王峰

陜西德源府谷能源有限公司，中國·陜西 榆林 719407

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，工業(yè)發(fā)展速度也不斷提升，社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)于電力的需求也不斷提升，這就要求電力企業(yè)要加強(qiáng)電力生產(chǎn)的規(guī)模，以滿足社會(huì)發(fā)展的需要。火電廠作為借助火力進(jìn)行發(fā)電的電力生產(chǎn)企業(yè)，在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要借助汽輪機(jī)這一設(shè)備，所以汽輪機(jī)的質(zhì)量在很大程度上影響電力的生產(chǎn)，要求相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)其的重視。然而實(shí)際的發(fā)展過程中，由于社會(huì)生產(chǎn)力水平的提升，電力的需求不斷增長(zhǎng)，汽輪機(jī)任務(wù)量不斷加重，就導(dǎo)致汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中很容易出現(xiàn)故障，影響電力的生產(chǎn)。在此背景下，就要求火電廠的作業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)的重視，針對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)節(jié)存在的故障進(jìn)行處理，并優(yōu)化其運(yùn)行，以保證汽輪機(jī)功能的順利發(fā)揮。

2 火電廠汽輪機(jī)概述

2.1 汽輪機(jī)的概念

汽輪機(jī)也稱蒸汽透平發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動(dòng)力裝置，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)外做功，汽輪機(jī)是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備。作為由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分兩個(gè)方面組成的設(shè)備，汽輪機(jī)能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，來自鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能[1]。蒸汽在汽輪機(jī)中，以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，便構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機(jī)。

2.2 火力發(fā)電廠中汽輪機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)特點(diǎn)

火電廠的作業(yè)人員要想在實(shí)際的發(fā)展過程中深入了解汽輪機(jī)存在的故障，需要對(duì)汽輪機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行了解，在了解其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地開展優(yōu)化方案，現(xiàn)階段火電廠汽輪機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，汽輪機(jī)可以根據(jù)實(shí)際作業(yè)選擇不同的材料，具有較高的熱經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)在火力發(fā)電廠中主要負(fù)責(zé)為整體發(fā)電系統(tǒng)提供蒸汽，由其將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，這種方式的效果較好而且經(jīng)濟(jì)性很高，可以降低火電廠的發(fā)電成本，也就成為相關(guān)廠家的選擇。然而其時(shí)刻處于負(fù)荷狀態(tài)中，在任務(wù)量不斷加重的背景下，汽輪機(jī)也就很容易發(fā)生磨損等情況，一定程度上影響汽輪機(jī)功能的發(fā)揮。其次，汽輪機(jī)的運(yùn)行過程較為平穩(wěn)，能夠大大降低事故發(fā)生率，運(yùn)行平穩(wěn)也是汽輪機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)之一，實(shí)際的發(fā)展過程中能夠平穩(wěn)的進(jìn)行各種作業(yè)，所以對(duì)其的優(yōu)化也需要加強(qiáng)對(duì)該環(huán)節(jié)的重視。最后是功率較大的特點(diǎn)，因?yàn)槠啓C(jī)包含在回旋范圍之內(nèi)，能夠滿足連續(xù)性工作要求，所以汽輪機(jī)的運(yùn)行功率一般較大。這一特點(diǎn)雖然在很大程度上加快了火電廠的電力生產(chǎn)效率，卻也造成汽輪機(jī)的負(fù)擔(dān)，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)其重視。此外，由于汽輪機(jī)將蒸汽動(dòng)力轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力，該環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，汽輪機(jī)在作業(yè)環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生熱能散失，尤其是在供熱機(jī)組和凝汽式汽輪機(jī)中，其熱量散失更加嚴(yán)重，一定程度上影響作業(yè)的開展，也很容易導(dǎo)致汽輪機(jī)的故障。

