發(fā)電廠汽機(jī)運(yùn)行的維護(hù)要點(diǎn)與措施探討

鐘鑫良

廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司，廣東東莞 529822

火力發(fā)電是當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要的發(fā)電方式之一?；痣姀S的汽輪機(jī)組屬于一個(gè)整體，其運(yùn)行原理就是利用鍋爐燃燒器將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麆?dòng)能，蒸汽經(jīng)由噴嘴進(jìn)入到汽輪機(jī)組中帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，最終轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，達(dá)到發(fā)電目標(biāo)。對(duì)于火電廠來(lái)說(shuō)，汽機(jī)對(duì)整個(gè)發(fā)電過(guò)程有著直接影響，其運(yùn)行狀態(tài)在很大程度上決定著生產(chǎn)效率。因此，加強(qiáng)發(fā)電廠汽機(jī)運(yùn)行的維護(hù)具有重要意義。文章主要探討發(fā)電廠汽機(jī)運(yùn)行的維護(hù)要點(diǎn)與優(yōu)化措施。

1 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)工作原理

汽輪機(jī)的盤車裝置有著較為復(fù)雜的工作原理，鏈條通過(guò)電機(jī)的帶動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后齒輪相互配合，向汽輪機(jī)大軸盤車傳遞動(dòng)力。現(xiàn)階段，汽輪機(jī)的盤車裝置主要分成兩種模式，即自動(dòng)投入與手動(dòng)投入。前者的工作原理為：助油泵可以產(chǎn)生一定油壓，當(dāng)油泵開(kāi)啟時(shí)，在出油壓力上升至某一數(shù)值后會(huì)有啟動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)，盤車控制臺(tái)在接收在這一信號(hào)時(shí)就會(huì)打開(kāi)電磁閥帶點(diǎn)，由此產(chǎn)生一定動(dòng)力，當(dāng)該動(dòng)力超出盤車的彈簧阻力時(shí)，齒輪就開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，大盤車齒輪受帶動(dòng)作用開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；后者的工作原理與前者類似，但在工藝上更為簡(jiǎn)單。助油泵產(chǎn)生的油壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，盤車控制室在接收到這一信號(hào)時(shí)，通過(guò)人工轉(zhuǎn)動(dòng)拐臂杠桿，杠桿在旋轉(zhuǎn)至某一角度后實(shí)現(xiàn)齒輪運(yùn)動(dòng)，在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，大軸盤車的齒輪也開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。對(duì)于工作狀態(tài)下的汽輪機(jī)，如果盤車自身運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭力小于其齒輪受到的氣壓數(shù)值，盤車的大軸齒輪和其余齒輪之間就會(huì)有一個(gè)相反力產(chǎn)生，二者相互分離，以此平衡汽輪機(jī)盤車裝置的連桿及各個(gè)齒輪。

1.1 級(jí)的工作原理

在汽輪機(jī)的級(jí)內(nèi)部，蒸汽能量會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，據(jù)此可將汽輪機(jī)的級(jí)分成速度級(jí)、沖動(dòng)級(jí)與反動(dòng)級(jí)這三種。速度級(jí)的工作原理為：噴嘴中的蒸汽受熱后膨脹，對(duì)膨脹后產(chǎn)生的動(dòng)能進(jìn)行分次利用。動(dòng)葉通常有兩列；沖動(dòng)級(jí)的工作原理為：噴嘴中的蒸汽受熱后膨脹，由于噴嘴流道的截面積會(huì)慢慢變小，蒸汽運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越高，其產(chǎn)生的動(dòng)能也越來(lái)越大。相較于沖動(dòng)級(jí)，反動(dòng)級(jí)的動(dòng)葉、靜葉內(nèi)部蒸汽都會(huì)產(chǎn)生膨脹。在這種反動(dòng)作用下，動(dòng)葉流道內(nèi)部的蒸汽流動(dòng)速度、流動(dòng)性能等均有所提升。理論上看來(lái)，在條件相同的情況下，雙列速度級(jí)的做功能力約等于沖動(dòng)級(jí)的3～4倍、反動(dòng)級(jí)的6～8倍。如果汽輪機(jī)組中無(wú)法使用多級(jí)汽輪機(jī)，當(dāng)蒸汽等熵焓降比普通的沖動(dòng)級(jí)（反動(dòng)級(jí)）能夠利用的有效限度更大時(shí)，選用速度級(jí)[2]。

