火力發(fā)電廠汽輪機運行管理及優(yōu)化策略分析

張 偉

（國能北安熱電有限公司，黑龍江 北安 164000）

隨著城市現(xiàn)代化建設進程不斷加快，社會發(fā)展以及城市建設都對我國的電力資源提出了更高需求。而我國電力資源來源的最主要渠道是火力發(fā)電廠發(fā)電，這也是我國一項基礎的民生行業(yè)。汽輪機是影響火力發(fā)電廠運行效率和發(fā)電質(zhì)量的最關鍵設備，在實踐過程中應結合發(fā)電廠的實際情況和具體的管理制度要求開展相關工作，并不斷優(yōu)化和完善汽輪機節(jié)能運行的各項管理內(nèi)容。

1 火力發(fā)電廠汽輪機概述

在我國各類規(guī)模火力發(fā)電廠生產(chǎn)運行的過程中，汽輪機及機組都是對其運行效果有著重要影響的一類核心設備，汽輪機設備的工作原理為利用火力發(fā)電廠鍋爐工作過程中產(chǎn)生的高壓蒸汽提供動力來源，從而實現(xiàn)熱能向機械能的轉化過程。汽輪機設備的構造較為復雜，其運轉過程中對各類構件的精密程度也有著一定要求，具體來說就是鍋爐運轉過程中形成的高壓蒸汽要能夠以較高的速度通過設備上的噴嘴并將轉子帶動起來，為機械設備的發(fā)電過程提供動力。因此，在火力發(fā)電廠的能源生產(chǎn)過程中，汽輪機是其最重要環(huán)節(jié)，為保證汽輪機正常運行，發(fā)電廠的相關工作人員就必須嚴格把控其使用性能，定期對其進行檢修和養(yǎng)護，保證火力發(fā)電廠各項工作內(nèi)容的有效落實，切實提升火力發(fā)電廠整體發(fā)電工作的安全性和運行效率。

2 火力發(fā)電廠汽輪機節(jié)能運行的可行性研究

通常情況下，可從技術和經(jīng)濟2方面來探究火力發(fā)電廠汽輪機節(jié)能運行的可行性。首先是在技術層面上，我國早在多年前就應著手改進和完善火力發(fā)電廠的老舊汽輪機機組。隨著我國科學技術水平的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，汽輪機節(jié)能運行不僅在理論上已經(jīng)發(fā)展得較為完善，并且實踐工作也能夠與這些理論良好銜接，對其改造也已經(jīng)取得了不錯效果。而我國社會能源產(chǎn)業(yè)的一個重要發(fā)展趨勢便是在實踐過程中進一步提升汽輪機運行的節(jié)能效果，在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中盡可能避免出現(xiàn)浪費現(xiàn)象并有效減少各類污染物的排放量，在技術層面上對汽輪機進行規(guī)范優(yōu)化和改進，以提升其運行的穩(wěn)定性和安全性。其次是在經(jīng)濟層面上，如果能夠?qū)崿F(xiàn)汽輪機的高效節(jié)能運行，那么就一定能夠提升火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。隨著我國社會主體市場經(jīng)濟體制的不斷發(fā)展，我國已經(jīng)完全具備了改造火力發(fā)電廠汽輪機的能力和技術，但要想落實好對汽輪機的技術改造方案，火力發(fā)電廠就必須進行適當?shù)某杀就度?，在制定改造方案并正式實施之前，火力發(fā)電廠的財務人員應對方案的實行和設備改造的成本及效益進行精確計算，計算并對比分析后再由企業(yè)的領導者和管理者確定是否進行改造，應保證改造對企業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生經(jīng)濟影響，并能夠提升企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益，否則就得不償失了。

從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，我國不同規(guī)模的火力發(fā)電廠在汽輪機的使用方面已積累了較多經(jīng)驗，并且很多案例也充分證明，在對汽輪機技術改造后充分提升了火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益和社會效益，能夠很好地滿足企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求。

3 影響火力發(fā)電廠汽輪機高效運行的因素

對于火力發(fā)電廠的運行管理人員來說，要想在工作中切實提升汽輪機的運行效率，就應對影響汽輪機高效運行的各類因素進行深入研究和分析，同時總結出現(xiàn)階段汽輪機生產(chǎn)工作過程中易出現(xiàn)的問題和不足，制定有針對性的改進措施，保證其運行的穩(wěn)定性并提升其整體運行效率。

