劣質潤滑油或者一直未更換潤滑油所致，需要及時清洗油路，并用專用清洗劑清洗，避免遺留廢液，后續選擇高質量潤滑油[6]。③針對閥門失效問題，需檢查控制閥、注油閥等裝置，并更換對應元件，后續加強監視。④針對油泵故障，需核查其壓力正常與否，通過萬能表測試油泵，若油泵壓力低，可更換對應零部件，或者直接更換新的油泵。

（四）給水泵前置泵軸承溫度高

1.進行問題分析，主要集中在以下幾個方面：軸承潤滑油冷卻水管路不暢，當前冷卻能力不達標；熱工測點損壞或者安裝不當，造成虛假指示報警；潤滑油中含有其他雜質，軸承磨損造成溫度升高；軸承游隙偏??；轉子軸向竄動過??；給水泵前置泵與電動機對輪間距預留不合格，造成泵體內部結構不均勻，產生較大推力。

2.問題處理，可按照以下步驟展開：①問題排查，先檢查潤滑油管路，確保冷卻水管路暢通，冷卻水流量正常；核檢熱工溫度測點，確保測點完好，正常顯示；更換油室內部潤滑油，且化驗后潤滑油所有指標滿足要求；檢查軸承保持架、滾珠、滑道等，未發現缺陷，不用更換軸承，可適當增加軸承間游隙。經過系統分析，確定問題所在[7]。②確定水泵轉子類型，列出軸向竄動設計值，充分考量轉子部件受力、膨脹、熱態、冷態等狀況下的具體表現，在轉動部件軸向竄動較小甚至為0時，圓錐滾子軸承外圈、滾珠接觸力較大，會劇烈摩擦，提升軸承溫度，具體觀察轉子軸向竄動值，為達到設計標準，會引發軸承溫升，需重新設定軸承間隔環間隙，再更換優質軸承，進行軸承間隔環精加工，使其滿足要求。③后續在前置泵運行過程中，需密切觀察軸承、設備損壞程度、泵軸、聯軸器中心、油質、設備軸承冷卻水、滾動軸承等的運行情況，提出預防措施，避免再次出現比較嚴重的溫升問題。

（五）疏水系統泄漏

1.汽機熱力系統中，會結合運行需求，配置大量疏水閥，以此來減少蒸汽損耗，但因其內部泄漏，會引發汽機熱負荷大量損耗，不利于節能降耗。

2.在處理疏水閥泄漏問題時，進行疏水閥整體系統優化，尋找內部泄漏問題真正來源，如疏水閥腐蝕問題、疏水閥與疏水閥間的壓力差等，按照以下方法予以處理：①疏水閥檢測：傳統方法，如耳朵貼著螺絲刀聽，但在高溫、高空處無法接近；應用工業用探測器，了解疏水閥操作特性，但管道噪音可能影響檢測結果，且一些微小的泄漏問題無法及時查明；法國超聲波疏水閥檢漏儀，具備較好應用效果，但引入成本高，需進行長遠規劃。②結合疏水閥存在的問題，選擇對應的處理方法，如及時更換新的止水閥或者調整止水閥設計方案，使其與整個熱力系統協調。

（六）安全問題

1.汽機運行安全問題一直存在，主要是高溫、高壓、火災危險，如何進行有效的處理與規避，是關鍵要點。如汽機高壓旁路最高溫度達到上千度，若出現泄漏，會造成難以估量的損害。

2.針對可能出現的安全問題，做好以下工作：①提升運行巡檢人員專業能力，加強安全學習，深刻了解汽機運行中的相關安全問題，具備基本的安全事故應對、處理能力。②做好汽機設備的定期檢查工作，尤其是在汽機大小修期間，需安排巡檢人員、檢修人員對接，就可能出現事故的設備進行安全試驗，剔除風險因素，提升運行安全程度。

結語

綜上，文章就火電廠汽機運行過程中的問題及應對措施展開了綜合論述與分析，應給予其足夠的重視，明確上述各項措施在實際落實中的優勢與不足，發揚優勢、彌補不足，并注重對相關問題的提前發現，完善故障診斷機制，確定故障類型、嚴重程度等，處理進程中總結經驗、優化技術，實現火電廠長遠發展。