現(xiàn)代技術(shù)在汽輪機(jī)改造中的應(yīng)用

朱建華

（國(guó)能寧夏靈武發(fā)電有限公司，寧夏 靈武 750400）

工業(yè)是社會(huì)運(yùn)行的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的支撐作用。汽輪機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，關(guān)乎著工業(yè)生產(chǎn)的工序安全，也影響著汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行。雖然當(dāng)前汽輪機(jī)已經(jīng)得到了廣泛使用，但在操作中仍然存在諸多缺陷，也容易受到外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)故障。一旦發(fā)生故障，不僅會(huì)直接影響工業(yè)的生產(chǎn)與運(yùn)行，同時(shí)也會(huì)影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，甚至?xí)斐晒ぷ魅藛T的人身傷害與生命安全，嚴(yán)重影響了工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步進(jìn)行。因此，要積極利用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)汽輪機(jī)加以改造，保障汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 影響汽輪機(jī)運(yùn)行的主要因素

汽輪機(jī)的運(yùn)行原理是借助蒸汽能量獲得功率支持，一般主要是用于發(fā)電原動(dòng)機(jī)，使用期限相對(duì)較長(zhǎng)，工作效率較高，但是容易受到外界因素的影響。而且汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在較高的能源消耗，影響了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 機(jī)組性能與缸效率

汽輪機(jī)能夠在蒸汽或者其他能源的作用下獲得電能，而這一轉(zhuǎn)化過(guò)程所產(chǎn)生的效率為缸效率。但是就實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)看，汽輪機(jī)的實(shí)際功率與額定功率標(biāo)準(zhǔn)值卻存在著較大差距，導(dǎo)致缸效率低主要原因較為復(fù)雜，容易使得汽輪機(jī)的整體運(yùn)行功率與實(shí)際能源消耗存在較大差異。汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行功率與機(jī)組流通性之間的關(guān)系呈現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系，因此，如果增加或者流動(dòng)面積增加時(shí)，則會(huì)有效降低能耗，提高節(jié)能效果。

1.2 運(yùn)行溫度與蒸汽壓力

汽輪機(jī)的運(yùn)行效率會(huì)受到運(yùn)行溫度與蒸汽壓力的影響，而蒸汽壓力與蒸汽流量之間的關(guān)系為反相關(guān)關(guān)系，當(dāng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，如果燃料未及時(shí)向機(jī)組提供穩(wěn)定供應(yīng)，則會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行溫度與蒸汽壓力同步降低，使得熱量損耗不斷增加，從而對(duì)汽輪機(jī)的整體運(yùn)行效率產(chǎn)生了直接影響。

1.3 其他影響因素

如果導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率受到影響的主要因素分為兩個(gè)方面：一方面，汽輪機(jī)設(shè)備的葉型設(shè)計(jì)并不合理，導(dǎo)致在運(yùn)行過(guò)程中帶來(lái)的損失相對(duì)較大；另一方面，汽輪機(jī)的各級(jí)焓降的分配不均勻，也會(huì)導(dǎo)致蒸汽泄漏問(wèn)題，導(dǎo)致?lián)p耗不斷增加，帶來(lái)不菲的損失。

2 汽輪機(jī)改造的主要內(nèi)容

汽輪機(jī)經(jīng)過(guò)改造后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流通部分效率起到有效的提升作用，且機(jī)組的額定工況熱耗不可炒股8122kJ/kW·h，如果鍋爐的處理不變，則需要保障機(jī)組運(yùn)行靈活性的有效提升，而機(jī)組的額定處理應(yīng)當(dāng)在60MW左右，使得老機(jī)組運(yùn)行存在的缺陷得到有效消除，從而保障運(yùn)行的安全性與可靠性，使得調(diào)控能力能夠增強(qiáng)，基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用壽命延長(zhǎng)，并使得機(jī)組的自動(dòng)化營(yíng)銷水平得到保障。

2.1 汽輪機(jī)供熱改造

汽輪機(jī)在進(jìn)行供熱改造時(shí)，可選擇低壓缸連通管采取打孔抽汽操作，使得汽輪機(jī)連通管的分缸壓力得到有效控制。將調(diào)節(jié)蝶閥可安裝在中低壓連通管上，使得周期壓力得到有效調(diào)整，中壓末級(jí)葉片允許的范圍可作為抽汽壓力范圍。抽汽口的布置選擇在抽汽管道的連通管上，而抽汽量需要根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。

