中圖分類號：TK26 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）46-0045-01

大機組參與調峰運行，由于起動頻繁或大幅度負荷變動，要承受劇烈的溫度變化和交變應力，從而縮短使用壽命。參與調峰還要求機組在一些特殊工況下長時間運行，對機組的安全和經(jīng)濟運行帶來不利的影響。根據(jù)火電機組調峰運行方式，分析調峰運行對汽輪機輔助設備的影響。

一、給水泵

機組經(jīng)常降負荷運行或頻繁啟、停，運行條件非常苛刻，要求給水泵不僅能在負荷大幅度變化的條件下穩(wěn)定運行，而且能長期承受頻繁啟停過程中因壓力和溫度急劇變化而產(chǎn)生的熱沖擊，要求給水泵不僅具有良好的性能，而且具有更高的可靠性。機組頻繁起停和長時間低負荷運行，對給水泵的不利影響主要表現(xiàn)在以下方面。

1、熱應力的變化導致壽命損耗

當機組停運后，因給水泵的質量很大，其熱容量比管道大得多，在未完全冷卻之前，泵體的 溫度高于管道；熱態(tài)起動時，管道內溫度較低的水流入給水泵將產(chǎn)生熱沖擊，使泵體產(chǎn)生熱應力。葉輪表面和泵殼內壁產(chǎn)生拉應力。在機組升負荷過程中，除氧器中的壓力和溫度隨之升高，高溫的水流入低溫的泵體內，將產(chǎn)生熱沖擊，在葉輪表面和泵殼內壁產(chǎn)生壓應力，因此，在熱態(tài)起停過程中，水泵承受的是交變應力，必將導致水泵的壽命損耗。

2、汽蝕損傷加快

在機組低負荷運行時，通常需要停運一臺給水泵，此時因除氧器中壓力下降，溫度也降至較 低的水平，管道中積存的溫度較高的水將有一部分蒸發(fā)，使汽水混合物流入泵內、葉輪中發(fā)生兩相流，將會引起汽蝕和水錘現(xiàn)象，同時還會引起水泵振動，甚至發(fā)生動靜部分摩擦。

3、熱撓曲

在正常運行工況下，給水泵的水溫約在130～220 ℃之間，當機組因調峰停運后，泵內的存水冷水沉到泵的底部，導致泵體上下產(chǎn)生溫差，上部溫度較高，下部較低，使泵體和轉子向上拱曲變形。這種熱撓曲現(xiàn)象，一般要在停運6 h后才會逐漸消除。

為了消除給水泵的熱變形，對于由汽輪機驅動的給水泵，汽輪機通常具有盤車設備，應進行連續(xù)盤車，在不具備盤車條件時，可在起動前對水泵進行預熱，以減小對水泵的熱沖擊。

4、給水泵可靠性

負荷頻繁大幅度變化對給水泵可靠性的影響主要表現(xiàn)在以下四個方面。

一是給水泵的殼體。大容量給水泵在啟、?；蚬r突然變動時，壓力和溫度將發(fā)生劇烈變化，因而泵體也會產(chǎn)生很大的溫度應力和不均勻熱變形，甚至使轉子與殼體之間同心度受到破壞。

二是轉子振動。隨著機組容量的不斷增大，鍋爐給水泵也在向大容量和高轉速方向發(fā)展。與此同時，振動在給水泵的各種事故中占有的比例越來越大。導致振動的原因非常復雜，有設計制造方面的原因，也有安裝運行方面的原因。

另外，降負荷運行的機組給水泵經(jīng)常需要在低流量工況下運行，這時容易產(chǎn)生汽蝕和壓力脈動，并且往往會因此而引起泵體和管路振動。

三是軸封型式。鍋爐給水泵的軸封型式大致分為接觸式和非接觸式兩類，前者包括壓蓋 填料密封和機械密封，后者包括節(jié)流襯套迷宮密封和浮動環(huán)密封。

節(jié)流襯套迷宮密封以凝結水作為密封水，密封水量的控制有溫度控制和壓力控制兩種方式。溫度控制方式是調整密封水量以控制泄漏水溫度在60 ℃左右，這時密封水不進入泵內；壓力控制方式是控制密封水的注入壓力，使它比泵的吸入壓力高0.1 MPa左右，這時密封水進入泵內。負荷頻繁大幅度變動的機組，給水泵暖泵次數(shù)較多，宜采用溫度控制方式以提高暖泵效率。

四是壓力脈動。當泵的流量降低到某一程度時，泵內流動就開始紊亂，主要是在泵葉輪的進出口處出現(xiàn)二次回流。當這些回流混合時將產(chǎn)生很強的喘流，往往引起泵體和吸入管路振動，甚至會在吸入側引起強烈的液柱喘振。

