電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化策略探討

邢銳 郭云斌

【摘 要】在電廠集控運(yùn)行中，汽輪機(jī)作為核心部件，其運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和工作效率，會(huì)對(duì)電廠的發(fā)電效率和實(shí)際效益產(chǎn)生較大影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，為避免發(fā)生影響汽輪機(jī)安全性和工作效率的問題，必須持續(xù)對(duì)電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)開展優(yōu)化工作，使汽輪機(jī)能夠長期安全高效運(yùn)行，保障電廠的發(fā)電效率和經(jīng)營效益，進(jìn)而滿足社會(huì)對(duì)電能的需求。

【關(guān)鍵詞】電廠集控運(yùn)行；汽輪機(jī)；運(yùn)行優(yōu)化；策略

1汽輪機(jī)工作原理及其分類

汽輪機(jī)是一種表面設(shè)有大量葉片結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式蒸汽動(dòng)力裝置，該裝置主要將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。具體過程為：鍋爐將其內(nèi)部的水加熱后變?yōu)樗魵?，由于液體向氣體轉(zhuǎn)化的過程中體積快速膨脹，因此蒸汽沿管路加速進(jìn)入汽輪機(jī)，并從一定角度的噴嘴中快速噴向汽輪機(jī)葉片，推動(dòng)汽輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了熱能到旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。汽輪機(jī)在發(fā)電廠里有著重要的地位，只有保證汽輪機(jī)的正常工作才能順利產(chǎn)生電能，保障社會(huì)的進(jìn)步，居民的正常生活。市面上的汽輪機(jī)有多種不同的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致它在正常運(yùn)行時(shí)的的工作效率也不一樣，每種汽輪機(jī)的工作原理也不一樣，這就要求技術(shù)人員要充分了解不同的汽輪機(jī)的工作原理。汽輪機(jī)大致的種類在下文中有詳細(xì)介紹：①從電廠汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)功能出發(fā)，可以分為單級(jí)和多級(jí)，單缸和多缸，單軸與雙軸汽輪機(jī)。②汽輪機(jī)的種類有很多，如果是單純的將其按照工作原理分，可以分為以下幾種：速度式汽輪機(jī)、沖動(dòng)式汽輪機(jī)、反動(dòng)式汽輪機(jī)。這幾種汽輪機(jī)的大致區(qū)別在于膨脹位置產(chǎn)生的不同，首先是速度式汽輪機(jī)，這種汽輪機(jī)是由蒸汽在噴嘴中膨脹的，其次是沖動(dòng)式汽輪機(jī)，這是在各級(jí)碰嘴處及靜葉部位所產(chǎn)生膨脹的，最后是反動(dòng)式汽輪機(jī)，此類是靜葉、動(dòng)葉均發(fā)生膨脹的，其相同點(diǎn)是膨脹之后所產(chǎn)生的動(dòng)能在汽輪機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用。③依據(jù)汽輪機(jī)熱力特性的不同，可把汽輪機(jī)細(xì)分為：蒸汽式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、抽汽式汽輪機(jī)以及飽和蒸汽式汽輪機(jī)。

2電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行問題分析

2.1汽輪機(jī)軸承損壞

軸承是汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要零件，也是其拖動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要支撐部分。但是，若是工作時(shí)間過長，受到長期振動(dòng)、摩擦和高溫的影響，汽輪機(jī)的軸承會(huì)出現(xiàn)一定的裂紋，從而影響到了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量。同時(shí)，由于長時(shí)間不清理，軸承室內(nèi)也會(huì)存在一定的雜質(zhì)，軸承潤滑的油脂也會(huì)因?yàn)樽冑|(zhì)而失去其原來的潤滑作用。此外，質(zhì)量問題也是導(dǎo)致汽輪機(jī)軸承損壞的一個(gè)重要原因。若是內(nèi)部部件質(zhì)量無法保證，則在工作中，汽輪機(jī)內(nèi)部的高溫環(huán)境會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生很大的影響。軸承損壞是汽輪機(jī)的重要故障之一，很多情況下，一些微小的故障若是沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，軸承的損壞會(huì)因?yàn)檫M(jìn)一步的高強(qiáng)度工作加速惡化，從而可能引發(fā)大的安全事故。

2.2真空下降

真空下降也是導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行故障的原因之一，會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行功能。汽輪機(jī)運(yùn)行期間，零部件相互摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，保養(yǎng)不到位就會(huì)造成真空下降。具體分為兩種情況：一是急速下降，原因在于循環(huán)泵的總壓力出現(xiàn)零歸位；二是緩慢下降，原因在于水量不足，出口溫度、進(jìn)口溫度的差異明顯，造成出口堵塞。

2.3油液質(zhì)量不佳

油液質(zhì)量不佳時(shí)造成汽輪機(jī)油系統(tǒng)故障的主要原因之一，主要表現(xiàn)為油液中顆粒物以及水分子含量過高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了汽輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍。在油液中水分含量過高的情況下，很容易造成油質(zhì)乳化問題，而在該情況下，油液將難以發(fā)揮出其預(yù)定作用。以潤滑油為例，其在乳化的情況下，粘度將大幅度降低，容易造成軸承部件中油膜的破壞，一旦出現(xiàn)該問題，軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可能出現(xiàn)摩擦增加的問題，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象。另外，由于油液的乳化，其防氧化作用也會(huì)大幅度降低，會(huì)導(dǎo)致保安系統(tǒng)銹蝕，嚴(yán)重時(shí)將降低相應(yīng)構(gòu)件活動(dòng)的靈敏性，甚至可能出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)。