1.2 多級(jí)汽輪機(jī)原理

由于單級(jí)汽輪機(jī)對(duì)等熵焓降的有效利用值較小，因此發(fā)電廠通常使用多級(jí)汽輪機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)等熵焓降有效利用值的提升。相較于單級(jí)汽輪機(jī)，多級(jí)汽輪機(jī)具備以下兩個(gè)突出特點(diǎn)：第一，運(yùn)行階段的汽輪機(jī)在特定條件下，下一級(jí)能有效利用上一級(jí)的余速損失；第二，每級(jí)的等熵焓降總和要比汽輪機(jī)整體等熵焓降大，并且其比值大于1。基于以上因素可以得知，多級(jí)汽輪機(jī)的總內(nèi)效率要比每級(jí)平均內(nèi)效率高出很多。

2 發(fā)電廠汽機(jī)運(yùn)行的維護(hù)要點(diǎn)與優(yōu)化措施

2.1 汽輪機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀

要想對(duì)汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行有效改善，可分別從汽輪機(jī)組的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、制作環(huán)節(jié)及安裝環(huán)節(jié)入手，對(duì)其運(yùn)行效率進(jìn)行優(yōu)化。汽輪機(jī)組的運(yùn)行成本往往取決于其運(yùn)行狀態(tài)，如果在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有意外情況，并且所有的數(shù)值指標(biāo)都在規(guī)定要求內(nèi)，不會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性造成很大影響；如果汽輪機(jī)組在運(yùn)行階段的數(shù)值指標(biāo)超出規(guī)定要求，不僅增加生產(chǎn)成本，更重要的是影響生產(chǎn)安全。

針對(duì)機(jī)組散熱損失、端差以及給水旁路來(lái)說(shuō)，如果系統(tǒng)的回?zé)峒訜崞鳠o(wú)法滿足其正常運(yùn)行的要求，火電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)需要回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)的相關(guān)部件參與，一旦回?zé)峒訜崞鞒霈F(xiàn)故障，可能引發(fā)許多問(wèn)題。例如：如果加熱器旁路門密閉不嚴(yán)造成泄露問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致加熱器系統(tǒng)由旁路進(jìn)水，導(dǎo)致火電機(jī)組的正常運(yùn)行受到很大影響，進(jìn)而降低汽機(jī)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性能；如果加熱器的上端差過(guò)大，會(huì)降低其出水溫度，導(dǎo)致這一級(jí)的抽氣量大大減少，從而增加高一級(jí)加熱器的抽氣量。反之，如果加熱器的下端差過(guò)大，這一級(jí)抽氣量就會(huì)顯著增加，從而減少低一級(jí)加熱器的抽氣量；在切除加熱器之后，相較于規(guī)定的給水溫度，此時(shí)給水泵輸出水的溫度會(huì)明顯降低，從而大幅度降低系統(tǒng)循環(huán)的平均吸熱溫度，嚴(yán)重影響循環(huán)效率。一旦加熱器旁路出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，泄漏程度越嚴(yán)重，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能越低。相較于小旁路泄漏，大旁路泄漏會(huì)造成更大影響。此外，如果利用疏水泵作為加熱器疏水的切換方式，在缺乏疏水備用泵的情況下，一旦疏水泵出現(xiàn)故障問(wèn)題，疏水會(huì)向加熱器中流動(dòng)，不僅如此，故障狀態(tài)下的疏水泵可能導(dǎo)致疏水向凝汽器中直接排入，這些都會(huì)對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行造成不利影響[3]。

