火電廠汽輪機運行中存在的問題及優化運行措施闡述

王峰

陜西德源府谷能源有限公司，中國·陜西 榆林 719407

1 引言

隨著城市化進程的加快，工業發展速度也不斷提升，社會生產生活對于電力的需求也不斷提升，這就要求電力企業要加強電力生產的規模，以滿足社會發展的需要。火電廠作為借助火力進行發電的電力生產企業，在電力生產環節需要借助汽輪機這一設備，所以汽輪機的質量在很大程度上影響電力的生產，要求相關人員加強對其的重視。然而實際的發展過程中，由于社會生產力水平的提升，電力的需求不斷增長，汽輪機任務量不斷加重，就導致汽輪機在運行過程中很容易出現故障，影響電力的生產。在此背景下，就要求火電廠的作業人員加強對汽輪機的重視，針對汽輪機運行環節存在的故障進行處理，并優化其運行，以保證汽輪機功能的順利發揮。

2 火電廠汽輪機概述

2.1 汽輪機的概念

汽輪機也稱蒸汽透平發動機，是一種旋轉式蒸汽動力裝置，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉子旋轉，同時對外做功，汽輪機是現代火力發電廠的主要設備。作為由轉動部分和靜止部分兩個方面組成的設備，汽輪機能將蒸汽熱能轉化為機械功，來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經過一系列環形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽的熱能轉化為汽輪機轉子旋轉的機械能[1]。蒸汽在汽輪機中，以不同方式進行能量轉換，便構成了不同工作原理的汽輪機。

2.2 火力發電廠中汽輪機系統的基礎特點

火電廠的作業人員要想在實際的發展過程中深入了解汽輪機存在的故障，需要對汽輪機的特點進行了解，在了解其特點的基礎上有針對性地開展優化方案，現階段火電廠汽輪機的作業特點主要體現在以下幾個方面：首先，汽輪機可以根據實際作業選擇不同的材料，具有較高的熱經濟性，汽輪機在火力發電廠中主要負責為整體發電系統提供蒸汽，由其將熱能轉換為機械能，這種方式的效果較好而且經濟性很高，可以降低火電廠的發電成本，也就成為相關廠家的選擇。然而其時刻處于負荷狀態中，在任務量不斷加重的背景下，汽輪機也就很容易發生磨損等情況，一定程度上影響汽輪機功能的發揮。其次，汽輪機的運行過程較為平穩，能夠大大降低事故發生率，運行平穩也是汽輪機的主要優勢之一，實際的發展過程中能夠平穩的進行各種作業，所以對其的優化也需要加強對該環節的重視。最后是功率較大的特點，因為汽輪機包含在回旋范圍之內，能夠滿足連續性工作要求，所以汽輪機的運行功率一般較大。這一特點雖然在很大程度上加快了火電廠的電力生產效率，卻也造成汽輪機的負擔，需要相關人員加強對其重視。此外，由于汽輪機將蒸汽動力轉化為機械動力，該環節會產生大量的熱能，汽輪機在作業環節會產生熱能散失，尤其是在供熱機組和凝汽式汽輪機中，其熱量散失更加嚴重，一定程度上影響作業的開展，也很容易導致汽輪機的故障。

2.3 火力發電廠中汽輪機系統的運行原理

針對汽輪機故障的研究還需要從其作業原理入手，汽輪機作為動力轉化的設備，本身的技術性很強，其運行環節的問題也就集中于各個方面，要求相關人員加強對其原理的了解，在了解其問題的基礎上可以針對性地進行解決。實際發展過程中，由于汽輪機屬于旋轉機械的一種，因此其運行過程主要是通過蒸氣轉化成的熱能來完成，由此可見其運行原理主要是實現熱能轉換。一方面，作業過程中蒸汽會運行至汽輪機的葉片，就導致汽輪機內部的汽道不斷膨脹，在其不斷加速的狀況下，氣流就會對葉片產生一種反作用力，推動葉片的轉動，從而將蒸汽轉化為機械能。另一方面，汽輪機內部的蒸汽從噴嘴流出，當通過動葉汽道時，蒸汽將會變換其運動流向，對葉片產生一種沖力，從而推動葉輪的旋轉，有效形成機械功，這是汽輪機的沖動作用。火電廠作業過程中，相關人員需要結合汽輪機的作業原理進行各項作業，以保證其作業的順利進行。