2.3 火力發(fā)電廠中汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行原理

針對(duì)汽輪機(jī)故障的研究還需要從其作業(yè)原理入手，汽輪機(jī)作為動(dòng)力轉(zhuǎn)化的設(shè)備，本身的技術(shù)性很強(qiáng)，其運(yùn)行環(huán)節(jié)的問題也就集中于各個(gè)方面，要求相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)其原理的了解，在了解其問題的基礎(chǔ)上可以針對(duì)性地進(jìn)行解決。實(shí)際發(fā)展過程中，由于汽輪機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一種，因此其運(yùn)行過程主要是通過蒸氣轉(zhuǎn)化成的熱能來完成，由此可見其運(yùn)行原理主要是實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換。一方面，作業(yè)過程中蒸汽會(huì)運(yùn)行至汽輪機(jī)的葉片，就導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)部的汽道不斷膨脹，在其不斷加速的狀況下，氣流就會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一種反作用力，推動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將蒸汽轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。另一方面，汽輪機(jī)內(nèi)部的蒸汽從噴嘴流出，當(dāng)通過動(dòng)葉汽道時(shí)，蒸汽將會(huì)變換其運(yùn)動(dòng)流向，對(duì)葉片產(chǎn)生一種沖力，從而推動(dòng)葉輪的旋轉(zhuǎn)，有效形成機(jī)械功，這是汽輪機(jī)的沖動(dòng)作用?；痣姀S作業(yè)過程中，相關(guān)人員需要結(jié)合汽輪機(jī)的作業(yè)原理進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)，以保證其作業(yè)的順利進(jìn)行。

3 火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中存在的問題

汽輪機(jī)作為火力發(fā)電的重要設(shè)備，其質(zhì)量直接關(guān)系到火電廠發(fā)電作業(yè)的進(jìn)行，就要求火電廠的作業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的重視，結(jié)合其作業(yè)對(duì)其存在的隱患進(jìn)行排查，為后續(xù)的治理奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段火電廠汽輪機(jī)的故障主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速問題

火電站作業(yè)過程中，需要持續(xù)不斷地進(jìn)行電力生產(chǎn)，汽輪機(jī)也就時(shí)刻處于作業(yè)狀態(tài)下，作為長(zhǎng)期處于極高速度轉(zhuǎn)動(dòng)狀況下的機(jī)械，汽輪機(jī)的運(yùn)行速率一般在3000 r/min以上，而且推動(dòng)扭矩也很大。在這種狀況下，汽輪機(jī)的電力生產(chǎn)就較為穩(wěn)定，一旦火電廠的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速造成影響，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速過快或者是過慢，很大程度上影響電力的生產(chǎn)。一方面，如果汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速過快，就會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)在短時(shí)間內(nèi)的作業(yè)速度迅速提升，但是汽輪機(jī)的零件有恒定的標(biāo)準(zhǔn)，在作業(yè)效率超過標(biāo)準(zhǔn)的狀況下，設(shè)備零件就很容易出現(xiàn)各種故障，造成轉(zhuǎn)子葉片破碎、軸承破裂以及葉片甩脫等問題，嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)汽輪機(jī)的癱瘓[2]。另一方面，如果汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速不夠，則會(huì)影響汽輪機(jī)的作業(yè)效率，很大程度上影響電力生產(chǎn)的效率。所以實(shí)際的發(fā)展過程中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的變化會(huì)在很大程度上影響火電廠的正常作業(yè)，需要相關(guān)人員加強(qiáng)重視。

3.2 功率問題

功率作為相關(guān)機(jī)械的效率很大程度上決定著機(jī)械的作業(yè)質(zhì)量，汽輪機(jī)作為火電廠重要的電力生產(chǎn)設(shè)備，其功率就對(duì)火電廠有很大的影響，現(xiàn)階段的火力發(fā)電還存在汽輪機(jī)功率過低的問題，制約火電廠電力的生產(chǎn)。一方面，汽輪機(jī)在作業(yè)過程中利用蒸汽推動(dòng)葉片將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力，需要相關(guān)人員保證汽輪機(jī)的密封性以及內(nèi)外壓力才能充分地實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽的利用。然而現(xiàn)階段的汽輪機(jī)作業(yè)環(huán)節(jié)，還存在一些隱患，容易導(dǎo)致火電廠汽輪機(jī)的內(nèi)部和外部損失，一定程度上影響汽輪機(jī)的作業(yè)效率。另一方面，背壓偏高也是導(dǎo)致功率降低的因素之一。針對(duì)使用熱交換來冷卻汽輪機(jī)組排氣的電廠，因?yàn)槔鋮s水塔保護(hù)不良，淋水填充物嚴(yán)重剝落、結(jié)垢，導(dǎo)致冷卻水塔能效低下，凝汽器的最大真空度也降低。而針對(duì)使用壓縮空氣作冷卻熱源來冷凝汽輪機(jī)組排氣的電廠，則因?yàn)楸Ｗo(hù)不良，壓縮后空氣散熱波紋翅片曲面積灰嚴(yán)重，導(dǎo)致背壓不足[3]。在此背景下，就需要相關(guān)人員在實(shí)際的發(fā)展過程中對(duì)功率進(jìn)行控制，以保證設(shè)備功能的正常運(yùn)行。

