火力發(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)運行中存在的問題

張志華

摘要：在我國能源開發(fā)和利用中，火力發(fā)電在能源的利用方面得到了充分的發(fā)揮，在一些地區(qū)有很大的規(guī)模?；鹆Πl(fā)電的普及為我們的生活帶來了便利，同時，火力發(fā)電過程中出現(xiàn)的問題，也一直困擾著火力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展?；鹆Πl(fā)電的主要組成部分汽輪機系統(tǒng)的工作運轉(zhuǎn)狀況直接影響著火力發(fā)電的能力和效率。解決好火力發(fā)電汽輪機系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，是提高發(fā)電效率的最佳途徑。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；汽輪機系統(tǒng)；問題；措施

火力發(fā)電已經(jīng)在世界各個國家很普及了，我國的火力發(fā)電事業(yè)在很早以前就開始開發(fā)與利用。近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活和生產(chǎn)用電量越來越大，許多新型的生產(chǎn)工序都離不開電力，生活里家用電器的用電更加頻繁，人們的生產(chǎn)和生活都不能沒有電力的支持，這就要求電力供給部門每時每刻做到用電的保證，而火力發(fā)電系統(tǒng)里的汽輪機組是其中最為重要的設(shè)備，對汽輪機組出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，分析影響因素并進(jìn)行解決，才能更好地保障汽輪機機組的安全穩(wěn)定運行，保障其發(fā)電能力和效率，滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。

1 火力發(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)概述

火力電廠是利用煤、石油、天然氣作為燃料生產(chǎn)電能的工廠，它的基本生產(chǎn)過程是：燃料在鍋爐中燃燒加熱水形成蒸汽，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，熱能轉(zhuǎn)換成機械能，然后汽輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)變成電能。其分類有：按燃料分燃煤發(fā)電廠、燃油發(fā)電廠、燃?xì)獍l(fā)電廠、余熱發(fā)電廠、以垃圾及工業(yè)廢料為燃料的發(fā)電廠。

汽輪機系統(tǒng)在火力發(fā)電過程中是將熱能和熱蒸汽能轉(zhuǎn)化成發(fā)電機組中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的機械能。汽輪機一般由高壓缸、中壓缸、低壓缸組成，部分機組高中壓缸為合缸結(jié)構(gòu)。汽輪機一般設(shè)計有幾級抽汽，用于加熱器、除氧器加熱，或用于抽汽供熱。凝汽式汽輪機排汽進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水，循環(huán)使用；背壓式汽輪機排汽直接供熱用戶使用，不進(jìn)入凝汽器。汽輪機輔助系統(tǒng)主要有：凝結(jié)水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)、軸封系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)等。

2 火力發(fā)電廠汽輪機運行中存在的問題

2.1 汽輪機超速

汽輪發(fā)電機組是在高速下工作的精密配合的機械設(shè)備，汽輪機運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高達(dá)3000r/min，汽輪機作為原動機具有強大的動力矩。在運行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)一旦失靈，就可能使汽輪機轉(zhuǎn)速急劇升高，轉(zhuǎn)子零件的應(yīng)力將達(dá)到不允許的數(shù)值。這種情況的出現(xiàn)可能使葉片甩脫、軸承損壞、轉(zhuǎn)子斷裂，甚至整個機組報廢。因此，汽輪機超速是對人身安全和設(shè)備危害極大的惡性事故。為了防止汽輪機超速，在設(shè)計時應(yīng)該考慮多道保護(hù)措施，并進(jìn)行定期試驗。

2.2 影響汽輪機真空系統(tǒng)因素

真空系統(tǒng)的功能是在機組啟動時，將凝汽器、各加熱器等系統(tǒng)內(nèi)的空氣抽出，以達(dá)到機組啟動時所需的真空值，為汽機沖轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。在機組正常運行時，抽出凝汽器中一些不凝結(jié)氣體及外界漏入的少量空氣，以維持凝汽器的真空值。因此真空系統(tǒng)對于汽輪機組的正常穩(wěn)定運行起著重要的作用。

