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，火力發電直接影響人們的生產和生活。對于火電廠而言，汽輪機具備舉足輕重的地位。因此，火電廠應高度關注汽輪機的運行。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。技術工作者在診斷汽輪機運行情況時需要根據實際現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，從而實現汽輪機運行效率的提升，推動火電廠的穩定運行。

1 火電廠汽輪機系統概述

1.1 火電廠汽輪機系統的結構組成

汽輪機是轉化蒸汽能量為機械功的一種旋轉式動力機械，其重點充當發電的原動機，能對船舶螺旋槳、壓縮機、風機、各種泵進行直接驅動，還能結合汽輪機的中間抽汽或排汽實現生活、生產的供熱要求。火電廠汽輪機系統的組成部分是靜止以及轉動部分：其中靜止部分是軸承、靜葉柵、汽缸、汽封、隔板、進汽部分；轉動部分是聯軸器、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電系統，即轉化熱能為機械能的一種運行原理。具體來講，汽輪機結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，燃料的化學能迅速地向熱能轉化，結合高溫蒸汽形成的壓力影響下，汽輪機的不間斷旋轉實現，最后通過汽輪機的帶動作用下，發電機旋轉，從而可以轉變機械能為電能。因為汽輪機屬于旋轉機械的一種，所以其需要結合蒸汽向熱能轉化而實現發電目的。而汽輪機的沖動作用原理與反動作原理有助于轉化能量。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，然后經由動葉汽道時蒸汽運動方向出現改變，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[2]。

2 火電廠汽輪機運行存在的問題

2.1 汽輪機超速問題

汽輪機發電機組這種機械設備的運行狀態特點是高速長期性，能夠實現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節系統失靈現象，那么汽輪機將瞬間大大提升轉速。跟設計值相比，轉子零件的應力值相對較高，這會造成轉子的斷裂、葉片的甩脫、軸承的損壞，甚至會使汽輪機組整體形成報廢。鑒于此，汽輪機超速將嚴重危害機械設備與人員安全，有必要將多渠道保護措施設置于汽輪機發電機組中且定期開展試驗。

2.2 汽輪機真空系統存在的問題

汽輪機真空系統價值主要表現在：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，從而創造一定真空值。在汽輪機恢復正常工作之后，為了對真空值進行有效維持，能夠將外部漏入、凝汽器當中的不凝結氣體抽出。鑒于此，汽輪機真空系統的運行面臨不少會導致其形成不利影響的要素，具體來講，主要表現為：一是如果汽輪機真空水泵中的水溫太高，那么較易導致真空泵抽氣量顯著降低，從而造成真空度的顯著減小。二是如果外部環境溫度值較高，那么循環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。三是真空系統的泄漏勢必對汽輪機真空系統形成不利影響。真空系統的嚴密性受到真空系統、抽汽回熱系統、疏水系統等的直接影響，如果真空系統存在泄漏現象，那么需要迅速地查詢泄漏點。其中，真空系統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，基于發電機轉子跟軸連接的葉片的同時運行影響下，從而形成電能。然而，汽輪機組轉子會實時面臨各種推力的影響，汽輪機大軸受壓變形現象會形成，這勢必制約發電機轉子的運行狀態，要么造成轉子的徑向或者是軸向共振現象，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工作者的素質和技能

(1)定期檢查汽輪機。對于汽輪機存在超速的情況，應實施定期檢查的處理對策，以體現防范的作用。一是定期對其潤滑油與抗燃油的油質進行化驗，保障油質狀態始終是達標的。二是定期測試汽門關閉時間、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速汽門是否面臨卡澀現象進行檢查。五是設計若干超速保護自身控制設備，有效安裝安全閥。

(2)提高有關工作者的素質和技能。為了確保火電廠汽輪機的安全運行，需要注重設備維修與管理工作者專業素養的提升，需要增強操作者的安全觀念，確保其科學、合理地操作汽輪機，定期保養與維護設備、規范維修技能，以提高管理工作者的應變技能。如果存在突發狀況，則能夠迅速、準確探究問題所在及實施應對措施。

3.2 改進與完善汽輪機真空系統以及優化抽汽回熱系統

一是改進與完善汽輪機真空系統。在火電廠汽輪機運行系統中，應定期維護和檢查真空設備，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值是否在一定范圍之內等一系列問題進行檢查。倘若真空泵具備比較高的水溫數值，那么應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象。如果真空系統泄漏的現象存在，那么需要迅速查找泄漏點。并且密切關注真空系統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，還應結合真空泵與凝汽器的運行現狀和應用壽命開展定期保養以及維護等相關工作，保障可以實現其順利運行的真空標準要求。

二是優化抽汽回熱系統。由于汽輪機組整體的熱經濟性能受到抽汽回熱系統性能優劣的直接影響作用，因此很多的火電廠為了實現熱經濟性能的提升，往往會對抽汽回熱系統進行優化。在抽汽回熱系統的優化上，需要做到：根據加熱器水溫與抽汽量狀態優化疏水管道以及疏水閥；有效地優化高、低加熱器抽空氣管道的設置問題，以及優化疏水泵管道，保障疏水泵可以實現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，倘若轉子盤不動的現象存在，那么需要禁止強行盤車的現象出現，防范對其他部件形成損害；三是縱觀汽輪機運行狀態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在停機之后進行揭缸檢查。

4 火電廠汽輪機的發展前景

隨著社會的不斷進步和發展，人們對電力的需求呈現越來越增長的勢頭。因為晚間跟白天的電網荷載不同日益加大，如此現象的形成對火電廠汽輪機系統的運行時間形成直接影響，因此應科學地組織汽輪機的運行時間。然而，國內火電廠基本都應用容量較大的汽輪機設備，以及大部分應用基本負荷為設計原理，在具體應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定、安全，應持續創新和研發汽輪機技術。外國的汽輪機應用和發展經驗豐富，我們需要借鑒先進科技，且持續優化和完善，從而實現汽輪機運行效率的提升，促進我國經濟的發展。

5 結語

綜上所述，根據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、優化抽汽回熱系統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和技能。盡管當前我國經濟迅速發展，可是依舊面臨嚴峻的能源與環境問題。只有實現火電廠汽輪機運行效率的提升，降低汽輪機的故障率，助力減少環境惡化問題，節省能源，從而推動社會的健康與穩定發展。