聯(lián)合循環(huán)電廠汽輪機(jī)供熱運(yùn)行的若干問(wèn)題窺探

汪洋 段瑩瑩 張超臣

摘? 要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的時(shí)代背景下，用電量需求逐漸增加。當(dāng)前各個(gè)電廠發(fā)電規(guī)模有限，無(wú)法滿足供電需求。聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)作為重要發(fā)電裝置，對(duì)發(fā)電建設(shè)影響較大。為了改善聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)供熱控制方案，文章對(duì)供熱運(yùn)行情況展開(kāi)分析，總結(jié)一些問(wèn)題，并擬定解決方案，旨在為汽輪機(jī)供熱控制改進(jìn)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);供熱運(yùn)行;聯(lián)合循環(huán)

中圖分類號(hào)：TM621? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）32-0070-02

Abstract： In the context of the rapid development of social economy， the demand for electricity consumption has gradually increased. At present， the power generation of each power plant is limited and cannot meet the power supply requirements. Combined cycle steam turbines， as important power generation devices， have a greater impact on power generation. In order to improve the combined cycle steam turbine heating control scheme， this paper analyzes the heating operation， summarizes some problems， and formulates a solution， so as to provide reference for the improvement of steam turbine heating control.

Keywords： steam turbine; heating operation; combined cycle

為了滿足供電需求，擴(kuò)大電廠規(guī)模，增加發(fā)電設(shè)備等方式成為了增加發(fā)電量的主要途徑。這種解決方案雖然可以提高發(fā)電量，滿足用電需求，但是未能提高資源利用率[1]。聯(lián)合循環(huán)電廠建設(shè)理念的提出，打破了擴(kuò)大規(guī)模增加發(fā)電量模式，利用汽輪機(jī)排出的“廢氣”進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。本文將對(duì)此供熱運(yùn)行問(wèn)題展開(kāi)研究。

1 汽輪機(jī)供熱運(yùn)行中的問(wèn)題

聯(lián)合循環(huán)發(fā)電模式與普通發(fā)電模式不同，借助余熱鍋爐，向其中添加熱水，生成高壓蒸汽，使得汽輪機(jī)得以推動(dòng)，維持正常作業(yè)狀態(tài)，以此提高資源利用率。由于該項(xiàng)技術(shù)還未成熟，在供熱運(yùn)行過(guò)程中存在一些問(wèn)題[2]。為了深入理解聯(lián)合循環(huán)供熱模式，本文對(duì)汽輪機(jī)供熱運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)分析，為改進(jìn)策略研究奠定基礎(chǔ)。

1.1 汽輪機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題

汽輪機(jī)處于排氣狀態(tài)時(shí)，環(huán)境溫度偏高，導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)部壓力迅速增加，排氣裝置膨脹較為嚴(yán)重。與此同時(shí)，各個(gè)轉(zhuǎn)軸之間的氣壓值也很高。在高壓作用下，裝置結(jié)構(gòu)變形，產(chǎn)生機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題。另外，汽輪機(jī)作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生熱量較多，一些機(jī)械零件受此影響溫度升高，致使氣缸后座升高，此時(shí)排氣溫度逐漸升高，引發(fā)機(jī)組振動(dòng)[3]。如果開(kāi)啟機(jī)組時(shí)，預(yù)熱時(shí)間過(guò)短，加大了機(jī)組疲勞，同樣會(huì)引發(fā)機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題。

1.2 給水泵汽化問(wèn)題

依據(jù)聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)工作原理，機(jī)組給水除氧操作是一個(gè)獨(dú)立模塊。當(dāng)水蒸氣滲入裝置時(shí)，裝置內(nèi)部水量過(guò)多，水溫度變動(dòng)幅度較大[4]。此情況容易引發(fā)水位、氣壓變化，引發(fā)給水泵汽化問(wèn)題，對(duì)汽輪機(jī)供熱造成影響。因汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題，測(cè)得裝置內(nèi)部水量較多，超過(guò)正常水量范圍，對(duì)裝置氣壓造成影響，改變了汽輪機(jī)其他參數(shù)數(shù)值，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組發(fā)生異常。

