鐘鑫良

廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司，廣東東莞 529822

火力發(fā)電是當前國內(nèi)主要的發(fā)電方式之一。火電廠的汽輪機組屬于一個整體，其運行原理就是利用鍋爐燃燒器將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麆幽埽羝?jīng)由噴嘴進入到汽輪機組中帶動設(shè)備運轉(zhuǎn)，最終轉(zhuǎn)換成機械能，達到發(fā)電目標。對于火電廠來說，汽機對整個發(fā)電過程有著直接影響，其運行狀態(tài)在很大程度上決定著生產(chǎn)效率。因此，加強發(fā)電廠汽機運行的維護具有重要意義。文章主要探討發(fā)電廠汽機運行的維護要點與優(yōu)化措施。

1 火力發(fā)電廠汽輪機工作原理

汽輪機的盤車裝置有著較為復(fù)雜的工作原理，鏈條通過電機的帶動作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，然后齒輪相互配合，向汽輪機大軸盤車傳遞動力?，F(xiàn)階段，汽輪機的盤車裝置主要分成兩種模式，即自動投入與手動投入。前者的工作原理為：助油泵可以產(chǎn)生一定油壓，當油泵開啟時，在出油壓力上升至某一數(shù)值后會有啟動信號出現(xiàn)，盤車控制臺在接收在這一信號時就會打開電磁閥帶點，由此產(chǎn)生一定動力，當該動力超出盤車的彈簧阻力時，齒輪就開始運轉(zhuǎn)，大盤車齒輪受帶動作用開始轉(zhuǎn)動；后者的工作原理與前者類似，但在工藝上更為簡單。助油泵產(chǎn)生的油壓達到一定數(shù)值后產(chǎn)生啟動信號，盤車控制室在接收到這一信號時，通過人工轉(zhuǎn)動拐臂杠桿，杠桿在旋轉(zhuǎn)至某一角度后實現(xiàn)齒輪運動，在齒輪運轉(zhuǎn)的情況下，大軸盤車的齒輪也開始運動。對于工作狀態(tài)下的汽輪機，如果盤車自身運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的扭力小于其齒輪受到的氣壓數(shù)值，盤車的大軸齒輪和其余齒輪之間就會有一個相反力產(chǎn)生，二者相互分離，以此平衡汽輪機盤車裝置的連桿及各個齒輪。

1.1 級的工作原理

在汽輪機的級內(nèi)部，蒸汽能量會轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，據(jù)此可將汽輪機的級分成速度級、沖動級與反動級這三種。速度級的工作原理為：噴嘴中的蒸汽受熱后膨脹，對膨脹后產(chǎn)生的動能進行分次利用。動葉通常有兩列；沖動級的工作原理為：噴嘴中的蒸汽受熱后膨脹，由于噴嘴流道的截面積會慢慢變小，蒸汽運動速度越來越高，其產(chǎn)生的動能也越來越大。相較于沖動級，反動級的動葉、靜葉內(nèi)部蒸汽都會產(chǎn)生膨脹。在這種反動作用下，動葉流道內(nèi)部的蒸汽流動速度、流動性能等均有所提升。理論上看來，在條件相同的情況下，雙列速度級的做功能力約等于沖動級的3～4倍、反動級的6～8倍。如果汽輪機組中無法使用多級汽輪機，當蒸汽等熵焓降比普通的沖動級（反動級）能夠利用的有效限度更大時，選用速度級[2]。

1.2 多級汽輪機原理

由于單級汽輪機對等熵焓降的有效利用值較小，因此發(fā)電廠通常使用多級汽輪機，以此實現(xiàn)等熵焓降有效利用值的提升。相較于單級汽輪機，多級汽輪機具備以下兩個突出特點：第一，運行階段的汽輪機在特定條件下，下一級能有效利用上一級的余速損失；第二，每級的等熵焓降總和要比汽輪機整體等熵焓降大，并且其比值大于1。基于以上因素可以得知，多級汽輪機的總內(nèi)效率要比每級平均內(nèi)效率高出很多。