在汽輪機真空水泵的工作過程中，若出現(xiàn)內(nèi)部水溫過高，就會引起真空泵抽氣量減小，導(dǎo)致真空泵出力不足，真空度下降。而當(dāng)外界環(huán)境溫度較高時，循環(huán)水溫也會隨之升高，從而對凝汽器的吸熱量和蒸汽的冷凝溫度帶來較大的影響，提高了排汽壓力，從而造成凝汽器真空度的下降。另外，真空系統(tǒng)泄漏是導(dǎo)致汽輪機凝汽器真空度下降的主要原因。真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性涉及的系統(tǒng)較多，包括真空系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)等，機組運行過程中可能會出現(xiàn)泄漏情況，所以需要快速的查找泄漏點，消除泄漏對真空系統(tǒng)的影響。真空系統(tǒng)的泄漏點可能有：凝結(jié)水泵機封、凝汽器液位計法蘭、凝汽器不銹鋼管、疏水?dāng)U容器、真空破壞閥、加熱器排空管、疏水管道及閥門等。

2.3 汽輪機大軸受壓變形

汽輪機組的運轉(zhuǎn)是指汽輪機軸連接的葉片和發(fā)電機轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了電能的產(chǎn)生的。而汽輪機組的轉(zhuǎn)子時刻都在受到不同運轉(zhuǎn)狀況的推力的作用。因而，汽輪機大軸受壓變形會對轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。輕者產(chǎn)生軸向或徑向共振，甚至?xí)?dǎo)致汽輪機組的嚴(yán)重?fù)p毀。汽輪機大軸所受到的壓力來自許多的工況，當(dāng)熱蒸汽推動葉片時，對軸承產(chǎn)生了反向作用力，大軸承載的徑向壓力增大。造成大軸徑向的變形。當(dāng)汽輪機內(nèi)部的熱蒸汽膨脹時，對汽輪機的大軸產(chǎn)生軸向壓力，造成大軸的軸向的變形。也加大軸承密封的負(fù)荷承載。由此可知，汽輪機大軸的選材非常關(guān)鍵，要有耐高溫和抗磨損的能力，它直接影響著機組的總體運轉(zhuǎn)效果。

3 火力發(fā)電廠汽輪機的優(yōu)化運行措施

3.1 汽輪機超速的應(yīng)對措施

汽輪機超速的應(yīng)對措施應(yīng)該以預(yù)防和檢查為主。主要措施有：潤滑油、抗燃油油質(zhì)定期化驗，油質(zhì)合格；運行中檢查機組重要運行監(jiān)視表計，尤其是轉(zhuǎn)速表等顯示正確；各種超速保護(hù)均應(yīng)正常投入運行，超速保護(hù)不能可靠動作時，禁止機組運行；主汽門、調(diào)速汽門無卡澀，調(diào)節(jié)部件等無卡澀；調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作正常，能維持汽輪機在額定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行；定期按要求進(jìn)行汽門關(guān)閉時間測試、抽汽逆止門關(guān)閉時間測試、汽門嚴(yán)密性試驗、超速保護(hù)試驗（OPC超速、電超速、機械超速）、閥門活動試驗，試驗合格，危機遮斷器動作轉(zhuǎn)速滿足要求等。

3.2 優(yōu)化火力發(fā)電廠的真空系統(tǒng)

在運行過程中對汽輪機真空下降的影響因素有很多，所以要想一些有效可行的應(yīng)對措施。真空裝置設(shè)備在火力發(fā)電廠中要進(jìn)行檢查和維護(hù)，需檢查的項目有：潤滑油油位是正常；真空泵及電機軸承振動、溫度是否正常；泵體運行聲音是否正常；水溫及冷卻器投運是否正常，分離器水位是否正常等。若真空泵分離器液位異常，則需手動進(jìn)行調(diào)節(jié)，將水位調(diào)整至正常水位，然后投入補水調(diào)節(jié)閥，觀察水位控制效果。若真空泵水溫過高，則需檢查冷卻器投運是否正常，測定冷卻器工作水、冷卻水進(jìn)、出口水溫，若工作水出口水溫偏高，則為冷卻器堵塞，需檢查清理。