3 火電廠汽輪機運行中存在的問題

汽輪機作為火力發電的重要設備，其質量直接關系到火電廠發電作業的進行，就要求火電廠的作業人員加強對汽輪機運行的重視，結合其作業對其存在的隱患進行排查，為后續的治理奠定基礎。現階段火電廠汽輪機的故障主要有以下幾個方面。

3.1 汽輪機的轉速問題

火電站作業過程中，需要持續不斷地進行電力生產，汽輪機也就時刻處于作業狀態下，作為長期處于極高速度轉動狀況下的機械，汽輪機的運行速率一般在3000 r/min以上，而且推動扭矩也很大。在這種狀況下，汽輪機的電力生產就較為穩定，一旦火電廠的汽輪機轉速控制系統出現故障，就會在短時間內對汽輪機的轉速造成影響，導致轉速過快或者是過慢，很大程度上影響電力的生產。一方面，如果汽輪機的轉速過快，就會導致汽輪機在短時間內的作業速度迅速提升，但是汽輪機的零件有恒定的標準，在作業效率超過標準的狀況下，設備零件就很容易出現各種故障，造成轉子葉片破碎、軸承破裂以及葉片甩脫等問題，嚴重者還會導致整個汽輪機的癱瘓[2]。另一方面，如果汽輪機的轉速不夠，則會影響汽輪機的作業效率，很大程度上影響電力生產的效率。所以實際的發展過程中，汽輪機轉速的變化會在很大程度上影響火電廠的正常作業，需要相關人員加強重視。

3.2 功率問題

功率作為相關機械的效率很大程度上決定著機械的作業質量，汽輪機作為火電廠重要的電力生產設備，其功率就對火電廠有很大的影響，現階段的火力發電還存在汽輪機功率過低的問題，制約火電廠電力的生產。一方面，汽輪機在作業過程中利用蒸汽推動葉片將其轉化為機械動力，需要相關人員保證汽輪機的密封性以及內外壓力才能充分地實現對蒸汽的利用。然而現階段的汽輪機作業環節，還存在一些隱患，容易導致火電廠汽輪機的內部和外部損失，一定程度上影響汽輪機的作業效率。另一方面，背壓偏高也是導致功率降低的因素之一。針對使用熱交換來冷卻汽輪機組排氣的電廠，因為冷卻水塔保護不良，淋水填充物嚴重剝落、結垢，導致冷卻水塔能效低下，凝汽器的最大真空度也降低。而針對使用壓縮空氣作冷卻熱源來冷凝汽輪機組排氣的電廠，則因為保護不良，壓縮后空氣散熱波紋翅片曲面積灰嚴重，導致背壓不足[3]。在此背景下，就需要相關人員在實際的發展過程中對功率進行控制，以保證設備功能的正常運行。

3.3 設備質量問題

實際的火電廠汽輪機作業過程中，設備的質量問題也是制約其功能發展的一個環節，首先就是葉片的質量問題，現階段汽輪機常見的葉片形式主要有動葉片和靜葉片，由于動葉片承擔任務較重，所以其出現問題的概率也就較大。汽輪機作業環節，設備的轉動速度較快，長時間處于這種運動狀態下，動葉片需經受到很大離心力，導致其出現各種故障。而在動葉發生破裂時也會使汽輪機工作受到影響，以此導致汽輪機出現劇烈的振動[4]。此外，部分火電廠對于汽輪機的質量重視程度不足，沒有結合設備的使用狀況對其質量進行檢查，就導致汽輪機的部分零件在實際的發展過程中出現磨損，影響汽輪機功能的發揮，嚴重者還會造成設備的損壞，造成作業人員的安全隱患。

4 火電廠汽輪機運行中的優化運行措施

由于火電廠汽輪機在運行過程中還存在一些安全隱患，影響火電站功能的發揮，就需要相關人員加強對汽輪機運行的重視，針對汽輪機存在的隱患進行排查，以保證其功能的順利發揮。