2.4汽輪機(jī)組振動(dòng)過大

電廠汽輪機(jī)設(shè)備的機(jī)組振動(dòng)過大問題，是汽輪機(jī)故障中較難處理的問題之一，而造成這種現(xiàn)象的主要原因有以下幾種：第一，汽輪機(jī)組中的葉片發(fā)生損壞；第二，汽輪機(jī)連接部位的螺栓安裝不牢固；第三，汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)使用的潤滑油質(zhì)量不高，甚至含有大量的雜質(zhì)。這些都會(huì)造成汽輪機(jī)組發(fā)生故障，一旦汽輪機(jī)在運(yùn)行中機(jī)組振動(dòng)過大，就會(huì)對(duì)其軸承座和汽缸連接部等帶來傷害。

3電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化策略

3.1汽輪機(jī)軸承損壞的優(yōu)化策略

為了保障汽輪機(jī)工作的安全性，首先就需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)或者采購質(zhì)量有保證的軸承。同時(shí)，對(duì)于電廠工作人員，也要在工作之前，對(duì)軸承進(jìn)行重點(diǎn)檢查，仔細(xì)檢測(cè)是否有裂紋等損壞現(xiàn)象。若是發(fā)現(xiàn)問題，需要及時(shí)上報(bào)，并更換軸承。而在平常的工作中，也要做好汽輪機(jī)軸承的防護(hù)工作，避免其損壞。可以將防軸電流裝置安裝在軸承的相關(guān)環(huán)節(jié)上，并需要對(duì)軸承周圍溫度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，避免溫度過高對(duì)軸承造成的損壞。當(dāng)軸承在檢修工作中被發(fā)現(xiàn)有故障時(shí)，就需要做好維修工作，及時(shí)排除故障。在故障排除工作中，必須保證安全，工作也必須在裝置完全關(guān)閉下進(jìn)行。

3.2真空下降的優(yōu)化策略

對(duì)真空下降故障進(jìn)行檢查時(shí)，首先要對(duì)照表計(jì)，當(dāng)真空表明顯下降、排氣室溫度下降，可以斷定真空下降。查明原因可以輔助利用真空泵、空氣抽氣器等，根據(jù)不同原因進(jìn)行處理，具體如下：①循環(huán)水中斷，應(yīng)啟動(dòng)備用循環(huán)泵，確保泵處于正常轉(zhuǎn)向；沒有備用循環(huán)泵，則將負(fù)荷降低為零，打閘停機(jī)，調(diào)整水位并清理堵塞。②真空泵異常，應(yīng)啟動(dòng)備用真空泵，水位過低應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水，使其處于正常水位。③凝汽器滿水，應(yīng)啟動(dòng)備用凝結(jié)水泵，并打開水位調(diào)節(jié)閥，必要時(shí)將凝結(jié)水排入地溝，促使水位恢復(fù)正常。④軸封供汽中斷，主要是壓力調(diào)整期失靈引起的，應(yīng)開啟軸封調(diào)節(jié)器的旁路閥門，檢查除氧器內(nèi)是不是處于滿水狀態(tài)，如果滿水要降低水位，使用軸封的備用氣源。

3.3油液質(zhì)量不佳的優(yōu)化策略

油液乳化多是因?yàn)樗趾枯^高，在出現(xiàn)劇烈攪拌的情況下，很容易出現(xiàn)乳化問題，且高溫作用下空氣與油液的反應(yīng)也可能造成油液乳化。為避免油液乳化，有必要對(duì)油液的含水量進(jìn)行合理控制，堅(jiān)決杜絕油箱進(jìn)水問題。重點(diǎn)需要對(duì)冷卻水漏入以及軸封漏氣進(jìn)行防控。對(duì)此，必須加強(qiáng)對(duì)冷卻水壓力的查驗(yàn)工作，要確保冷卻水的壓力滿足相關(guān)規(guī)范（即低于油液壓力）。同時(shí)需要加強(qiáng)汽輪機(jī)軸封性能的檢測(cè)，確保其密閉性能良好。應(yīng)該定期做好油箱底部水分清除工作，在清洗油系統(tǒng)之后，需要及時(shí)清除系統(tǒng)內(nèi)部殘余水分，盡可能降低油液中水的含量，以保障油液質(zhì)量。

3.4振動(dòng)過大的優(yōu)化策略

要避免汽輪機(jī)組振動(dòng)過大問題，首先，需要對(duì)斷裂的葉片進(jìn)行修復(fù)，避免出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象；其次，按照相應(yīng)的操作規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行每一環(huán)節(jié)；最后，確保汽機(jī)啟停符合工作流程，加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)情況的系統(tǒng)監(jiān)視，將振動(dòng)參數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)，并在機(jī)組中安全相應(yīng)的保護(hù)裝置。

4結(jié)束語

目前我國環(huán)境保護(hù)力度持續(xù)加碼，為更好地滿足社會(huì)的環(huán)保需求和日益增長的電能需求，提升現(xiàn)有火電汽輪機(jī)組的發(fā)電效率是最高效的方式。本文以發(fā)電廠為研究對(duì)象，針對(duì)其存在的汽輪機(jī)運(yùn)行題，提出了對(duì)應(yīng)的優(yōu)化策略，對(duì)于促進(jìn)汽輪機(jī)組的高效穩(wěn)定運(yùn)行，幫助提升發(fā)電效率和經(jīng)營效益具有重要意義。

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（作者單位：國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司）