3.3 設(shè)備質(zhì)量問題

實(shí)際的火電廠汽輪機(jī)作業(yè)過程中，設(shè)備的質(zhì)量問題也是制約其功能發(fā)展的一個(gè)環(huán)節(jié)，首先就是葉片的質(zhì)量問題，現(xiàn)階段汽輪機(jī)常見的葉片形式主要有動(dòng)葉片和靜葉片，由于動(dòng)葉片承擔(dān)任務(wù)較重，所以其出現(xiàn)問題的概率也就較大。汽輪機(jī)作業(yè)環(huán)節(jié)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快，長(zhǎng)時(shí)間處于這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，動(dòng)葉片需經(jīng)受到很大離心力，導(dǎo)致其出現(xiàn)各種故障。而在動(dòng)葉發(fā)生破裂時(shí)也會(huì)使汽輪機(jī)工作受到影響，以此導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)劇烈的振動(dòng)[4]。此外，部分火電廠對(duì)于汽輪機(jī)的質(zhì)量重視程度不足，沒有結(jié)合設(shè)備的使用狀況對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢查，就導(dǎo)致汽輪機(jī)的部分零件在實(shí)際的發(fā)展過程中出現(xiàn)磨損，影響汽輪機(jī)功能的發(fā)揮，嚴(yán)重者還會(huì)造成設(shè)備的損壞，造成作業(yè)人員的安全隱患。

4 火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中的優(yōu)化運(yùn)行措施

由于火電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中還存在一些安全隱患，影響火電站功能的發(fā)揮，就需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的重視，針對(duì)汽輪機(jī)存在的隱患進(jìn)行排查，以保證其功能的順利發(fā)揮。

4.1 轉(zhuǎn)速的控制

火電廠汽輪機(jī)作業(yè)對(duì)于機(jī)械的轉(zhuǎn)速有一定的要求，所以轉(zhuǎn)速就在很大程度上影響汽輪機(jī)的作業(yè)質(zhì)量，需要工作人員加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)速的控制。而在轉(zhuǎn)速的控制方面，現(xiàn)階段的治理方式一般是定期檢查和預(yù)防。首先，工作人員需要定期地對(duì)汽輪機(jī)中抗燃油、潤(rùn)滑劑的品質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，保證油的質(zhì)量能夠滿足汽輪機(jī)的作業(yè)需要；其次，作業(yè)人員還需要及時(shí)地檢查閘門以及氣門的密閉性，一旦發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備出現(xiàn)問題，就需要及時(shí)地進(jìn)行解決，避免故障擴(kuò)大；最后，汽輪機(jī)重要設(shè)備的檢查也是保證轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵，作業(yè)人員需要在實(shí)際的發(fā)展過程中側(cè)重于檢查速度監(jiān)測(cè)儀器是不是可以正常進(jìn)行自動(dòng)顯示，從而對(duì)轉(zhuǎn)速有一個(gè)清晰的認(rèn)知。并且在此基礎(chǔ)上檢測(cè)汽輪機(jī)的調(diào)速氣門、主氣門等是不是出現(xiàn)了卡澀的狀況，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)就需要及時(shí)地進(jìn)行治理，通過設(shè)置超速保護(hù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的控制[5]。

4.2 加強(qiáng)汽輪機(jī)的熱力檢測(cè)

