汽輪機(jī)低真空改造中需注意的問題

摘 要：進(jìn)入到新世紀(jì)以來，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)水平的迅速提升，我國的各行各業(yè)都取得了非?？焖俚陌l(fā)展，在我國的熱力發(fā)電企業(yè)中，凝汽器循環(huán)水所帶走的熱量通常都會直接排放到或是經(jīng)冷卻塔排放到江河中去，這樣既對環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，同時也極大的浪費了能源。與環(huán)境的溫度相比，凝汽器循環(huán)水的溫度大約高出10攝氏度，并且水質(zhì)也很理想，因此，為了更好的保護(hù)環(huán)境，同時節(jié)約能源，我們便可以引入熱泵技術(shù)同時以循環(huán)水為低溫?zé)嵩?，對用戶?yīng)實行集中供熱的方式。文章便對汽輪機(jī)低真空循環(huán)水的供熱原理、汽輪機(jī)低真空改造的必要性、對機(jī)組設(shè)備進(jìn)行改造的可行性分析以及汽輪機(jī)低真空改造的技術(shù)措施四個方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，從而詳細(xì)的論述了汽輪機(jī)的低真空改造工作。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；低真空改造；技術(shù)措施

1 汽輪機(jī)低真空改造后的工作原理

在對汽輪機(jī)進(jìn)行低真空改造的過程中，其主要的工作原理就是提升汽輪機(jī)的排汽溫度，并且降低凝汽器的真空度，這樣原來的循環(huán)水就成為了向用戶供熱的水了，從而實現(xiàn)以循環(huán)水作為低溫?zé)嵩催M(jìn)行集中供暖的目的。此次改造對整個機(jī)組并沒有太大的改動，只需在循環(huán)水供熱系統(tǒng)中接入凝汽器的出口管和入口管。凝汽器對循環(huán)水進(jìn)行加熱后，熱網(wǎng)中會注入熱水，同時在凝汽器的出口位置處還要安裝一個熱網(wǎng)加熱器，從而有效的加熱熱網(wǎng)水。在對其進(jìn)行改造后，實際上用戶就是熱力發(fā)電企業(yè)的冷卻塔了，更加高效的利用了排汽余熱，同時也提高了熱力發(fā)電企業(yè)能源的利用效率。

2 汽輪機(jī)低真空改造的必要性

一般情況下，凝汽式汽輪機(jī)的工作流程都是符合遵循朗肯循環(huán)原理的，整個循環(huán)系統(tǒng)是由水泵、汽輪機(jī)、鍋爐以及冷凝器組成的，其主要的工作流程為：水泵先將水加壓并將其傳送到鍋爐中，在高溫高壓的作用下，使之成為過熱蒸汽并且膨脹做功，冷凝器會將過熱蒸汽冷凝成水，并傳回水泵，這就是一整個工作的流程。這里我們?nèi)绻麤]有計算工質(zhì)在冷凝器和鍋爐中的壓力變化以及在汽輪機(jī)和水泵中的摩擦散熱，排汽潛熱就會被冷卻水帶走，最后就會以冷源損失的形式被消耗。而如果按照要求對汽輪機(jī)進(jìn)行了低真空改造，冷源就不會被浪費，而是作為想用戶供暖的熱源了，大大的提高了熱力發(fā)電廠的綜合能源利用率。

3 對機(jī)組設(shè)備進(jìn)行改造的可行性分析

此次對機(jī)組進(jìn)行低真空改造的實質(zhì)就是改變汽輪機(jī)運行的工況，改造后的機(jī)組更加容易操控，并且運行的安全性和可靠性也更高，同時改造的成本也不高。在發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)的過程中，降低了凝汽器的真空度后，也就提升了機(jī)組的排汽溫度和排汽壓力，溫度最高可達(dá)60攝氏度。所以還需要對汽輪機(jī)的靜止部分進(jìn)行一定的結(jié)構(gòu)改造，從而提高機(jī)組設(shè)備運行的穩(wěn)定性，另外為了方便冬季對用戶的供暖，還可將循環(huán)水系統(tǒng)切換到熱網(wǎng)系統(tǒng)。

如果機(jī)組在夏天時是凝汽運行的，而冬天時是低真空運行的，那么應(yīng)在充分分析熱力計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，堵死汽輪機(jī)的末級隔板噴嘴，這樣做并不會損壞本體，同時還提高了其工作的效率。而如果機(jī)組設(shè)備在夏天時是停機(jī)的狀態(tài)，冬天時是需要低真空供暖的，那么建議摘掉后幾級的葉片和葉輪，同樣也需要以熱力計算結(jié)果為基礎(chǔ)確定需要摘掉的級數(shù)。改造后機(jī)組運行時，循環(huán)水出口的溫度可達(dá)60攝氏度，完全可以滿足供暖的需求，同時還有較好的經(jīng)濟(jì)性。

一般情況下，改造后的凝汽式機(jī)組只是在冬季時是低真空運行的，所以我們就要說明這兩種運行方式的切換問題，低真空運行時，循環(huán)水的工作方式會被切換到外網(wǎng)供熱的運行方式，主要有兩種切換的方式，一是熱態(tài)的切換，在機(jī)組設(shè)備工作的過程中，循環(huán)水至外網(wǎng)的供熱系統(tǒng)會替換循環(huán)水至冷卻塔的閉路循環(huán)系統(tǒng)，這種方法安全性較高，并且有良好的經(jīng)濟(jì)性；二是冷態(tài)的切換，需要在機(jī)組設(shè)備停止工作的情況下，將系統(tǒng)切換到循環(huán)水至外網(wǎng)供熱系統(tǒng)，此方法同樣安全性高，但是必須是停機(jī)狀態(tài)下才可實行。

