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火力发电厂汽轮机系统运行中存在的问题

作者：张志华

来源：《科技风》2017年第18期

摘要：在我国能源开发和利用中，火力发电在能源的利用方面得到了充分的发挥，在一些地区有很大的规模。火力发电的普及为我们的生活带来了便利，同时，火力发电过程中出现的问题，也一直困扰着火力发电事业的发展。火力发电的主要组成部分汽轮机系统的工作运转状况直接影响着火力发电的能力和效率。解决好火力发电汽轮机系统出现的问题，是提高发电效率的最佳途径。

关键词：火力发电厂；汽轮机系统；问题；措施

火力发电已经在世界各个国家很普及了，我国的火力发电事业在很早以前就开始开发与利用。近些年来，随着经济的高速发展，人们生活和生产用电量越来越大，许多新型的生产工序都离不开电力，生活里家用电器的用电更加频繁，人们的生产和生活都不能没有电力的支持，这就要求电力供给部门每时每刻做到用电的保证，而火力发电系统里的汽轮机组是其中最为重要的设备，对汽轮机组出现的问题进行总结，分析影响因素并进行解决，才能更好地保障汽轮机机组的安全稳定运行，保障其发电能力和效率，满足人们生产和生活的需要。 1 火力发电厂汽轮机系统概述

火力电厂是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水形成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。其分类有：按燃料分燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、余热发电厂、以垃圾及工业废料为燃料的发电厂。 汽轮机系统在火力发电过程中是将热能和热蒸汽能转化成发电机组中转子转动的机械能。汽轮机一般由高压缸、中压缸、低压缸组成，部分机组高中压缸为合缸结构。汽轮机一般设计有几级抽汽，用于加热器、除氧器加热，或用于抽汽供热。凝汽式汽轮机排汽进入凝汽器凝结成水，循环使用；背压式汽轮机排汽直接供热用户使用，不进入凝汽器。汽轮机辅助系统主要有：凝结水系统、给水系统、冷却水系统、真空系统、抽汽回热系统、轴封系统、润滑油系统、调节保安系统等。

2 火力发电厂汽轮机运行中存在的问题 2.1 汽轮机超速

汽轮发电机组是在高速下工作的精密配合的机械设备，汽轮机运转转速高达3000r/min，汽轮机作为原动机具有强大的动力矩。在运行中调节系统一旦失灵，就可能使汽轮机转速急剧升高，转子零件的应力将达到不允许的数值。这种情况的出现可能使叶片甩脱、轴承损坏、转

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子断裂，甚至整个机组报废。因此，汽轮机超速是对人身安全和设备危害极大的恶性事故。为了防止汽轮机超速，在设计时应该考虑多道保护措施，并进行定期试验。 2.2 影响汽轮机真空系统因素

真空系统的功能是在机组启动时，将凝汽器、各加热器等系统内的空气抽出，以达到机组启动时所需的真空值，为汽机冲转创造条件。在机组正常运行时，抽出凝汽器中一些不凝结气体及外界漏入的少量空气，以维持凝汽器的真空值。因此真空系统对于汽轮机组的正常稳定运行起着重要的作用。

在汽轮机真空水泵的工作过程中，若出现内部水温过高，就会引起真空泵抽气量减小，导致真空泵出力不足，真空度下降。而当外界环境温度较高时，循环水温也会随之升高，从而对凝汽器的吸热量和蒸汽的冷凝温度带来较大的影响，提高了排汽压力，从而造成凝汽器真空度的下降。另外，真空系统泄漏是导致汽轮机凝汽器真空度下降的主要原因。真空系统的严密性涉及的系统较多，包括真空系统、疏水系统、旁路系统、凝结水系统、轴封系统、抽汽回热系统等，机组运行过程中可能会出现泄漏情况，所以需要快速的查找泄漏点，消除泄漏对真空系统的影响。真空系统的泄漏点可能有：凝结水泵机封、凝汽器液位计法兰、凝汽器不锈钢管、疏水扩容器、真空破坏阀、加热器排空管、疏水管道及阀门等。 2.3 汽轮机大轴受压变形