2.2 汽輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)改造

基礎(chǔ)澆灌技術(shù)是汽輪機(jī)安裝的關(guān)鍵技術(shù)，涉及的影響因素較為復(fù)雜，首先，在澆筑時(shí)需要把握好澆灌尺寸，制冷機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到錨固板的影響，無(wú)法保障氣缸膨脹符合標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致錨固板發(fā)生拱翻，究其原因，主要是由于澆筑尺寸不合理導(dǎo)致。過(guò)去在安裝時(shí)一般會(huì)打開(kāi)氣缸進(jìn)行二次打磨，使得間隙得以擴(kuò)大，從而從根本上解決問(wèn)題，但是，整體操作工序卻較為復(fù)雜。因此，在安裝過(guò)程中要結(jié)合技術(shù)要求保障基礎(chǔ)澆灌質(zhì)量，在澆灌前要認(rèn)真地核對(duì)圖紙。而天氣也會(huì)對(duì)澆灌的尺寸產(chǎn)生直接影響，因此需要提前做好測(cè)量操作并且出現(xiàn)誤差。錨固板與低壓缸的預(yù)埋，需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格核對(duì)，避免出現(xiàn)傾斜度或垂直幅度不正確的問(wèn)題，影響安裝質(zhì)量。氣缸組合技術(shù)也是安裝的關(guān)鍵技術(shù)，在安裝低壓內(nèi)缸時(shí)，需要提前確定好排氣裝置的位置，保障排氣裝置與抽氣口之間的有效焊接。在施工現(xiàn)場(chǎng)，要按照先中間后兩邊的順序?qū)ζ溥M(jìn)行整體組合，然后再進(jìn)行切割，保障氣缸接縫的有效處理。

2.3 汽輪機(jī)通流技術(shù)改造

第一，將葉型加以調(diào)整，使得動(dòng)靜葉型的損失得到有效控制，原有的汽輪機(jī)動(dòng)靜葉片損失較大，使得整體能耗相對(duì)較高，而且在整個(gè)機(jī)組的高中低壓缸都存在類似問(wèn)題。因此，在改造時(shí)可選用后加載葉型葉片，使得改造的動(dòng)靜葉損失明顯降低。第二，改進(jìn)調(diào)節(jié)級(jí)。調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴展弦的葉片相對(duì)偏小，而且二次流損失相對(duì)較高，整體運(yùn)行效率降低。在改造時(shí)可借助NS 方程法，對(duì)調(diào)節(jié)器噴嘴進(jìn)行計(jì)算，確定最終的收縮比，從而有效降低葉柵的實(shí)驗(yàn)損失，提高效率。第三，將窄葉片加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)調(diào)整為分流葉柵。汽輪機(jī)的前三級(jí)葉片相對(duì)較短，為了有效控制二次流損失帶來(lái)的影響，所以會(huì)選擇加強(qiáng)筋葉片結(jié)構(gòu)。但是，加強(qiáng)筋的光潔度較差，難以保證與葉片之間對(duì)準(zhǔn)，使得局部過(guò)壓?jiǎn)栴}較為嚴(yán)重，流動(dòng)損失相對(duì)較大。改造后的分流葉柵既能夠滿足強(qiáng)度需求，也能夠避免脫流擴(kuò)張，使得整體運(yùn)行效率提升。第四，選擇更光滑的通道子午面，由于低壓缸在蒸汽中需要急劇膨脹，所以蒸汽比容變化也就相對(duì)降低，葉片高度也就隨之升高。針對(duì)低壓部分的葉片頂部，如果選擇鉚接圍帶，氣流的通道子午面則會(huì)表現(xiàn)為階梯狀，內(nèi)外壁結(jié)構(gòu)也屬于階梯結(jié)構(gòu)，氣流容易發(fā)生脫流于擴(kuò)張的問(wèn)題，從而導(dǎo)致流場(chǎng)發(fā)生紊亂，對(duì)端部造成較為嚴(yán)重的損失。如果動(dòng)葉選擇內(nèi)斜外平的圍帶，隔板頂部子午面則也表現(xiàn)為斜通道，整個(gè)通道更光滑，有效降低了實(shí)際損失，使缸效率顯著提升。

