发电厂汽机运行的维护要点与措施探讨

钟鑫良

广东拓奇电力技术发展有限公司，广东东莞 529822

火力发电是当前国内主要的发电方式之一。火电厂的汽轮机组属于一个整体，其运行原理就是利用锅炉燃烧器将煤的化学能转变为蒸汽动能，蒸汽经由喷嘴进入到汽轮机组中带动设备运转，最终转换成机械能，达到发电目标。对于火电厂来说，汽机对整个发电过程有着直接影响，其运行状态在很大程度上决定着生产效率。因此，加强发电厂汽机运行的维护具有重要意义。文章主要探讨发电厂汽机运行的维护要点与优化措施。

1 火力发电厂汽轮机工作原理

汽轮机的盘车装置有着较为复杂的工作原理，链条通过电机的带动作用实现转动，然后齿轮相互配合，向汽轮机大轴盘车传递动力。现阶段，汽轮机的盘车装置主要分成两种模式，即自动投入与手动投入。前者的工作原理为：助油泵可以产生一定油压，当油泵开启时，在出油压力上升至某一数值后会有启动信号出现，盘车控制台在接收在这一信号时就会打开电磁阀带点，由此产生一定动力，当该动力超出盘车的弹簧阻力时，齿轮就开始运转，大盘车齿轮受带动作用开始转动；后者的工作原理与前者类似，但在工艺上更为简单。助油泵产生的油压达到一定数值后产生启动信号，盘车控制室在接收到这一信号时，通过人工转动拐臂杠杆，杠杆在旋转至某一角度后实现齿轮运动，在齿轮运转的情况下，大轴盘车的齿轮也开始运动。对于工作状态下的汽轮机，如果盘车自身运转时产生的扭力小于其齿轮受到的气压数值，盘车的大轴齿轮和其余齿轮之间就会有一个相反力产生，二者相互分离，以此平衡汽轮机盘车装置的连杆及各个齿轮。

1.1 级的工作原理

在汽轮机的级内部，蒸汽能量会转变为机械能，据此可将汽轮机的级分成速度级、冲动级与反动级这三种。速度级的工作原理为：喷嘴中的蒸汽受热后膨胀，对膨胀后产生的动能进行分次利用。动叶通常有两列；冲动级的工作原理为：喷嘴中的蒸汽受热后膨胀，由于喷嘴流道的截面积会慢慢变小，蒸汽运动速度越来越高，其产生的动能也越来越大。相较于冲动级，反动级的动叶、静叶内部蒸汽都会产生膨胀。在这种反动作用下，动叶流道内部的蒸汽流动速度、流动性能等均有所提升。理论上看来，在条件相同的情况下，双列速度级的做功能力约等于冲动级的3～4倍、反动级的6～8倍。如果汽轮机组中无法使用多级汽轮机，当蒸汽等熵焓降比普通的冲动级（反动级）能够利用的有效限度更大时，选用速度级[2]。

1.2 多级汽轮机原理

由于单级汽轮机对等熵焓降的有效利用值较小，因此发电厂通常使用多级汽轮机，以此实现等熵焓降有效利用值的提升。相较于单级汽轮机，多级汽轮机具备以下两个突出特点：第一，运行阶段的汽轮机在特定条件下，下一级能有效利用上一级的余速损失；第二，每级的等熵焓降总和要比汽轮机整体等熵焓降大，并且其比值大于1。基于以上因素可以得知，多级汽轮机的总内效率要比每级平均内效率高出很多。

2 发电厂汽机运行的维护要点与优化措施

2.1 汽轮机的运行现状

要想对汽轮机组的经济性能进行有效改善，可分别从汽轮机组的设计环节、制作环节及安装环节入手，对其运行效率进行优化。汽轮机组的运行成本往往取决于其运行状态，如果在汽轮机运行过程中没有意外情况，并且所有的数值指标都在规定要求内，不会对机组运行的经济性造成很大影响；如果汽轮机组在运行阶段的数值指标超出规定要求，不仅增加生产成本，更重要的是影响生产安全。