汽轮机组的运转是指汽轮机轴连接的叶片和发电机转子一起转动，实现了电能的产生的。而汽轮机组的转子时刻都在受到不同运转状况的推力的作用。因而，汽轮机大轴受压变形会对转子的运转产生影响。轻者产生轴向或径向共振，甚至会导致汽轮机组的严重损毁。汽轮机大轴所受到的压力来自许多的工况，当热蒸汽推动叶片时，对轴承产生了反向作用力，大轴承载的径向压力增大。造成大轴径向的变形。当汽轮机内部的热蒸汽膨胀时，对汽轮机的大轴产生轴向压力，造成大轴的轴向的变形。也加大轴承密封的负荷承载。由此可知，汽轮机大轴的选材非常关键，要有耐高温和抗磨损的能力，它直接影响着机组的总体运转效果。 3 火力发电厂汽轮机的优化运行措施 3.1 汽轮机超速的应对措施

汽轮机超速的应对措施应该以预防和检查为主。主要措施有：润滑油、抗燃油油质定期化验，油质合格；运行中检查机组重要运行监视表计，尤其是转速表等显示正确；各种超速保护均应正常投入运行，超速保护不能可靠动作时，禁止机组运行；主汽门、调速汽门无卡涩，调节部件等无卡涩；调节系统工作正常，能维持汽轮机在额定转速下稳定运行；定期按要求进行汽门关闭时间测试、抽汽逆止门关闭时间测试、汽门严密性试验、超速保护试验（OPC超速、电超速、机械超速）、阀门活动试验，试验合格，危机遮断器动作转速满足要求等。 3.2 优化火力发电厂的真空系统

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在运行过程中对汽轮机真空下降的影响因素有很多，所以要想一些有效可行的应对措施。真空装置设备在火力发电厂中要进行检查和维护，需检查的项目有：润滑油油位是正常；真空泵及电机轴承振动、温度是否正常；泵体运行声音是否正常；水温及冷却器投运是否正常，分离器水位是否正常等。若真空泵分离器液位异常，则需手动进行调节，将水位调整至正常水位，然后投入补水调节阀，观察水位控制效果。若真空泵水温过高，则需检查冷却器投运是否正常，测定冷却器工作水、冷却水进、出口水温，若工作水出口水温偏高，则为冷却器堵塞，需检查清理。

当真空系统严密性不好时，要进行仔细分析，进行真空系统的严密性检查，逐个可疑点进行排除，直至查到泄漏点，并对泄漏点进行处理。循环水运行过程中要注意监视循环水泵的运行状态，循环水池水位，凝汽器循环水进、出口温度，夏季运行时，环境温度高，循环水温也会相应增加，要加强循环水的补水，保证循环水量满足凝汽器要求，加强对循环水的水质监督和换水工作，保证循环水水质合格，减少岁凝汽器内不锈钢管的影响。机组运行过程中，尤其是启停机时对轴封压力的调节，轴封压力应保持在一定的范围内，当压力过低时，可增大轴封汽源，保证轴封压力。

根据凝汽器的使用年限和工作状况，定期进行真空泵及凝汽器的检修和部件更换，保证凝汽器的出力，以满足机组运行的真空要求。 3.3 大轴变形故障的应对措施

对于汽轮机大轴变形的应对措施：一是汽轮机启动前要进行盘车的投运试验，手动和自动投运正常，盘车电机电流正常，机组启动前盘车运行时间满足要求；二是在机组停机后，若发现转子盘不动，此时严禁强行盘车，以免造成其他部件的更严重的损坏；三是根据汽轮机运行的工作情况同仪表的指示相结合进行分析，如果判断出机组已经发生了比较严重的故障应当果断停机，并记录下停机的时间；四是机组发生严重故障停机后，考虑下次重新启动之前，应先进行揭缸检查。

3.4 优化抽汽回热系统

抽汽回热系统是现代火电厂中用来提高热经济性的主要系统，它运行性能的好坏将关系到整个机组的热经济性能的发挥。因此抽汽回热系统的优化也是火电厂运行优化的重要组成部分。抽汽回热系统的优化主要由以下几个方面：

1）优化疏水管道和疏水阀。根据加热器运行时水温情况和加热器抽汽量对不满足疏水要求的加热器的疏水管道和疏水阀进行优化。 2）优化高、低加热器抽空气管道的布置。

3）根据疏水泵的运行状态和疏水情况，可优化疏水泵管道的接口位置及疏水泵冷却水源，以提高疏水泵的出力和疏水效果。