1.3 高壓加熱器注水問(wèn)題

當(dāng)前的聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)缺少注水操控閥門(mén)，因而操控技術(shù)不支持注水管道控制。汽輪機(jī)啟動(dòng)后，內(nèi)部高壓熱水器不能夠控制注水量及速度，導(dǎo)致加熱器正常運(yùn)行受到影響，不利于汽輪機(jī)正常運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，缺少注水管道控制技術(shù)，采用人工控制方法進(jìn)行操控，存在較大誤差，開(kāi)啟注水閥門(mén)后，對(duì)于注水速度及水量難以控制，因而影響到了加熱器運(yùn)行。

1.4 機(jī)組穩(wěn)定性問(wèn)題

汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，因轉(zhuǎn)速偏低，容易引發(fā)油膜共振問(wèn)題，對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。另外，機(jī)組各個(gè)軸承之間形成較大蒸汽差值時(shí)，加大了機(jī)組內(nèi)部壓力。隨著轉(zhuǎn)軸負(fù)荷值的增加，間隙振蕩頻率越高，且蒸汽量有所增加，對(duì)機(jī)組各個(gè)零件壽命造成影響。

1.5 機(jī)組腐蝕問(wèn)題

聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)工作原理主要依靠水蒸氣提高壓力，產(chǎn)生能量，難免受到水蒸氣影響。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，油中混有水，導(dǎo)致部分油流失，對(duì)機(jī)組造成腐蝕[5]。另外，設(shè)備長(zhǎng)期暴露在外，容易受到空氣中的水蒸氣侵蝕，因而引發(fā)腐蝕問(wèn)題。

1.6 機(jī)組操控技術(shù)問(wèn)題

由于聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)研發(fā)及投入使用時(shí)間較短，能夠掌握機(jī)組操控技術(shù)的員工數(shù)量較少，很多操控崗位為實(shí)習(xí)生和培訓(xùn)生，在機(jī)組導(dǎo)師的帶領(lǐng)下，完成機(jī)組操控任務(wù)。由于這些工作人員技能偏低，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤操作情況，遇到突發(fā)事件無(wú)法及時(shí)處理。據(jù)了解，大部分機(jī)組異常問(wèn)題是因機(jī)組操控不當(dāng)而引發(fā)，急需加強(qiáng)員工機(jī)組操控能力。

2 汽輪機(jī)供熱運(yùn)行改進(jìn)建議

2.1 汽輪機(jī)組振動(dòng)改進(jìn)

考慮到機(jī)組后座升高的原因是溫度過(guò)高，長(zhǎng)期使用出現(xiàn)后座松動(dòng)問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，升高機(jī)械零件環(huán)境溫度，縮小溫度差值，從而避免后座松動(dòng)。對(duì)于排氣致使環(huán)境溫度過(guò)高問(wèn)題，可以在日常工作中，實(shí)時(shí)查看此環(huán)境溫度，發(fā)現(xiàn)溫度達(dá)到限定值，采取降溫處理，從而避免排氣裝置膨脹，降低機(jī)組振動(dòng)發(fā)生可能性。另外，在操控過(guò)程中，延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間，使得機(jī)組從疲勞狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)后，開(kāi)啟作業(yè)模式，以此避免機(jī)組振動(dòng)。

2.2 給水泵汽化改進(jìn)

針對(duì)給水泵氣化問(wèn)題，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力值，改善除氧裝置性能。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果裝置水位過(guò)低，立即采取補(bǔ)水處理，從而避免水位大幅度變化。而氣壓值的調(diào)節(jié)，利用閥門(mén)操控，通過(guò)設(shè)置閥門(mén)開(kāi)關(guān)度，實(shí)現(xiàn)壓力大小調(diào)節(jié)，經(jīng)測(cè)量判斷當(dāng)前壓力值是否滿足汽輪機(jī)運(yùn)行需求，如果不滿足，則根據(jù)計(jì)算差值再次調(diào)節(jié)閥門(mén)，以此達(dá)到改進(jìn)給水泵汽化目的。

2.3 高壓加熱器注水改進(jìn)