针对机组散热损失、端差以及给水旁路来说，如果系统的回热加热器无法满足其正常运行的要求，火电机组在运行时需要回热加热器系统的相关部件参与，一旦回热加热器出现故障，可能引发许多问题。例如：如果加热器旁路门密闭不严造成泄露问题，可能会导致加热器系统由旁路进水，导致火电机组的正常运行受到很大影响，进而降低汽机机组的热经济性能；如果加热器的上端差过大，会降低其出水温度，导致这一级的抽气量大大减少，从而增加高一级加热器的抽气量。反之，如果加热器的下端差过大，这一级抽气量就会显著增加，从而减少低一级加热器的抽气量；在切除加热器之后，相较于规定的给水温度，此时给水泵输出水的温度会明显降低，从而大幅度降低系统循环的平均吸热温度，严重影响循环效率。一旦加热器旁路出现泄漏问题，泄漏程度越严重，机组运行的经济性能越低。相较于小旁路泄漏，大旁路泄漏会造成更大影响。此外，如果利用疏水泵作为加热器疏水的切换方式，在缺乏疏水备用泵的情况下，一旦疏水泵出现故障问题，疏水会向加热器中流动，不仅如此，故障状态下的疏水泵可能导致疏水向凝汽器中直接排入，这些都会对机组的正常运行造成不利影响[3]。

2.2 汽轮机运行的维护要点与优化措施

第一，优化凝汽器真空抽气系统。抽气设备的选择要考虑实际情况，优化真空抽气系统。对汽轮机排放的蒸汽进行处理，使其凝结成水后再次提供给锅炉使用，并将抽气设备设置在排气处，确保其维持在真空状态，这就是凝结器真空抽气系统的主要功能。在机组运行过程中，要求凝汽器内部处于必须处于真空状态。作为汽轮机辅机的重要组成，凝汽器真空抽气系统属于一个整体，直接影响到机组运行效率和运行安全。机组的启动、运行以及停机都离不开抽气设备，以此确保凝汽器内部的真空状态不受破坏。喷射式真空抽气器是一种动量传输泵，通过文丘里效应所产生的高速射流，将气体向出口输送，按照使用介质的差异，喷射式真空抽气器主要分为三种，包括液体喷射真空泵、气体喷射真空泵以及蒸汽喷射真空泵，其分别利用压力水、非可凝性气体以及压力蒸汽作为动力，在工作原理上具有很大的相似性。部分发电厂通过水环真空泵抽取真空，其应用效果更好。原有的抽气系统设备经常出现故障问题，如果真空系统大量漏气，往往会导致水环真空泵出现过载问题，破坏整个汽机机组。在该系统进行优化时，应当确保凝结器内部维持在真空状态，以此实现机组运行效率的提升，保证运行安全，减少运行成本。优化后的抽气系统能够实现发电厂热力循环效率的有效提升，现阶段已经得到了较为普遍的应用。

第二，优化回热加热器。在汽机机组运行过程中，回热加热器发挥着不可替代的作用。随着科学技术的进步，回热加热器系统也越来越完善，工作效率较之以前有了很大提升。优化后汽轮机在抽气能级上存在一定差异，能级会随着能力的增加而增加。通过优化回热系统提高汽轮机内部抽气的做功效率，优化内容包括加热器的抽气压力损失、下端差以及上端差。优化后的回热加热器系统能够有效改善汽轮机的运行状态，提高机组运行效率。

第三，优化给水泵。定速给水泵是原有电动给水泵的运行方式，主要是通过调节锅炉给水阀实现运行。在这种情况下，一旦机组处于低负荷运行状态，会导致较大的阀门节流损失。给水泵的变速调节原理为：对水泵转速进行调整，能够将水泵的性能曲线改变，当管路曲线不改变时，对工作点进行调整，以此优化给水泵的运行方式，以变速调节代替定速调节，无需利用给水调节阀实现给水流量的改变，尤其是在低负荷运行状态下，具有显著的节能功效。此外，这种调节方式还能实现气动泵组运行成本的节约，具备良好的经济性。

2.3 发电厂汽轮机的发展趋势

随着社会经济不断发展，汽轮机在发电厂得到了普遍应用，不但有效提高了发电厂的生产效率，而且推动了整个电力行业发展。目前电力行业已经将研究重点放在了大型汽轮机组的研制和开发上，尤其是末级叶片的加长。针对汽轮机的研究工作，另一重要目标是实现其热效率的提升，其研究内容包括二次再热、更高的蒸汽参数、调峰机组的研究等。利用新材料、新技术与新工艺改善汽轮机性能，设计出效率更高、运行成本更低、生产更安全的汽轮机，并将其推广应用到电力行业中，以此满足人们的生产生活对电力资源的需求，实现国民经济可持续发展。

3 结语

综上所述，社会经济的发展带动了电力行业发展。近年来，国内对电能需求量越来越大，能源紧缺局面也越来越严重。在这种情况下，提高能源利用效率进行发电，已经成为电力行业研究的重点。因此，优化当前汽轮机发电方式、提高其发电效率具有重要意义。发电厂应当认真研究机械设备，包括凝汽器、回热加热器以及给水泵等，采取有效措施进行设备优化，尽可能提高汽轮机组的生产效率，在满足当前电力需求的基础上，有效实现能源节约，缓解能源压力。