2 發(fā)電廠汽機運行的維護要點與優(yōu)化措施

2.1 汽輪機的運行現(xiàn)狀

要想對汽輪機組的經(jīng)濟性能進行有效改善，可分別從汽輪機組的設(shè)計環(huán)節(jié)、制作環(huán)節(jié)及安裝環(huán)節(jié)入手，對其運行效率進行優(yōu)化。汽輪機組的運行成本往往取決于其運行狀態(tài)，如果在汽輪機運行過程中沒有意外情況，并且所有的數(shù)值指標都在規(guī)定要求內(nèi)，不會對機組運行的經(jīng)濟性造成很大影響；如果汽輪機組在運行階段的數(shù)值指標超出規(guī)定要求，不僅增加生產(chǎn)成本，更重要的是影響生產(chǎn)安全。

針對機組散熱損失、端差以及給水旁路來說，如果系統(tǒng)的回?zé)峒訜崞鳠o法滿足其正常運行的要求，火電機組在運行時需要回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)的相關(guān)部件參與，一旦回?zé)峒訜崞鞒霈F(xiàn)故障，可能引發(fā)許多問題。例如：如果加熱器旁路門密閉不嚴造成泄露問題，可能會導(dǎo)致加熱器系統(tǒng)由旁路進水，導(dǎo)致火電機組的正常運行受到很大影響，進而降低汽機機組的熱經(jīng)濟性能；如果加熱器的上端差過大，會降低其出水溫度，導(dǎo)致這一級的抽氣量大大減少，從而增加高一級加熱器的抽氣量。反之，如果加熱器的下端差過大，這一級抽氣量就會顯著增加，從而減少低一級加熱器的抽氣量；在切除加熱器之后，相較于規(guī)定的給水溫度，此時給水泵輸出水的溫度會明顯降低，從而大幅度降低系統(tǒng)循環(huán)的平均吸熱溫度，嚴重影響循環(huán)效率。一旦加熱器旁路出現(xiàn)泄漏問題，泄漏程度越嚴重，機組運行的經(jīng)濟性能越低。相較于小旁路泄漏，大旁路泄漏會造成更大影響。此外，如果利用疏水泵作為加熱器疏水的切換方式，在缺乏疏水備用泵的情況下，一旦疏水泵出現(xiàn)故障問題，疏水會向加熱器中流動，不僅如此，故障狀態(tài)下的疏水泵可能導(dǎo)致疏水向凝汽器中直接排入，這些都會對機組的正常運行造成不利影響[3]。

2.2 汽輪機運行的維護要點與優(yōu)化措施

第一，優(yōu)化凝汽器真空抽氣系統(tǒng)。抽氣設(shè)備的選擇要考慮實際情況，優(yōu)化真空抽氣系統(tǒng)。對汽輪機排放的蒸汽進行處理，使其凝結(jié)成水后再次提供給鍋爐使用，并將抽氣設(shè)備設(shè)置在排氣處，確保其維持在真空狀態(tài)，這就是凝結(jié)器真空抽氣系統(tǒng)的主要功能。在機組運行過程中，要求凝汽器內(nèi)部處于必須處于真空狀態(tài)。作為汽輪機輔機的重要組成，凝汽器真空抽氣系統(tǒng)屬于一個整體，直接影響到機組運行效率和運行安全。機組的啟動、運行以及停機都離不開抽氣設(shè)備，以此確保凝汽器內(nèi)部的真空狀態(tài)不受破壞。噴射式真空抽氣器是一種動量傳輸泵，通過文丘里效應(yīng)所產(chǎn)生的高速射流，將氣體向出口輸送，按照使用介質(zhì)的差異，噴射式真空抽氣器主要分為三種，包括液體噴射真空泵、氣體噴射真空泵以及蒸汽噴射真空泵，其分別利用壓力水、非可凝性氣體以及壓力蒸汽作為動力，在工作原理上具有很大的相似性。部分發(fā)電廠通過水環(huán)真空泵抽取真空，其應(yīng)用效果更好。原有的抽氣系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障問題，如果真空系統(tǒng)大量漏氣，往往會導(dǎo)致水環(huán)真空泵出現(xiàn)過載問題，破壞整個汽機機組。在該系統(tǒng)進行優(yōu)化時，應(yīng)當確保凝結(jié)器內(nèi)部維持在真空狀態(tài)，以此實現(xiàn)機組運行效率的提升，保證運行安全，減少運行成本。優(yōu)化后的抽氣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電廠熱力循環(huán)效率的有效提升，現(xiàn)階段已經(jīng)得到了較為普遍的應(yīng)用。