汽輪機(jī)作為利用蒸汽轉(zhuǎn)化進(jìn)行作業(yè)的設(shè)備，運(yùn)行環(huán)節(jié)會(huì)伴隨大量的熱能，所以實(shí)際的作業(yè)環(huán)節(jié)溫度就成為影響設(shè)備的關(guān)鍵，要求工作人員加強(qiáng)對(duì)熱力的檢測(cè)，通過專業(yè)的設(shè)備對(duì)火電廠的汽輪機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)以及作業(yè)質(zhì)量檢測(cè)，然后優(yōu)化其程序。而且在進(jìn)行熱力檢測(cè)的過程中，試驗(yàn)人員需要優(yōu)先分析汽輪機(jī)的熱循環(huán)系統(tǒng)，再結(jié)合整個(gè)熱力試驗(yàn)流程中得出的測(cè)量數(shù)據(jù)，以掌握汽輪機(jī)的額定功率和主要蒸汽機(jī)的額定荷載。這樣一來，相關(guān)人員就能夠深入了解汽輪機(jī)的溫度變化趨勢(shì)以及循環(huán)狀態(tài)，方便后續(xù)的治理。而在上述作業(yè)完畢之后，相關(guān)作業(yè)人員還需要在實(shí)際的發(fā)展過程中科學(xué)合理地記載實(shí)驗(yàn)成果并加以分析，然后計(jì)算出多次實(shí)驗(yàn)的平均值，盡可能地保證計(jì)算數(shù)據(jù)的真實(shí)性和科學(xué)性。

4.3 提升火電廠汽輪機(jī)組的熱效率

隨著城市化進(jìn)程的加快，社會(huì)對(duì)于火力發(fā)電的需求也不斷提升，傳統(tǒng)的汽輪機(jī)作業(yè)方式已經(jīng)難以滿足社會(huì)的發(fā)展需要。再加上汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)節(jié)很容易出現(xiàn)效率受損等問題，影響其功能的發(fā)揮，所以提高汽輪機(jī)的效率就成為火電廠優(yōu)化汽輪機(jī)的主要形式之一[6]。作業(yè)過程中，工作人員需要增加汽輪機(jī)組的初參數(shù)，減少機(jī)組運(yùn)行環(huán)節(jié)的熱排放問題。此外，在與進(jìn)汽溫度的調(diào)節(jié)方向一致的前提下，汽輪機(jī)過高的進(jìn)氣壓強(qiáng)也會(huì)增加排出的氣體濕度，導(dǎo)致設(shè)備的銹蝕，需要作業(yè)人員提高渦輪的氣壓，保證汽輪機(jī)的正常作業(yè)。

4.4 提高設(shè)備工作管理人員的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)

現(xiàn)階段的汽輪機(jī)雖然一定程度上實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)的自動(dòng)化作業(yè)，但是要想對(duì)汽輪機(jī)的作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，依舊需要專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，解決其存在的隱患，所以人員的技術(shù)水平就在很大程度上關(guān)系到優(yōu)化的水平。作業(yè)環(huán)節(jié)，火電廠的管理人員為了保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，需要積極的針對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高操作人員的安全意識(shí)以及技能素養(yǎng)。并且針對(duì)汽輪機(jī)的維護(hù)養(yǎng)護(hù)制定科學(xué)的管理規(guī)范，對(duì)人員的隨機(jī)應(yīng)變能力進(jìn)行培養(yǎng)，定期對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，以保證汽輪機(jī)作業(yè)的正常進(jìn)行。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段社會(huì)的發(fā)展過程中，隨著城市化進(jìn)程的加快，社會(huì)對(duì)于電力的需求也不斷提升，由此推動(dòng)了火電廠規(guī)模的提升。汽輪機(jī)作為火電廠電力生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，直接決定電力生產(chǎn)的質(zhì)量，所以作業(yè)人員就需要加強(qiáng)對(duì)火電廠汽輪機(jī)的重視，結(jié)合火電廠的實(shí)際使用狀況對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行治理，以保證相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行。并且鑒于汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及作業(yè)量的龐大性，相關(guān)人員還需要借助專業(yè)人員培養(yǎng)、加強(qiáng)熱力檢測(cè)、提升熱力效率以及轉(zhuǎn)速控制等手段，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)作業(yè)的優(yōu)化。