聯合循環電廠汽輪機供熱運行的若干問題窺探

汪洋 段瑩瑩 張超臣

摘? 要：在社會經濟迅速發展的時代背景下，用電量需求逐漸增加。當前各個電廠發電規模有限，無法滿足供電需求。聯合循環汽輪機作為重要發電裝置，對發電建設影響較大。為了改善聯合循環汽輪機供熱控制方案，文章對供熱運行情況展開分析，總結一些問題，并擬定解決方案，旨在為汽輪機供熱控制改進研究提供參考。

關鍵詞：汽輪機;供熱運行;聯合循環

中圖分類號：TM621? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）32-0070-02

Abstract： In the context of the rapid development of social economy， the demand for electricity consumption has gradually increased. At present， the power generation of each power plant is limited and cannot meet the power supply requirements. Combined cycle steam turbines， as important power generation devices， have a greater impact on power generation. In order to improve the combined cycle steam turbine heating control scheme， this paper analyzes the heating operation， summarizes some problems， and formulates a solution， so as to provide reference for the improvement of steam turbine heating control.

Keywords： steam turbine; heating operation; combined cycle

為了滿足供電需求，擴大電廠規模，增加發電設備等方式成為了增加發電量的主要途徑。這種解決方案雖然可以提高發電量，滿足用電需求，但是未能提高資源利用率[1]。聯合循環電廠建設理念的提出，打破了擴大規模增加發電量模式，利用汽輪機排出的“廢氣”進行二次開發。本文將對此供熱運行問題展開研究。

1 汽輪機供熱運行中的問題

聯合循環發電模式與普通發電模式不同，借助余熱鍋爐，向其中添加熱水，生成高壓蒸汽，使得汽輪機得以推動，維持正常作業狀態，以此提高資源利用率。由于該項技術還未成熟，在供熱運行過程中存在一些問題[2]。為了深入理解聯合循環供熱模式，本文對汽輪機供熱運行現場發生的問題進行總結分析，為改進策略研究奠定基礎。

1.1 汽輪機組振動問題

汽輪機處于排氣狀態時，環境溫度偏高，導致機組內部壓力迅速增加，排氣裝置膨脹較為嚴重。與此同時，各個轉軸之間的氣壓值也很高。在高壓作用下，裝置結構變形，產生機組振動問題。另外，汽輪機作業過程中產生熱量較多，一些機械零件受此影響溫度升高，致使氣缸后座升高，此時排氣溫度逐漸升高，引發機組振動[3]。如果開啟機組時，預熱時間過短，加大了機組疲勞，同樣會引發機組振動問題。

1.2 給水泵汽化問題

依據聯合循環汽輪機工作原理，機組給水除氧操作是一個獨立模塊。當水蒸氣滲入裝置時，裝置內部水量過多，水溫度變動幅度較大[4]。此情況容易引發水位、氣壓變化，引發給水泵汽化問題，對汽輪機供熱造成影響。因汽輪機內部結構問題，測得裝置內部水量較多，超過正常水量范圍，對裝置氣壓造成影響，改變了汽輪機其他參數數值，導致整個機組發生異常。

1.3 高壓加熱器注水問題

當前的聯合循環汽輪機缺少注水操控閥門，因而操控技術不支持注水管道控制。汽輪機啟動后，內部高壓熱水器不能夠控制注水量及速度，導致加熱器正常運行受到影響，不利于汽輪機正常運行。在實際運行過程中，缺少注水管道控制技術，采用人工控制方法進行操控，存在較大誤差，開啟注水閥門后，對于注水速度及水量難以控制，因而影響到了加熱器運行。

1.4 機組穩定性問題

汽輪機組運行過程中，因轉速偏低，容易引發油膜共振問題，對機組的穩定運行造成影響。另外，機組各個軸承之間形成較大蒸汽差值時，加大了機組內部壓力。隨著轉軸負荷值的增加，間隙振蕩頻率越高，且蒸汽量有所增加，對機組各個零件壽命造成影響。

1.5 機組腐蝕問題

聯合循環汽輪機工作原理主要依靠水蒸氣提高壓力，產生能量，難免受到水蒸氣影響。在實際運行過程中，油中混有水，導致部分油流失，對機組造成腐蝕[5]。另外，設備長期暴露在外，容易受到空氣中的水蒸氣侵蝕，因而引發腐蝕問題。

1.6 機組操控技術問題

由于聯合循環汽輪機研發及投入使用時間較短，能夠掌握機組操控技術的員工數量較少，很多操控崗位為實習生和培訓生，在機組導師的帶領下，完成機組操控任務。由于這些工作人員技能偏低，難免出現錯誤操作情況，遇到突發事件無法及時處理。據了解，大部分機組異常問題是因機組操控不當而引發，急需加強員工機組操控能力。