3 冗余改造技術(shù)的應(yīng)用

3.1 信號(hào)發(fā)送冗余

為了有效避免汽輪機(jī)超速導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)負(fù)荷超載問(wèn)題，就需要在熱工保護(hù)回路中引入引發(fā)發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷的各種電爐設(shè)備保護(hù)信號(hào)，信號(hào)的導(dǎo)入方式需要按照若干路導(dǎo)入。熱工保護(hù)回路發(fā)生的停機(jī)動(dòng)作能夠觸發(fā)任一信號(hào)，而保護(hù)出口繼電器的接點(diǎn)輸出信號(hào)當(dāng)被任一動(dòng)作觸發(fā)跳發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)時(shí)，則代表出口開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)存在故障因素，但是發(fā)電機(jī)跳閘后仍然能夠保障動(dòng)作的穩(wěn)步進(jìn)行，使得發(fā)電機(jī)跳閘信號(hào)實(shí)現(xiàn)冗余。

3.2 保護(hù)回路冗余

保護(hù)回路的設(shè)計(jì)主要是以單一主回路為主，經(jīng)過(guò)改造后的回路能夠保持主回路的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又再次設(shè)立了兩個(gè)獨(dú)立回路，當(dāng)任一回路發(fā)生任何動(dòng)作后，汽輪機(jī)都能夠安全停機(jī)，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)回路的冗余。但在實(shí)際操作中，機(jī)械制作的方式使得磁力斷路油門(mén)電磁閥出現(xiàn)卡滯問(wèn)題，無(wú)法保障動(dòng)作的順利進(jìn)行，要想有效解決這一問(wèn)題，就需要選擇動(dòng)作更加靈敏的電磁閥。為了實(shí)現(xiàn)電磁閥線圈在長(zhǎng)期帶電情況下仍不會(huì)被燒毀影響，同時(shí)，也要保障自動(dòng)主氣門(mén)的關(guān)閉，此時(shí)，可適當(dāng)?shù)卦黾邮謩?dòng)解除或電氣自保功能。采取冗余改造技術(shù)，可添加保安油路，使得發(fā)電機(jī)在甩負(fù)荷時(shí)能夠避免轉(zhuǎn)速飛升而引發(fā)電磁閥關(guān)閉的問(wèn)題，從而保證動(dòng)作的有效進(jìn)行。輔助回流的設(shè)計(jì)與主回路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同，需要根據(jù)數(shù)字邏輯電路，對(duì)回路線進(jìn)行科學(xué)控制，發(fā)電機(jī)的保護(hù)信號(hào)則需要作用于保護(hù)回路與輔助保護(hù)回路。

3.3 保護(hù)電源冗余

主保護(hù)回路應(yīng)該與副保護(hù)回路之間保持電源的相互獨(dú)立，直流總單元系統(tǒng)可分別從主路與回路進(jìn)入到熱工保護(hù)盤(pán)。在加裝抽汽快關(guān)閥的控制下，能夠?qū)﹄娫雌鸬接行У目刂谱饔茫瑫r(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)電源的冗余。

3.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)冗余

無(wú)論是主保護(hù)回路還是輔保護(hù)回路電磁閥，其短路油門(mén)電磁閥需要保持獨(dú)立，當(dāng)斷路油門(mén)電磁閥出現(xiàn)動(dòng)作時(shí)，主汽門(mén)與調(diào)速汽門(mén)會(huì)同步開(kāi)啟，電磁閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)冗余。為了使得外界故障停機(jī)問(wèn)題得到有效克服，在抽汽逆止門(mén)與旋轉(zhuǎn)隔板關(guān)閉不嚴(yán)密的情況下，容易發(fā)生飛車事故，因此，在原有的基礎(chǔ)上可添加供熱油氣門(mén)保護(hù)裝置，通過(guò)與電動(dòng)汽門(mén)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的冗余。