4 汽輪機(jī)低真空改造的技術(shù)措施

4.1 確定熱負(fù)荷

要想充分提高機(jī)組設(shè)備運行的經(jīng)濟(jì)性以及保證其改造的順利完成，準(zhǔn)確的確定熱負(fù)荷是很重要的一項工作。在低真空的狀態(tài)下，機(jī)組通常都在變工況的情況下工作，所以必須充分的分析機(jī)組運行的實際情況后才能進(jìn)行強(qiáng)度計算和熱力計算。在確定供熱量時，我們應(yīng)清楚的掌握供熱地區(qū)的供熱面積、供熱要求以及環(huán)境的溫度，之后就可以確定排汽壓力和循環(huán)水的溫度了，在此過程中還要驗證其可靠性，驗證成功后就確定了汽輪機(jī)的原則性熱力系統(tǒng)。如果改造是不可調(diào)抽汽的，那么就只能小范圍的調(diào)整機(jī)組的抽汽參數(shù)和抽汽量，還要參考當(dāng)前狀態(tài)下的用汽情況，保持抽汽量的穩(wěn)定性，確保整個機(jī)組經(jīng)濟(jì)性良好的抽汽工況下工作的。如果熱負(fù)荷仍不夠準(zhǔn)確，那么還應(yīng)借助于其他設(shè)備或是采用其他措施，最大限度的保證機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 機(jī)組振動及排汽溫度的變化

在將機(jī)組改造成低真空運行后，低壓軸承溫度會隨著末端排汽溫度的升高而升高，那么回油的溫度也略有上升，為了避免出現(xiàn)回油溫度升高太多的問題出現(xiàn)，我們可以提高進(jìn)油量并且適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大進(jìn)油口。另外隨著排汽溫度的升高，汽輪機(jī)后軸承的抬高量也會上升，機(jī)組的振動值就會增加，所以，我們應(yīng)在準(zhǔn)確計算軸承抬高量的基礎(chǔ)上確定標(biāo)高值。如果我們改造的是拆除的葉輪，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量就會變輕，所以靜撓度和軸承比壓也會隨之變化，在我們對機(jī)組改造完成后，為了保證機(jī)組運行時不出現(xiàn)振動的問題，我們應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)子動平衡試驗，同時還要重新計算軸承的靜抬高量和臨界的轉(zhuǎn)速。

4.3 剛度核算和強(qiáng)度核算

在對機(jī)組改造完成后，氣缸、轉(zhuǎn)子、螺栓以及葉片等部件的結(jié)構(gòu)和工作條件可能都有變化，所以就要對這些部件的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行重新的核算。對背壓機(jī)組應(yīng)重新進(jìn)行密封性校核，為了充分的提高螺栓的初應(yīng)力，建議可使用螺栓材料。機(jī)組工作時，選擇背壓應(yīng)以機(jī)組的穩(wěn)定運行為原則，并進(jìn)行精確的試驗。試驗時如果背壓升高了，那么熱膨脹、振動以及機(jī)組的供熱量也會隨之變化。

4.4 軸封系統(tǒng)

在對機(jī)組改造完成后，如果是背壓供熱或是低真空類型的機(jī)組，那么就一定會升高軸封端的壓力，因此建議增加汽封圈數(shù)，還需要增加抽汽起，同時背壓機(jī)組的汽封體應(yīng)放到拆除級的位置，從而保證汽封是不會泄漏的。

4.5 抽汽管的布置和焊接工藝

如果機(jī)組被改造成了抽汽，我們就應(yīng)適當(dāng)?shù)募哟笤瓉淼某槠?，不得不在氣缸上開孔時，建議選擇若干個圓孔，并且用聯(lián)箱將他們連接在一起。開始焊接后，應(yīng)先整體加熱，這樣就不會導(dǎo)致氣缸產(chǎn)生變形。由于采用奧氏體鋼焊條，氣缸是很容易出現(xiàn)裂紋的，所以建議選擇碳鋼管，為保證其強(qiáng)度，在焊接完成還應(yīng)進(jìn)行回火。設(shè)計抽汽管道時，在管道上可加裝膨脹節(jié)，同時在氣缸上還不能施加太大的推力，從而防止氣缸出現(xiàn)跑偏的問題。

4.6 熱力系統(tǒng)

在對機(jī)組改造完成后，因為各個抽汽口的參數(shù)肯定都會出現(xiàn)變化，所以應(yīng)進(jìn)行一定的調(diào)整，并且是可以取消個別的加熱器，最重要的要求就是在符合熱負(fù)荷的要求下，盡可能的提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性和工作效率。

4.7 調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)

在對機(jī)組改造的過程中，我們也要改造原有的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如果機(jī)組設(shè)備是冷凝式的，調(diào)節(jié)時應(yīng)嚴(yán)格的遵循電負(fù)荷與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如果機(jī)組設(shè)備是非調(diào)節(jié)抽汽的，必須詳細(xì)的分析熱負(fù)荷后才能調(diào)節(jié)抽汽量。改造后建議采用電氣調(diào)壓系統(tǒng)，其可以產(chǎn)生電氣信號，在適當(dāng)?shù)恼{(diào)整下進(jìn)汽量，既保證了供汽的壓力，也降低了機(jī)組設(shè)備的改造成本。如果改造后的機(jī)組為可調(diào)整抽汽式的，那么仍需改造原有的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電負(fù)荷以滿足熱負(fù)荷的需求，確定進(jìn)汽量時應(yīng)充分的參考熱點負(fù)荷。

參考文獻(xiàn)

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