2 汽輪機供熱運行改進建議

2.1 汽輪機組振動改進

考慮到機組后座升高的原因是溫度過高，長期使用出現后座松動問題。針對此問題，升高機械零件環境溫度，縮小溫度差值，從而避免后座松動。對于排氣致使環境溫度過高問題，可以在日常工作中，實時查看此環境溫度，發現溫度達到限定值，采取降溫處理，從而避免排氣裝置膨脹，降低機組振動發生可能性。另外，在操控過程中，延長預熱時間，使得機組從疲勞狀態恢復到正常狀態后，開啟作業模式，以此避免機組振動。

2.2 給水泵汽化改進

針對給水泵氣化問題，通過調節壓力值，改善除氧裝置性能。在實際運行過程中，如果裝置水位過低，立即采取補水處理，從而避免水位大幅度變化。而氣壓值的調節，利用閥門操控，通過設置閥門開關度，實現壓力大小調節，經測量判斷當前壓力值是否滿足汽輪機運行需求，如果不滿足，則根據計算差值再次調節閥門，以此達到改進給水泵汽化目的。

2.3 高壓加熱器注水改進

在當前注水操控結構基礎上，增加操控閥門數量，在每一個注水管道上安裝一個操控閥門，通過控制閥門開關度，實現注水量、注水速度的有效控制，維持高壓注水器正常運行。在實際應用中，根據注水情況，隨時調節閥門開關度，從而準確控制注水量及速度[6]。為了避免注水過多，通過計算閥門關閉速度與注水量之間的數值大小，確定兩者之間的函數關系，依據此關系，控制閥門關閉時間和速度，從而保證在當前閥門關閉后，注水量未超過最高限制，起到良好控制作用。

2.4 機組穩定性改進

對于油膜共振問題，通過調節汽輪機組轉速，提高轉動速度，使其能夠滿足機組穩定運行需求。在實際操控中，需要逐漸增加轉速，不可以大幅度增加，從而避免急速轉動，對機組使用壽命造成影響。另外，通過降低轉軸負荷值，縮小蒸汽差值，以提高機組運行穩定性。

2.5 機組腐蝕改進

機組腐蝕問題的產生，主要受到水蒸氣影響。對于空氣和機組內部水蒸氣的侵蝕，可以通過改變機組表面涂料解決，選取具有防腐功效的涂料作為機組表面涂料。另外，還可以在機組外部布設干燥劑，吸取部分水蒸氣，以此降低空氣中水蒸氣含量，從而減少機組腐蝕。通常情況下，兩種機組防腐蝕處理方式共同使用，以免機組外部或者內部發生腐蝕現象。

2.6 機組操控技術改進

對于此問題，需要加強機組操控技術培訓。按照崗位不同，分別組織培訓班，根據崗位技術操作需求，為員工培訓相關技術，逐漸提高員工操控技能。為了降低實際錯誤操控問題頻率，設置實踐操控測試環節，如果未能通過，則不為此員工安排崗位工作，等待下一次培訓。另外，根據工作人員技術掌握情況，為其安排相應崗位，對于技術要求過高的崗位，分配具有豐富工作經驗的技術人員，從而降低機組操作錯誤頻率。

3 結束語

本文圍繞聯合循環汽輪機運行情況展開研究分析，依據汽輪機運行原理，探究機組運行存在的問題，包括汽輪機組振動、給水泵汽化、高壓加熱器注水、機組穩定性、機組腐蝕、機組監控、管理制度不完善8項問題。通過查閱文獻資料，結合機組運行原理，擬定相應解決方案。通過本文的研究，可以為聯合循環電廠汽輪機供熱運行控制提供參考。

參考文獻：

[1]許建，夏際先，王曉東，等.基于APROS的聯合循環機組余熱鍋爐仿真模型[J].鍋爐技術，2018，49（2）：1-7.

[2]靖長財.提高燃氣聯合循環機組經濟性能的技術措施和展望[J].汽輪機技術，2017，59（3）：227-230.

[3]王利宏，張彥春，周立剛，等.供熱抽汽對聯合循環余熱鍋爐系統參數的影響[J].熱力發電，2017，46（1）：68-72.

[4]谷偉偉，張永海，余小兵，等.某電廠汽輪機低壓缸零出力供熱工況低壓末級葉片動強度分析[J].熱力發電，2018，47（05）：63-70.

[5]李巖，陳改輝，張淑彥，等.燃氣-蒸汽聯合循環電廠煙氣余熱回收系統研究[J].暖通空調，2017，47（1）：86-90.

[6]黃葆華，宋亞軍，孫燕平，等.燃氣-蒸汽聯合循環機組軸系振動問題綜述[J].熱能動力工程，2017，32（5）：1-7.

作者簡介：汪洋（1968-），男，本科，高級工程師，研究方向：供熱生產運行檢修管理。