3.1 汽輪機進水

當有水進入到汽輪機的構件中便會出現(xiàn)水沖擊的故障問題，其不但會大幅度降低汽輪機的整體運行效率，還會降低葉片的使用壽命，隨著設備使用時間的不斷增長，其安全系數(shù)也會慢慢降低，那么運行管理人員就應重點關注設備運轉過程中的各類參數(shù)。

3.2 機組真空降低

汽輪機運行穩(wěn)定性的一個影響因素便是機組真空降低的問題。當出現(xiàn)這一故障問題時，汽輪機內(nèi)循環(huán)中冷端的溫度是呈現(xiàn)上升趨勢的，那么機組的發(fā)電效率就會產(chǎn)生明顯波動，發(fā)電量降低就意味著消耗了更多能量，火力發(fā)電廠的運行成本就會隨之增加。

3.3 循環(huán)角度

在分析循環(huán)角度這一影響因素時，運行管理人員應認識到汽輪機在生產(chǎn)運行過程中，機組運行的實際效率與主蒸汽溫度的高低是呈正比例關系的，當然主蒸汽溫度也不宜過高，如果其溫度過高就會損壞汽輪機的葉片，設備的使用壽命隨之降低，同樣如果這一溫度過低也會導致設備無法正常運行。

4 火力發(fā)電廠汽輪機節(jié)能管理工作的有效對策

4.1 保證凝汽器始終處于真空狀態(tài)

在汽輪機的各個組成設備中，凝汽器是其中的核心部分，而要想切實提升汽輪機運行的實際效率，火力發(fā)電廠的運行管理人員就應嚴格把控設備的各項參數(shù)，確保凝汽器始終處于真空狀態(tài)下，從而最大限度地節(jié)約能源。避免能源的浪費對于提升能源的實際利用效率也有著促進作用，如果能夠長時間保持這種節(jié)約狀態(tài)，火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益也會得到提升。在實踐中，設備管理人員應定期對凝汽器進行檢查和維修，保證其始終具備良好的密封性，且火力發(fā)電廠在一定周期內(nèi)還應進行全廠設備檢修。在這一階段也應讓專業(yè)的設備維修人員對汽輪機的各個設備進行詳細檢查，檢查過程中如果發(fā)現(xiàn)有設備存在損壞或運行狀態(tài)不佳的情況，應立即采取有針對性的處理措施；完整記錄檢修過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)和信息，為之后的維修和保養(yǎng)工作提供重要參考；重點做好凝汽器泵的檢修和養(yǎng)護工作，保證凝汽器泵具備良好的使用狀態(tài)，這樣凝汽器和循環(huán)泵就能夠獲得合理的冷卻溫度，提升汽輪機的實際運行效率。另外，在凝汽器使用了一段時間后會出現(xiàn)水垢的問題，為延長凝汽器的使用壽命并保證其具備良好的真空度，相關人員就必須及時解決水垢問題，要定期清理凝汽器內(nèi)部的雜質(zhì)，并嚴格把控進入到設備中的水體質(zhì)量。雖然水垢的問題不可避免，但卻可以盡量降低其生成速度，保證凝汽器具備良好的換熱性能。

4.2 穩(wěn)步提升給水溫度

通常情況下，汽輪機內(nèi)的給水溫度與發(fā)電過程中所消耗的燃料數(shù)量是呈反比例關系的，也就是說這一溫度越高，所消耗的燃料數(shù)量就越少，其主要是因為當水進入到鍋爐后，在高溫高壓狀態(tài)下其就能夠吸收所產(chǎn)生的蒸汽，那么燃料的使用量就會隨之降低，這不但保證了火力發(fā)電廠的發(fā)電效果，同時也提升了整個機組的工作效率。當然運行管理人員應時刻關注實際的給水溫度，雖然溫度越高消耗的燃料就越少，但也要參考設備具體的工作能力和使用要求控制這一溫度。給水溫度過高時對設備的使用性能也會產(chǎn)生負面影響，甚至會影響設備的使用壽命。同時給水溫度的不斷上升還會產(chǎn)生更多的抽氣量，那么設備自身的輸出功率就會大幅度下降，機組的運行效率則會隨之下降。因此，火力發(fā)電廠的運行管理者應采取有效措施來提升汽輪機內(nèi)的給水溫度，須充分考慮到設備的實際運作流程，當設備處于開啟和停止狀態(tài)時應嚴格遵循相應的操作規(guī)范進行投入和解列高加。當汽輪機處于工作狀態(tài)時，運行管理人員應保證高壓加熱器和低壓加熱器都具備穩(wěn)定的水溫，保證設備運行的安全性和經(jīng)濟性；應對汽輪機內(nèi)的給水溫度進行嚴格把控，確保加熱器不出現(xiàn)滲漏的問題；運行過程中如果發(fā)現(xiàn)其存在著滲漏現(xiàn)象應立即聯(lián)系檢修人員及時進行維護，在最佳的處理時間內(nèi)將滲漏問題解決，保證后續(xù)發(fā)電任務的順利完成。

