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火力发电厂汽轮机系统运行中存在的问题与应对策略

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：杜炳强戴莉

[导读] 摘要：文章基于对火电厂汽轮机系统的介绍，分析其运行中容易出现的问题，并提出了相应的优化处理对策，以供参考。

        （国电汉川发电有限公司湖北省孝感汉川市 431614）
        摘要：文章基于对火电厂汽轮机系统的介绍，分析其运行中容易出现的问题，并提出了相应的优化处理对策，以供参考。
        关键词：火力发电厂；汽轮机系统；问题；对策
        1引言
        在目前我国社会用电负荷随着我国经济发展而持续快速增长的形势下，给我国的发电企业带来了更大的电能生产和供应压力。同时由于我国正处于电力结构的转型和改革发展的阶段，表现出水电、光伏发电以及风电等新能源发电形式的占比在逐渐提高，给传统的火电企业带来极大的挑战和压力。在目前火电企业的规模不断扩大以及装机容量、机组参数等在不断增加的同时，对于其中比较关键的汽轮机组来说，也需要采取一定的策略来解决其运行中的常见问题，提升其运行效率以及经济性和安全性等。
        2火力发电厂汽轮机系统概述
        众所周知，火电厂是通过燃烧各种化石燃料来生产电能的发电企业，以最为常见的燃煤火电厂为例，在锅炉中燃烧煤炭时将煤炭的化学能转换为热能之后，将水加热并使之变为水蒸汽推动汽轮机转动，将热能转换为动能，从而带动发电机转动发电，最终将动能转换为电能。根据所用燃料的不同，可以将火电厂分为燃煤火电厂、天然气火电厂以及余热发电厂、工业废料发电厂等类型。汽轮机作为火电厂的三大主机之一，主要有低、中、高压缸三大部分，此外还有比较重要的润滑、给水、凝结水、轴封系统等辅助系统。
        3火力发电厂汽轮机运行中存在的问题
        3.1超速问题
        火电厂发电过程中需要汽轮机始终处于高速旋转的状态，在此状态下也具有非常大的动力矩。如果在此旋转状态下出现调节系统失灵的问题则会大大提升汽轮机转速以及转子零件的应力，在此应力超过其承受极限时则容易出现转子断裂、轴承损坏或叶片甩脱等问题，严重时会导致汽轮发电机组报废的问题，严重威胁作业人员和设备安全。这不仅需要做好汽轮机运行中的保护工作，而且要定期开展试验。
        3.2真空系统问题
        真空系统在汽轮机中主要起到在机组启动时将加热器和凝汽器中的空气抽出来创造机组运行所需真空值的作用，同时还可以在机组正常运行过程中维持凝汽器所需的真空值，抽出其中的空气以及不凝结气体，对于确保汽轮机组长时间稳定运行起到关键作用。但是如果在汽轮机组运行中出现真空水泵内的水温过高的问题，容易极大地降低真空泵的抽气量以及凝汽器的真空度。而且还会在外界环境温度较高时也增加循环水温，也会对蒸汽的冷凝温度以及凝汽器的吸热量造成影响而降低凝汽器的真空度。此外，如果出现真空系统的密封问题也会导致其真空度的降低，而此系统的密封性则受到抽汽回热、凝结水系统、疏水系统和真空系统的影响，需要在出现泄漏问题时及时查找泄漏点和原因，尤其是要做好对疏水管道、凝汽器不锈钢管以及加热器排空管等容易出现泄漏问题的部位进行检查。

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        3.3汽轮机大轴受压变形问题
        火电厂汽轮机运行中其发电机的转子和轴连接的叶片是一起转动来产生电能的，如果在机组的转子中有不同的推力作用则容易导致大轴出现受压变形的问题而影响转子的正常运行，或者是导致转子的径向共振、轴承共振等问题，共振问题严重时会导致严重的损毁问题，因此要选择具有较高抗磨损和耐高温性能的材料。
        4火力发电厂汽轮机的优化运行措施
        4.1超速问题的优化处理
        为了预防汽轮机出现超速问题，需要做好对汽轮机抗燃油、润滑油油质的定期化验工作，保证其油质达标。做好阀门活动试验、汽门严密性试验、汽门关闭时间测试等工作，及时处理其中存在问题的阀门和汽门。做好对汽轮机关键仪器仪表的检查工作，保证这些仪器仪表尤其是其中的转速表可以正常运行并保证其准确性。对汽轮机的调速汽门和主汽门进行检查，避免其出现卡涩问题。除了上述定期检查预防工作，还可以采取安装安全阀等超速保护自动控制装置的方式来起到保护作用。
        4.2真空系统的优化
        针对汽轮机中的真空系统，不仅需要做好对真空装置设备的定期检查和维护工作，尤其要重点检查其中的分离器水位和润滑油的油位问题，保证泵体处于正常的运行状态，电机的轴承振动频率也在规定范围之内。而且要做好对真空泵水温的实时监测，及时处理水温过高的问题，尤其是要保证冷却器可以正常运行，及时排除冷却器故障以及堵塞问题。而针对其中的分离器液位异常问题，需要采取手动调节的方式来保证水位正常，同时通过补水调节阀进行水位控制。针对真空系统的泄漏问题，需要及时发现问题并排查泄漏点和原因，重点检查其中的疏水管道、凝汽器不锈钢管以及加热器排空管等容易出现泄漏的位置。此外还要结合凝汽器和真空泵的运行状态和使用年限做好定期维护保养工作。
        4.3大轴受压变形问题的优化处理
        需要通过盘车投运试验并保证其自动投运和手动投运都处于正常状态、盘车电机电流也在正常范围之内时才可以启动汽轮机。而且在汽轮机停机时如果出现了转子盘不动的问题也不能采取强行盘车的方式，防止对其他部件造成损坏。此外，还要结合仪器仪表的指示以及汽轮机的实际运行情况对大轴受压变形问题进行综合分析，及时停机处理此故障并做好记录，或者是开展停机之后的揭缸检查工作。
        4.4其他优化措施
        通过对抽汽回热系统的优化可以有效提升汽轮机运行的经济性，为此，可以优化疏水阀和疏水管道、优化高、低加热器抽空气管道的布置情况、优化疏水泵的冷却水源和疏水泵管道的接口位置等。此外，还要做好对设备管理人员的定期培训工作，保证其掌握最新和最先进的设备操作和检修技能方法，及时发现和处理其中的问题，保证汽轮机的安全与可靠运行。
        5结语
        汽轮机系统作为火电厂中的关键系统，其在运行中如果出现超速、真空系统问题以及大轴受压变形问题则会影响汽轮机系统以及整个发电系统的高效和稳定、安全运行。为此就需要针对其常见问题做好相应的处理以及预防优化工作，同时还要做好人员培训和教育工作，提升汽轮机系统运行的经济性和安全性，推动我国火电事业的可持续发展。
        参考文献
        [1]薛锋. 火力发电厂汽轮机的常见故障研究[J]. 中国机械, 2019(2):63-64.
        [2]张浩. 火电厂汽轮机经常出现的问题和应对措施初探[J]. 数字化用户, 2019(18).
        [3]范清华. 火力发电厂汽轮机系统运行中存在的问题与应对措施分析[J]. 区域治理, 2018, 000(045):209.