2.2 汽輪機(jī)運(yùn)行的維護(hù)要點(diǎn)與優(yōu)化措施

第一，優(yōu)化凝汽器真空抽氣系統(tǒng)。抽氣設(shè)備的選擇要考慮實(shí)際情況，優(yōu)化真空抽氣系統(tǒng)。對(duì)汽輪機(jī)排放的蒸汽進(jìn)行處理，使其凝結(jié)成水后再次提供給鍋爐使用，并將抽氣設(shè)備設(shè)置在排氣處，確保其維持在真空狀態(tài)，這就是凝結(jié)器真空抽氣系統(tǒng)的主要功能。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，要求凝汽器內(nèi)部處于必須處于真空狀態(tài)。作為汽輪機(jī)輔機(jī)的重要組成，凝汽器真空抽氣系統(tǒng)屬于一個(gè)整體，直接影響到機(jī)組運(yùn)行效率和運(yùn)行安全。機(jī)組的啟動(dòng)、運(yùn)行以及停機(jī)都離不開(kāi)抽氣設(shè)備，以此確保凝汽器內(nèi)部的真空狀態(tài)不受破壞。噴射式真空抽氣器是一種動(dòng)量傳輸泵，通過(guò)文丘里效應(yīng)所產(chǎn)生的高速射流，將氣體向出口輸送，按照使用介質(zhì)的差異，噴射式真空抽氣器主要分為三種，包括液體噴射真空泵、氣體噴射真空泵以及蒸汽噴射真空泵，其分別利用壓力水、非可凝性氣體以及壓力蒸汽作為動(dòng)力，在工作原理上具有很大的相似性。部分發(fā)電廠通過(guò)水環(huán)真空泵抽取真空，其應(yīng)用效果更好。原有的抽氣系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障問(wèn)題，如果真空系統(tǒng)大量漏氣，往往會(huì)導(dǎo)致水環(huán)真空泵出現(xiàn)過(guò)載問(wèn)題，破壞整個(gè)汽機(jī)機(jī)組。在該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保凝結(jié)器內(nèi)部維持在真空狀態(tài)，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行效率的提升，保證運(yùn)行安全，減少運(yùn)行成本。優(yōu)化后的抽氣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電廠熱力循環(huán)效率的有效提升，現(xiàn)階段已經(jīng)得到了較為普遍的應(yīng)用。

第二，優(yōu)化回?zé)峒訜崞鳌Ｔ谄麢C(jī)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，回?zé)峒訜崞靼l(fā)揮著不可替代的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)也越來(lái)越完善，工作效率較之以前有了很大提升。優(yōu)化后汽輪機(jī)在抽氣能級(jí)上存在一定差異，能級(jí)會(huì)隨著能力的增加而增加。通過(guò)優(yōu)化回?zé)嵯到y(tǒng)提高汽輪機(jī)內(nèi)部抽氣的做功效率，優(yōu)化內(nèi)容包括加熱器的抽氣壓力損失、下端差以及上端差。優(yōu)化后的回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)能夠有效改善汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，提高機(jī)組運(yùn)行效率。

第三，優(yōu)化給水泵。定速給水泵是原有電動(dòng)給水泵的運(yùn)行方式，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)鍋爐給水閥實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。在這種情況下，一旦機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致較大的閥門節(jié)流損失。給水泵的變速調(diào)節(jié)原理為：對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)⑺玫男阅芮€改變，當(dāng)管路曲線不改變時(shí)，對(duì)工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，以此優(yōu)化給水泵的運(yùn)行方式，以變速調(diào)節(jié)代替定速調(diào)節(jié)，無(wú)需利用給水調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)給水流量的改變，尤其是在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，具有顯著的節(jié)能功效。此外，這種調(diào)節(jié)方式還能實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)泵組運(yùn)行成本的節(jié)約，具備良好的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 發(fā)電廠汽輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，汽輪機(jī)在發(fā)電廠得到了普遍應(yīng)用，不但有效提高了發(fā)電廠的生產(chǎn)效率，而且推動(dòng)了整個(gè)電力行業(yè)發(fā)展。目前電力行業(yè)已經(jīng)將研究重點(diǎn)放在了大型汽輪機(jī)組的研制和開(kāi)發(fā)上，尤其是末級(jí)葉片的加長(zhǎng)。針對(duì)汽輪機(jī)的研究工作，另一重要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)其熱效率的提升，其研究?jī)?nèi)容包括二次再熱、更高的蒸汽參數(shù)、調(diào)峰機(jī)組的研究等。利用新材料、新技術(shù)與新工藝改善汽輪機(jī)性能，設(shè)計(jì)出效率更高、運(yùn)行成本更低、生產(chǎn)更安全的汽輪機(jī)，并將其推廣應(yīng)用到電力行業(yè)中，以此滿足人們的生產(chǎn)生活對(duì)電力資源的需求，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了電力行業(yè)發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)電能需求量越來(lái)越大，能源緊缺局面也越來(lái)越嚴(yán)重。在這種情況下，提高能源利用效率進(jìn)行發(fā)電，已經(jīng)成為電力行業(yè)研究的重點(diǎn)。因此，優(yōu)化當(dāng)前汽輪機(jī)發(fā)電方式、提高其發(fā)電效率具有重要意義。發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究機(jī)械設(shè)備，包括凝汽器、回?zé)峒訜崞饕约敖o水泵等，采取有效措施進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化，盡可能提高汽輪機(jī)組的生產(chǎn)效率，在滿足當(dāng)前電力需求的基礎(chǔ)上，有效實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，緩解能源壓力。