5 火力發(fā)電廠汽輪機運行管理中的主要問題及優(yōu)化對策

5.1 汽輪機的功率降低問題及對策

從目前的實際情況來看，近些年來我國火力發(fā)電廠汽輪機運行管理工作已經(jīng)取得了較大進步，但還有上升空間。在具體管理工作中運行管理人員應積極配合設備的優(yōu)化升級并對其進行及時的維修和養(yǎng)護。舉例來說，某火力發(fā)電廠投入了較大的人力、物力和財力并順利升級了給水回熱系統(tǒng)，雖然整個系統(tǒng)已經(jīng)升級完成，但其運行過程中仍然會出現(xiàn)技術缺陷和難以解決的問題。其本質(zhì)原因便是汽輪機內(nèi)外部環(huán)境在其運轉過程中都會出現(xiàn)一定的工作損失，設備中流通部分的反向布置結構和高壓合缸會影響到轉子的實際推力，同時還會導致設備中處于高壓力作用下的蒸汽進入到周圍的中級壓力區(qū)域，那么就易導致泄露問題的發(fā)生。此時就要密切關注蒸汽匯入點和泄漏點的實際壓力值，如果兩者的差值較大就說明漏氣量已不符合要求，汽輪機的運行功率就會隨之下降。另外，較高的背壓也會降低汽輪機的實際功率，一部分火力發(fā)電廠在對汽輪機進行冷凝處理時采用的是循環(huán)水，那么就一定要對冷卻塔進行科學維護，保證設備不出現(xiàn)結垢問題以及淋水填料處在合適的位置上，提升冷卻塔的整體運行效果。

為了有效提升汽輪機的運行功率，火力發(fā)電廠汽輪機的運行管理人員就應嚴格監(jiān)督和管理軸承的工作狀態(tài)，即使是在汽輪機處于正常的使用功能下，工作人員也應實時把控軸承的工作溫度，一旦發(fā)現(xiàn)其溫度處于異常狀態(tài)，應將其數(shù)據(jù)完整記錄下來并采取有針對性的處理對策。舉例來說，應始終關注汽輪機的油箱狀態(tài)，確定油位處于正常值時才可以停止檢查，如果油位值偏低，工作人員則應立即對比就地油位和遠處油位，確保取樣門沒有處于誤開狀態(tài)以及主油箱處于正常運行狀態(tài)。同時還要關注冷油器和凈化油設備的密封狀態(tài)，確保其不存在泄漏問題，之后將油位填充到正常值即可。

5.2 葉片損壞問題及對策

通常情況下，火力發(fā)電廠中汽輪機的葉片都分為動葉片和靜葉片2個部分，而在葉片的使用過程中動葉片更容易出現(xiàn)使用故障，這主要是因為火力發(fā)電廠汽輪機的工作狀態(tài)通常都有著極高轉速，其值約為3 000 r/min，葉片在此轉速過程中所承受的離心力是很高的，長時間處于這種運行狀態(tài)下會影響汽輪機的實際工作效率。當汽輪機的振動頻率大幅度提升，葉片出現(xiàn)斷裂問題的概率也大大提升，一旦葉片斷裂就會掉入到凝汽器中，管束會隨之被損壞。要想有效解決葉片損壞的問題，最常見的處理方法便是定期更換汽輪機的葉片，運行管理人員也要密切關注正處于運轉過程中葉片的使用性能。應由專業(yè)的技術人員負責葉片的更換作業(yè)，防止由于更換人員操作不專業(yè)或是不規(guī)范而導致汽輪機運行過程中出現(xiàn)安全事故。那些較大規(guī)模的火力發(fā)電廠通常都會儲存一定數(shù)量的葉片，當葉片出現(xiàn)損壞問題或是到達一定使用期限時可以立即更換，不需要再花費多余的時間去購買葉片，有效地節(jié)省了時間成本。