4.1 轉速的控制

火電廠汽輪機作業對于機械的轉速有一定的要求，所以轉速就在很大程度上影響汽輪機的作業質量，需要工作人員加強對轉速的控制。而在轉速的控制方面，現階段的治理方式一般是定期檢查和預防。首先，工作人員需要定期地對汽輪機中抗燃油、潤滑劑的品質進行化驗，保證油的質量能夠滿足汽輪機的作業需要；其次，作業人員還需要及時地檢查閘門以及氣門的密閉性，一旦發現這些設備出現問題，就需要及時地進行解決，避免故障擴大；最后，汽輪機重要設備的檢查也是保證轉速的關鍵，作業人員需要在實際的發展過程中側重于檢查速度監測儀器是不是可以正常進行自動顯示，從而對轉速有一個清晰的認知。并且在此基礎上檢測汽輪機的調速氣門、主氣門等是不是出現了卡澀的狀況，已經發現就需要及時地進行治理，通過設置超速保護等實現對轉速的控制[5]。

4.2 加強汽輪機的熱力檢測

汽輪機作為利用蒸汽轉化進行作業的設備，運行環節會伴隨大量的熱能，所以實際的作業環節溫度就成為影響設備的關鍵，要求工作人員加強對熱力的檢測，通過專業的設備對火電廠的汽輪機進行力學性能檢測以及作業質量檢測，然后優化其程序。而且在進行熱力檢測的過程中，試驗人員需要優先分析汽輪機的熱循環系統，再結合整個熱力試驗流程中得出的測量數據，以掌握汽輪機的額定功率和主要蒸汽機的額定荷載。這樣一來，相關人員就能夠深入了解汽輪機的溫度變化趨勢以及循環狀態，方便后續的治理。而在上述作業完畢之后，相關作業人員還需要在實際的發展過程中科學合理地記載實驗成果并加以分析，然后計算出多次實驗的平均值，盡可能地保證計算數據的真實性和科學性。

4.3 提升火電廠汽輪機組的熱效率

隨著城市化進程的加快，社會對于火力發電的需求也不斷提升，傳統的汽輪機作業方式已經難以滿足社會的發展需要。再加上汽輪機運行環節很容易出現效率受損等問題，影響其功能的發揮，所以提高汽輪機的效率就成為火電廠優化汽輪機的主要形式之一[6]。作業過程中，工作人員需要增加汽輪機組的初參數，減少機組運行環節的熱排放問題。此外，在與進汽溫度的調節方向一致的前提下，汽輪機過高的進氣壓強也會增加排出的氣體濕度，導致設備的銹蝕，需要作業人員提高渦輪的氣壓，保證汽輪機的正常作業。

4.4 提高設備工作管理人員的專業素質培養

現階段的汽輪機雖然一定程度上實現了汽輪機的自動化作業，但是要想對汽輪機的作業進行優化，依舊需要專業的技術人員對設備進行調試，解決其存在的隱患，所以人員的技術水平就在很大程度上關系到優化的水平。作業環節，火電廠的管理人員為了保證汽輪機的安全運行，需要積極的針對技術人員進行培訓，提高操作人員的安全意識以及技能素養。并且針對汽輪機的維護養護制定科學的管理規范，對人員的隨機應變能力進行培養，定期對汽輪機進行保養，以保證汽輪機作業的正常進行。

5 結語

現階段社會的發展過程中，隨著城市化進程的加快，社會對于電力的需求也不斷提升，由此推動了火電廠規模的提升。汽輪機作為火電廠電力生產的關鍵設備，直接決定電力生產的質量，所以作業人員就需要加強對火電廠汽輪機的重視，結合火電廠的實際使用狀況對汽輪機運行環節可能出現的故障進行治理，以保證相關設備的正常運行。并且鑒于汽輪機結構的復雜性以及作業量的龐大性，相關人員還需要借助專業人員培養、加強熱力檢測、提升熱力效率以及轉速控制等手段，實現汽輪機作業的優化。