第二，優(yōu)化回?zé)峒訜崞?。在汽機機組運行過程中，回?zé)峒訜崞靼l(fā)揮著不可替代的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)也越來越完善，工作效率較之以前有了很大提升。優(yōu)化后汽輪機在抽氣能級上存在一定差異，能級會隨著能力的增加而增加。通過優(yōu)化回?zé)嵯到y(tǒng)提高汽輪機內(nèi)部抽氣的做功效率，優(yōu)化內(nèi)容包括加熱器的抽氣壓力損失、下端差以及上端差。優(yōu)化后的回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)能夠有效改善汽輪機的運行狀態(tài)，提高機組運行效率。

第三，優(yōu)化給水泵。定速給水泵是原有電動給水泵的運行方式，主要是通過調(diào)節(jié)鍋爐給水閥實現(xiàn)運行。在這種情況下，一旦機組處于低負荷運行狀態(tài)，會導(dǎo)致較大的閥門節(jié)流損失。給水泵的變速調(diào)節(jié)原理為：對水泵轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，能夠?qū)⑺玫男阅芮€改變，當管路曲線不改變時，對工作點進行調(diào)整，以此優(yōu)化給水泵的運行方式，以變速調(diào)節(jié)代替定速調(diào)節(jié)，無需利用給水調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)給水流量的改變，尤其是在低負荷運行狀態(tài)下，具有顯著的節(jié)能功效。此外，這種調(diào)節(jié)方式還能實現(xiàn)氣動泵組運行成本的節(jié)約，具備良好的經(jīng)濟性。

2.3 發(fā)電廠汽輪機的發(fā)展趨勢

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，汽輪機在發(fā)電廠得到了普遍應(yīng)用，不但有效提高了發(fā)電廠的生產(chǎn)效率，而且推動了整個電力行業(yè)發(fā)展。目前電力行業(yè)已經(jīng)將研究重點放在了大型汽輪機組的研制和開發(fā)上，尤其是末級葉片的加長。針對汽輪機的研究工作，另一重要目標是實現(xiàn)其熱效率的提升，其研究內(nèi)容包括二次再熱、更高的蒸汽參數(shù)、調(diào)峰機組的研究等。利用新材料、新技術(shù)與新工藝改善汽輪機性能，設(shè)計出效率更高、運行成本更低、生產(chǎn)更安全的汽輪機，并將其推廣應(yīng)用到電力行業(yè)中，以此滿足人們的生產(chǎn)生活對電力資源的需求，實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，社會經(jīng)濟的發(fā)展帶動了電力行業(yè)發(fā)展。近年來，國內(nèi)對電能需求量越來越大，能源緊缺局面也越來越嚴重。在這種情況下，提高能源利用效率進行發(fā)電，已經(jīng)成為電力行業(yè)研究的重點。因此，優(yōu)化當前汽輪機發(fā)電方式、提高其發(fā)電效率具有重要意義。發(fā)電廠應(yīng)當認真研究機械設(shè)備，包括凝汽器、回?zé)峒訜崞饕约敖o水泵等，采取有效措施進行設(shè)備優(yōu)化，盡可能提高汽輪機組的生產(chǎn)效率，在滿足當前電力需求的基礎(chǔ)上，有效實現(xiàn)能源節(jié)約，緩解能源壓力。