4 節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用

汽輪機(jī)的運(yùn)行容易受到外界因素的干擾，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中消耗相對(duì)較高，直接影響了實(shí)際運(yùn)行效率，也帶來(lái)了諸多損失。如果在最佳真空度條件下，促進(jìn)汽輪機(jī)運(yùn)行，此時(shí)，水泵與真空的配置條件屬于最優(yōu)配置。要想實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的節(jié)能，就需要結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)其運(yùn)行程序加以調(diào)整，保障資源利用率。在建筑改造中，可將數(shù)字型電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用于汽輪機(jī)系統(tǒng)中，使得汽輪機(jī)的功能得以豐富。數(shù)字型電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行有效調(diào)整，同時(shí)也能夠?qū)ζ啓C(jī)轉(zhuǎn)速加以控制，使得運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)得到有效收集，避免設(shè)備超速等問(wèn)題的發(fā)生。節(jié)能型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有效應(yīng)用，可使得汽輪機(jī)的智能化控制水平得以提升，促進(jìn)汽輪機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行。除了調(diào)節(jié)系統(tǒng)以外，在高壓缸的流通部分也可采用節(jié)能技術(shù)，比如，可將原有的拉筋替代為焊接隔板材料，實(shí)現(xiàn)窄葉片與寬葉片的同步使用并形成分流葉柵，使得整個(gè)通道更為通暢。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子也可進(jìn)行改造，使得高壓隔板與氣封軸的間隙得到提升，促進(jìn)設(shè)備的快速轉(zhuǎn)動(dòng)。低壓缸節(jié)能技術(shù)可采用焊接鋼隔板，也可在葉頂增加迷宮式氣封片，有效控制頂部漏氣問(wèn)題。選擇橢圓形軸承使得損耗得到有效控制，同時(shí)油膜振蕩問(wèn)題也可以得到有效解決。多元性軸承不會(huì)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)產(chǎn)生影響，機(jī)組能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行。在進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，也可積極引進(jìn)環(huán)保型轉(zhuǎn)軸，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，節(jié)約能源。

5 汽輪機(jī)運(yùn)行的優(yōu)化與維護(hù)

5.1 大力發(fā)展核心技術(shù)

汽輪機(jī)運(yùn)行需要積極選擇，更配合新的技術(shù)，使得整體運(yùn)行效率得到提升，降低能源消耗的問(wèn)題，保證能量供應(yīng)的充足。隨著國(guó)家節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的提出，越來(lái)越多企業(yè)在運(yùn)行過(guò)程中意識(shí)到了節(jié)能環(huán)保的重要性，并將綠色減排作為主要發(fā)展理念。企業(yè)可將核心技術(shù)的應(yīng)用，作為節(jié)能減排的關(guān)鍵方向之一，比如，火力發(fā)電廠汽輪機(jī)可選擇使用靜止可控硅勵(lì)磁；在里端的隔音刷架內(nèi)可集中布置碳刷，使得噪音得到有效控制，同時(shí)也能夠保證汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)境的整潔，使得汽輪機(jī)工作效率得到提升。

5.2 落實(shí)定期檢修維護(hù)

汽輪機(jī)要做到日常定期檢修，汽輪機(jī)的維修工作需要落實(shí)到具體責(zé)任人。在標(biāo)準(zhǔn)化的檢修模式下，能夠使得汽輪機(jī)設(shè)備損壞的發(fā)生率得到有效控制，同時(shí)也能夠減少維修隱患的發(fā)生，使得汽輪機(jī)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展。而在檢修過(guò)程中，也要及時(shí)排除潛在的故障，針對(duì)故障特點(diǎn)制定維修方案，使得汽輪機(jī)能夠盡快恢復(fù)正常運(yùn)行。

5.3 優(yōu)化給水泵系統(tǒng)

給水泵運(yùn)行離不開(kāi)電動(dòng)定速的支持，而鍋爐給水閥的調(diào)節(jié)也起著重要作用。但采用此種運(yùn)行方式，可以導(dǎo)致汽輪機(jī)系統(tǒng)控制中處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，水泵閥門(mén)容易發(fā)生大量的能量流失問(wèn)題。針對(duì)這種情況，要進(jìn)一步優(yōu)化變速給水泵，通過(guò)對(duì)積水泵曲線與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的平移變速，使得積水泵的功能效果得到最大化發(fā)揮。而且給水調(diào)節(jié)閥不需要再對(duì)給水流量進(jìn)行轉(zhuǎn)變，汽輪機(jī)的運(yùn)行效率能夠得到穩(wěn)步提升，也能夠有效降低能耗問(wèn)題，使汽動(dòng)泵的機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益得到維護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽動(dòng)機(jī)需要在現(xiàn)代技術(shù)的支持下，不斷進(jìn)行改造與創(chuàng)新，使得綜合運(yùn)行效率得到提升，同時(shí)，要盡量控制能耗帶來(lái)的影響，使得汽動(dòng)泵的運(yùn)行功效全面保障，帶動(dòng)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，踐行國(guó)家節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的綠色化進(jìn)行。