5.3 高壓加熱器投入率異常問題及對策

高壓加熱器的運轉過程中也容易出現(xiàn)一些故障問題，其中最常見的問題便是管子和管板脹口泄漏的問題，因此，運行管理人員就應重點關注這兩大部位的問題，合理地控制高加投入率，同時保證給水溫度的合理性，以此提升火力發(fā)電廠的社會效益和經(jīng)濟效益。而要想有效解決高壓加熱器的投入率異常問題，火力發(fā)電廠的運行管理人員便應對汽輪機的熱力學特征進行深入分析，從而實現(xiàn)工作效率的穩(wěn)定提升。這就要求相關技術人員應及時進行熱力學實驗，在實驗過程中獲得完整的蒸汽機數(shù)據(jù)，并且測得準確的汽輪機額定功率，完整記錄各類實驗數(shù)據(jù)并加以分析后，應對分析結果再次驗證，建議取每一名實驗人員數(shù)據(jù)的平均值，來保證數(shù)據(jù)的準確性，盡可能不對最終的實驗結果產(chǎn)生不利影響。

5.4 濾油機過濾故障及對策

在汽輪機發(fā)電設備中所使用到的油是嚴禁含有任何水分的，并且顆粒也應符合相應的規(guī)范要求。可見汽輪機使用油的質(zhì)量對設備運行的安全性和穩(wěn)定性會產(chǎn)生重要影響，由于水和油之間是有著顯著不相容性的，如有水分存在于油中，其所接觸到的設備零件就容易出現(xiàn)生銹問題，還會大幅度降低汽輪機中電磁滑閥使用時的靈活性。如果這一問題不能及時得到控制，設備就無法持續(xù)穩(wěn)定運行。為了更好地解決濾油機的過濾故障問題，火力發(fā)電廠就應聘請專門的技術人員在設備安裝之間先安裝一個濾油設備，有效隔離油質(zhì)中存在的各類雜質(zhì)，提升汽輪機設備軸承的潤滑性，從而延長其使用壽命。運行管理人員應及時檢查油循環(huán)的運行狀態(tài)，如果確定其處于合格狀態(tài)則可以將盤車開啟，運轉一段時間后再次進行濾油處理，保證設備始終處于高效率工作狀態(tài)。而當汽輪機停止運行狀態(tài)后，管理人員則應認真觀察進行濾油處理后的油質(zhì)狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)其中仍含有雜物和污染物則應立即將其清除干凈，確保油質(zhì)含量符合相應的規(guī)范標準后才能夠停止濾油作業(yè)，并在設備休息時及時放水。

5.5 各檢修階段易出現(xiàn)的問題及對策

通常情況下，在對汽輪機進行檢修時都可以將其分為檢修前、檢修中和檢修后3個階段。第一，火力發(fā)電廠的運行管理人員應在檢修前做好各項準備工作，全面整理出汽輪機的工作時長、使用壽命及運行過程中曾經(jīng)出現(xiàn)的故障問題和改進策略等相關內(nèi)容，為之后的檢修工作提供重要的數(shù)據(jù)保障，并可降低實際檢修工作的難度。另外，在檢修前還應充分了解火力發(fā)電廠的具體工作流程，保證所制定的檢修方案能夠滿足火力發(fā)電廠的實際要求，對汽輪機的運行過程應進行科學預判，從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，提前準備充足的零部件，出現(xiàn)故障問題時可以立即進行替換，以提升檢修工作的速度和效率。第二，運行管理人員在實際開展檢修活動時應采用高效的檢修技術，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成所有檢修作業(yè)，保證發(fā)電工作的有序開展。同時還要配備專人負責監(jiān)督和管理整個檢修過程，并對檢修現(xiàn)場進行統(tǒng)籌安排。第三，檢修作業(yè)完成后應先讓設備試運行一段時間，實現(xiàn)對設備檢修質(zhì)量的有效控制，觀察汽輪機的故障問題是否得到了有效解決，及時排查易出現(xiàn)的遺留問題，避免對后續(xù)的發(fā)電工作產(chǎn)生不利影響。

6 結束語

通過以上的論述，對火力發(fā)電廠汽輪機概述、火力發(fā)電廠汽輪機節(jié)能運行的可行性研究、火力發(fā)電廠汽輪機高效運行的影響因素、火力發(fā)電廠汽輪機節(jié)能管理工作的有效對策和火力發(fā)電廠汽輪機運行管理中的主要問題及優(yōu)化對策進行了詳細的分析和探討。汽輪機是保證火力發(fā)電廠發(fā)電質(zhì)量和運行效率的最重要設備，如果汽輪機在運行過程出現(xiàn)了嚴重的故障問題，不但會大大降低工廠的社會效益和經(jīng)濟效益，還會直接影響廣大居民群眾的日常生活和工作。因此，應對火力發(fā)電廠汽輪機的運行過程進行科學管理，保證其節(jié)能高效運行，避免其在發(fā)電過程中出現(xiàn)各類資源浪費的現(xiàn)象。