當(dāng)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不好時，要進(jìn)行仔細(xì)分析，進(jìn)行真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性檢查，逐個可疑點進(jìn)行排除，直至查到泄漏點，并對泄漏點進(jìn)行處理。循環(huán)水運行過程中要注意監(jiān)視循環(huán)水泵的運行狀態(tài)，循環(huán)水池水位，凝汽器循環(huán)水進(jìn)、出口溫度，夏季運行時，環(huán)境溫度高，循環(huán)水溫也會相應(yīng)增加，要加強循環(huán)水的補水，保證循環(huán)水量滿足凝汽器要求，加強對循環(huán)水的水質(zhì)監(jiān)督和換水工作，保證循環(huán)水水質(zhì)合格，減少歲凝汽器內(nèi)不銹鋼管的影響。機組運行過程中，尤其是啟停機時對軸封壓力的調(diào)節(jié)，軸封壓力應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)壓力過低時，可增大軸封汽源，保證軸封壓力。

根據(jù)凝汽器的使用年限和工作狀況，定期進(jìn)行真空泵及凝汽器的檢修和部件更換，保證凝汽器的出力，以滿足機組運行的真空要求。

3.3 大軸變形故障的應(yīng)對措施

對于汽輪機大軸變形的應(yīng)對措施：一是汽輪機啟動前要進(jìn)行盤車的投運試驗，手動和自動投運正常，盤車電機電流正常，機組啟動前盤車運行時間滿足要求；二是在機組停機后，若發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子盤不動，此時嚴(yán)禁強行盤車，以免造成其他部件的更嚴(yán)重的損壞；三是根據(jù)汽輪機運行的工作情況同儀表的指示相結(jié)合進(jìn)行分析，如果判斷出機組已經(jīng)發(fā)生了比較嚴(yán)重的故障應(yīng)當(dāng)果斷停機，并記錄下停機的時間；四是機組發(fā)生嚴(yán)重故障停機后，考慮下次重新啟動之前，應(yīng)先進(jìn)行揭缸檢查。

3.4 優(yōu)化抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)

抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)是現(xiàn)代火電廠中用來提高熱經(jīng)濟(jì)性的主要系統(tǒng)，它運行性能的好壞將關(guān)系到整個機組的熱經(jīng)濟(jì)性能的發(fā)揮。因此抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化也是火電廠運行優(yōu)化的重要組成部分。抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化主要由以下幾個方面：

1）優(yōu)化疏水管道和疏水閥。根據(jù)加熱器運行時水溫情況和加熱器抽汽量對不滿足疏水要求的加熱器的疏水管道和疏水閥進(jìn)行優(yōu)化。

2）優(yōu)化高、低加熱器抽空氣管道的布置。

3）根據(jù)疏水泵的運行狀態(tài)和疏水情況，可優(yōu)化疏水泵管道的接口位置及疏水泵冷卻水源，以提高疏水泵的出力和疏水效果。

3.5 提高設(shè)備管理人員的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)

為了保證火力發(fā)電廠汽輪機的運行安全，應(yīng)該提高設(shè)備管理和維修人員的專業(yè)素質(zhì)，應(yīng)提高操作人員的安全意識，合理正確的對汽輪機進(jìn)行操作，定期的對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，規(guī)范維修技能，培養(yǎng)管理人員的應(yīng)變能力，應(yīng)及時的發(fā)現(xiàn)問題，并采取有效的維修措施。

4 結(jié)語

火力發(fā)電在現(xiàn)今的許多國家都在普遍使用，以滿足人們的生產(chǎn)和生活用電需求，所以對火力發(fā)電的汽輪機組進(jìn)行問題的研究是非常的必要。本文根據(jù)我國現(xiàn)代化建設(shè)中火力發(fā)電工程項目機組運行中出現(xiàn)的汽輪機組的實際問題，分析了問題產(chǎn)生的原因，同時根據(jù)不同的原因提出合理的解決辦法和運行注意事項，對汽輪機組的安全穩(wěn)定運行有著重要的指作用，對火電機組的汽輪機組運行有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文霞，趙亞瓊，洪元濤.關(guān)于發(fā)電廠汽輪機運行效率優(yōu)化探究[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2014（6）：127.