二、除氧器

滑壓運行的除氧器，兩班制運行和大幅度改變負荷都會使殼體產(chǎn)生內外壁溫差和熱應力，在起停和負荷波動過程中，除氧器殼體和水箱都將承受交變應力，這種交變應力在腐蝕介質的作用下將會產(chǎn)生腐蝕疲勞，從而造成除氧器和水箱的壽命損耗。

近年來，國內外除氧器腐蝕裂紋問題都普遍存在。造成除氧器裂紋的原因，除材質和焊接因素外，腐蝕疲勞也是一個重要的因素。

為加強除氧器水箱的剛度，在水箱內部設置的三角支撐架，在工況變動時約束了水箱的變形，將會增加水箱的內應力，因此，國外已用加大箱體壁的辦法提高水箱的剛度，而盡量避免采用內撐結構。

為了減少除氧器的疲勞損傷，提高使用壽命，可采用如下的一些技術措施：一是注意停用保護，控制水溫變化。二是控制水箱中水的pH值，并保持在8.5～9.6的范圍內。三是控制補給水的離子電導率，使其保持在規(guī)定的范圍內。四是控制機組負荷變化率，尤其是降負荷過程，一般情況下要求機組的負荷變化率不超過3%/ min。五是注意加強無損探傷檢驗。六是選用合適的材料和工藝進行內壁涂鍍，并防止在運行中脫落。七是選用可焊性較好的材質，改進除氧器的結構設計，減小水箱的內應力。

三、高壓加熱器

高壓加熱器在起停和負荷變化時產(chǎn)生的熱應力主要發(fā)生在管板上。正常運行中管板上的熱應力，主要是由于給水溫度在加熱器中的升高在進出口側形成的溫差所引起的。管板上應力的大小取決于該項溫差的大小。滿負荷運行時，給水溫度升高約25～40 ℃，當汽機旁路投入運行時，因加熱器與再熱汽聯(lián)通，給水溫升可達到60～120 ℃。此外由于高壓加熱器蒸汽和凝結水之間溫度和放熱系數(shù)的不同，可在管板汽側引起附加應力。

在高壓加熱器投運的過程中，由于加熱器入口溫度突出升高，將會在管板上產(chǎn)生熱沖擊。在冷態(tài)起動時加熱器水室與給水箱水溫之差可達80～100 ℃，在起動時同樣會產(chǎn)生熱沖擊。

當高壓加熱器滿負荷運行時，如遇給水泵掉閘，備用給水泵自動投運，給水泵和管道中的低 溫水進入加熱器水室將會造成嚴重的熱沖擊。

在機組的起動和停機、大幅度負荷波動等過渡工況下，高壓加熱器管板的進水側是溫度突變 的劇烈部位，并產(chǎn)生瞬態(tài)熱應力。因此投運與解列或增負荷與降負荷時的熱應力符號相反，所以管板承受的交變應力，從而導致管板的壽命損耗，疲勞裂紋將首先在應力最大部位的出水側管板直徑通道兩端管孔邊緣和入水側鄰近管孔中心的管孔邊緣處產(chǎn)生。

為了保證高壓加熱器熱應力及疲勞壽命損耗限定在允許的范圍之內，可采取如下的一些技術措施。

1、適當控制溫度變化率

冷態(tài)起動或工況變化時，溫度變化率一般應限制在38 ℃/h，特殊情況下溫度變化率可達到93 ℃，不宜再高。當溫度突變50 ℃時，管板上的最大集中應力約為300 MPa，已接近管板材料的屈服極限。

在加熱器啟動時，溫度尚未達到給水溫度之前，可打開給水出口旁路閥，按選定的溫升速率監(jiān)視加熱器的溫升，當達到給水溫度并且穩(wěn)定后，再打開給水出口閥以免發(fā)生水擊。

2、保持加熱器排汽暢通

在加熱器啟動時，要保證排氣暢通，將加熱器內非凝結氣體排出，是保證加熱器正常工作的重要條件。加熱器內如有非凝結氣體聚集，不但會降低加熱器效率、而且還會加快部件的腐蝕。

監(jiān)視加熱器終端溫差，可以判斷排氣是否暢通。但是當加熱器超負荷、管束泄漏或結垢時也會引起終端溫差增大，應予具體分析對待。

3、避免加熱器超負荷運行

加熱器在超負荷工況運行時，蒸汽和給水都會加大加熱器的工作壓力，縮短加熱器的使用壽命。如兩臺并聯(lián)的加熱器一臺停運時，另一臺將會嚴重的超負荷，這種工況應當避免。

4、注意加熱器停用保護

當加熱器短時間停運時，應使汽側充滿蒸汽，水室內的給水應保持適當?shù)膒H值。

當加熱器長時間停運時，應在完全干燥后在汽側充入干燥的氮氣，以防止停運后的腐蝕，延長加熱器的使用壽命。

作者簡介

王海琴，供職于匯流河發(fā)電廠，紀委書記、工會主席。endprint