在當(dāng)前注水操控結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加操控閥門(mén)數(shù)量，在每一個(gè)注水管道上安裝一個(gè)操控閥門(mén)，通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)度，實(shí)現(xiàn)注水量、注水速度的有效控制，維持高壓注水器正常運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)注水情況，隨時(shí)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)關(guān)度，從而準(zhǔn)確控制注水量及速度[6]。為了避免注水過(guò)多，通過(guò)計(jì)算閥門(mén)關(guān)閉速度與注水量之間的數(shù)值大小，確定兩者之間的函數(shù)關(guān)系，依據(jù)此關(guān)系，控制閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間和速度，從而保證在當(dāng)前閥門(mén)關(guān)閉后，注水量未超過(guò)最高限制，起到良好控制作用。

2.4 機(jī)組穩(wěn)定性改進(jìn)

對(duì)于油膜共振問(wèn)題，通過(guò)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)速，提高轉(zhuǎn)動(dòng)速度，使其能夠滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行需求。在實(shí)際操控中，需要逐漸增加轉(zhuǎn)速，不可以大幅度增加，從而避免急速轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)機(jī)組使用壽命造成影響。另外，通過(guò)降低轉(zhuǎn)軸負(fù)荷值，縮小蒸汽差值，以提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.5 機(jī)組腐蝕改進(jìn)

機(jī)組腐蝕問(wèn)題的產(chǎn)生，主要受到水蒸氣影響。對(duì)于空氣和機(jī)組內(nèi)部水蒸氣的侵蝕，可以通過(guò)改變機(jī)組表面涂料解決，選取具有防腐功效的涂料作為機(jī)組表面涂料。另外，還可以在機(jī)組外部布設(shè)干燥劑，吸取部分水蒸氣，以此降低空氣中水蒸氣含量，從而減少機(jī)組腐蝕。通常情況下，兩種機(jī)組防腐蝕處理方式共同使用，以免機(jī)組外部或者內(nèi)部發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

2.6 機(jī)組操控技術(shù)改進(jìn)

對(duì)于此問(wèn)題，需要加強(qiáng)機(jī)組操控技術(shù)培訓(xùn)。按照崗位不同，分別組織培訓(xùn)班，根據(jù)崗位技術(shù)操作需求，為員工培訓(xùn)相關(guān)技術(shù)，逐漸提高員工操控技能。為了降低實(shí)際錯(cuò)誤操控問(wèn)題頻率，設(shè)置實(shí)踐操控測(cè)試環(huán)節(jié)，如果未能通過(guò)，則不為此員工安排崗位工作，等待下一次培訓(xùn)。另外，根據(jù)工作人員技術(shù)掌握情況，為其安排相應(yīng)崗位，對(duì)于技術(shù)要求過(guò)高的崗位，分配具有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，從而降低機(jī)組操作錯(cuò)誤頻率。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文圍繞聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)運(yùn)行情況展開(kāi)研究分析，依據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行原理，探究機(jī)組運(yùn)行存在的問(wèn)題，包括汽輪機(jī)組振動(dòng)、給水泵汽化、高壓加熱器注水、機(jī)組穩(wěn)定性、機(jī)組腐蝕、機(jī)組監(jiān)控、管理制度不完善8項(xiàng)問(wèn)題。通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行原理，擬定相應(yīng)解決方案。通過(guò)本文的研究，可以為聯(lián)合循環(huán)電廠汽輪機(jī)供熱運(yùn)行控制提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]許建，夏際先，王曉東，等.基于APROS的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱鍋爐仿真模型[J].鍋爐技術(shù)，2018，49（2）：1-7.

[2]靖長(zhǎng)財(cái).提高燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能的技術(shù)措施和展望[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2017，59（3）：227-230.

[3]王利宏，張彥春，周立剛，等.供熱抽汽對(duì)聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐系統(tǒng)參數(shù)的影響[J].熱力發(fā)電，2017，46（1）：68-72.

[4]谷偉偉，張永海，余小兵，等.某電廠汽輪機(jī)低壓缸零出力供熱工況低壓末級(jí)葉片動(dòng)強(qiáng)度分析[J].熱力發(fā)電，2018，47（05）：63-70.

[5]李巖，陳改輝，張淑彥，等.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠煙氣余熱回收系統(tǒng)研究[J].暖通空調(diào)，2017，47（1）：86-90.

[6]黃葆華，宋亞軍，孫燕平，等.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組軸系振動(dòng)問(wèn)題綜述[J].熱能動(dòng)力工程，2017，32（5）：1-7.

作者簡(jiǎn)介：汪洋（1968-），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向：供熱生產(chǎn)運(yùn)行檢修管理。