火力发电厂汽轮机的原理与热工保护的可靠性分析

张旭

摘要：汽轮机作为当前火力发电厂机组的重要组成部分，其运行的可靠性和安全性直接影响着整个机组的稳定运行。本文结合火力发电厂汽轮机的工作原理，对其热工保护的可靠性进行了分析和探讨。

关键词：火力发电厂 汽轮机 原理 热工保护 可靠性

前言

随着经济的发展，社会对于电力的需求不断增加，电力能源在国民经济发展以及人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。为了满足电力市场的需求，火电厂的总装机容量和单机容量不断增大，超临界机组、超超临界机组相继投入使用，对于汽轮机的热工保护也提出了更高的要求。对于工作人员而言，采取合理有效的措施，提高热工保护的可靠性，保障汽轮机的稳定运行，是非常重要的。

1.汽轮机工作原理

汽轮机，是一种能够将蒸汽能量转化为机械动力的旋转式动力机械，也可以称为蒸汽透平，主要是作为发电用的原动机使用，也可以作为驱动设备，直接驱动各种风机、压缩机以及船舶的螺旋桨等。汽轮机的工作原理，主要是将蒸汽热能转换为机械能，当锅炉蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，从而将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。不同工作原理的汽轮机，其最大的差异，就是蒸汽在汽轮机中的能量转换方式不同。与传统的往复式蒸汽机相比，汽轮机中的蒸汽流动是连续、高速的，单位面积中能够通过的蒸汽流量大，因此相对而言，功率较大。大功率的汽轮机可以采用较高的蒸汽压力和温度，因此具备较高的热效率，在火力发电中的作用是十分巨大的。

2.提高汽轮机热工保护可靠性的措施

火电厂的发电机组结构非常复杂，其运行方式也十分繁琐，而且各个部分相互联系，相辅相成，如果其中的任何一个部分出现问题或故障，则整个机组就难以正常运行，甚至陷入瘫痪。因此，热工保护是火力发电机组不可或缺的重要组成部分，提升热工保护的可靠性，对于提升整个发电机组设备的可靠性和安全性而言有着非常重要的意义和作用。热工保护的主要作用，是当机组在启动和运行过程中发生危及设备安全的危险时，使其能自动采取保护或控制，防止事故扩大，保护机组设备的安全。热工保护的动作形式包括报警、连锁、跳闸等，与其他保护措施相比，热工保护的特点包括：①可靠性高。保护系统选择的多为转换环节少、结构简单、工作可靠的检测变速器，如各种压力开关、温度开关等，在任何情况下，保护系统都能够独立工作，不会受到其他因素的影响；②设置切换开关。当保护系统出现故障时，应该能够从投入位置切换到解列位置，以方便进行检修；③宁可误动，不可拒动。当机组出现异常工况和故障时，要求保护系统能够在第一时间采取正确动作，考虑到拒动相比于误动的损失更加严重，因此在对保护系统进行设计时，要完全消除拒动的可能性。如果热工保护系统不可靠，就会造成不堪设想的严重后果，因此对于火电厂热工人员而言，要采取合理有效的措施，确保热工保护的可靠性。

汽轮机热工保护主要包括汽轮机轴向位移、缸胀和差胀保护、超速保护、振动保护、主轴挠度保护和给水加热器保护等。要保障汽轮机热工保护的可靠性，应该采取以下措施：

2.1及时对设备进行革新

在科技发展的带动下，各种设备的技术含量不断提高，新的设备不仅功能更加强大，同时也更能满足实际需求。因此，对于火力发电厂而言，在经济条件允许的情况下，应该对设备进行及时更新换代，替换掉那些使用时间过长或者存在技术隐患的陈旧设备，引入更加先进、更加可靠性的新设备，提升发电机组整体的性能和稳定性，进而保证热工保护系统的效率，确保机组的正常运行。

2.2建立设备试运记录

对于重要的热工保护硬件设备，应该建立相应的试运记录，对其进行跟踪管理。在设备每次投入运行前，要安排专业的技术人员，对硬件设备和卡件等进行全面的检测和校验，确认合格后，才能正常使用，如果发现问题，要及时进行处理，以免造成严重的影响和损失。在实际应用过程中，一些元件即使经过了事先检验，仍然会发生故障，导致设备误动，这主要是由于热控设备相对比较精密，对于安装和运行环境都有着比较严格的要求，很容易受到各种因素的影响，而且部分特殊故障十分隐蔽，很難检测出来。对此，热工人员应该对系统的每一个校验过程进行严格的跟踪记录，以避免事故的发生。

2.3选择可靠的热控元件

在不断的发展过程中，热控自动化技术愈发完善，对于热控元件可靠性的要求也越来越高，选择技术成熟、可靠性高的热控元件，直接关系着整个热工保护系统的可靠性。对于企业管理人员而言，应该充分认识到这一点，不能为了节省投资，而置设备安全于不顾。

2.4定期进行维护管理

为了保证热工保护的可靠性，发电厂管理人员应该安排专人，定期对机组设备进行维护和检修，及时发现设备中存在的隐患，并做好设备的日常保养工作，始终保证设备处于良好的运行状态。同时，对于机组的设计、施工、调试以及检修工作，都要严格把关，利用冗余设计，提升热工保护的硬件质量和软件的自诊断能力，并对设备的工作环境进行改善，切实保证热工保护系统的可靠性和有效性。

3.结语

总而言之，火力发电在我国当前电力产业中占据着相当大的比重，对火力发电厂汽轮机发电机组进行管理，提升热工保护的可靠性，对于整个社会经济的发展而言是十分重要的。发电厂管理人员应该充分了解火电厂汽轮机的工作原理，针对热工保护存在的不足，采取合理有效的措施，提升其可靠性，保障火力发电厂的稳定运行，确保供电安全。

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