电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨李亮

电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨李亮

李亮

京能集团山西漳山发电有限责任公司山西长治046021

摘要：当前，国内的火电机组已经广泛的采用了中间再热的回热循环系统，用以提高火电机组的热效率，降低机组的供电标煤耗。加热器是目前汽轮机系统中不可缺少的重要附属设备，他主要分为混合式和表面式两种，电厂中的除氧器就属于混合式加热器，高压加热器和低压加热器属于表面式加热器。本文主要对电厂集控运行中汽轮机运行优化策略进行了简要的分析，以供参考。

关键词：电厂集控运行；汽轮机运行；优化策略

中图分类号：TM621文献标识码：A

引言

汽轮机在传统的运行状态下是根据相应的规程来进行的，监控汽轮机运行的状态，还主要靠运行人员的工作经验，传统的控制系统存在一定的缺点，比如调节精度低和自动化程度低，汽轮机在运行的过程中，需要通过采用安全有效的措施进行保护。汽轮机在运行时，转子转动产生的负载做功会影响到转速的变化，凝结水温度以及真空的变化也会影响到转速的变化，将DCS控制技术应用在汽轮机系统中，能够有效的控制和管理汽轮机的运行。

1电厂汽轮机的概述及工作原理

汽轮机是一种借助蒸汽热能做工的机械，其是利用冲动作用和反应作用的原理。将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次经过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能，通过联轴器驱动发电机发电。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出，排汽至凝汽器凝结成水，再送至加热器、经给水送往锅炉加热成蒸汽，如此循环，也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。

2电厂集控运行中汽轮机运行常见故障分析

2.1汽轮机启动过程中振动故障

汽轮机在电力生产系统中处于非常重要的位置，如果汽轮机在运行过程中出现振动故障，对整个电力生产系统将会造成很大的影响。因此，汽轮机在启动过程中产生的振动不容忽视。汽轮机启动过程中振动故障的影响有以下几种。1)汽轮机组启动过程中出现振动会导致调速系统内部件发生严重磨损，增加迟缓率，影响调速系统的正常运行。2)汽轮机的核心部分是转动部分，而汽轮机发生振动故障会在一定程度上会减弱机组的耐疲劳强度。因此，转动部分的使用寿命会受到影响，甚至会影响其正常运转。3)当汽轮机组产生较大振动时，在一定程度上会对滑销系统产生巨大的冲击作用，从而致使汽轮机组有不均匀的膨胀现象，有巨大的挤压力形成，会严重破坏滑销系统。4)通常汽轮机的隔板与隔板之间的密封方式都是采用汽封，如果汽轮机发生振动故障，汽封将会遭到破坏，从而使隔板与隔板之间的漏气量不断增加，导致转子产生轴向推力，使得汽轮机组不能正常运行。5)当汽轮机组发生振动故障时，会在一定范围内破坏低压端轴封，从而使低压缸中进入空气，降低了低压缸的真空度，导致蒸汽进入到润滑系统中，极大地降低了润滑油的纯度，对润滑效果有一定的影响，产生磨损，而汽轮机组的使用寿命就会缩短，增加运行成本。

2.2高压加热器泄漏

高压加热器的泄漏原因，主要是在投退过程中温升速度和温降速度过快，导致管子和管板承受较大的热应力，引起结合面的焊口或胀接处造成损坏，引起加热器端口出现泄漏现象，当汽轮机或高加泄漏水位高，造成高加突然停运时，如果高加的汽侧突然关闭，但水侧依然运行，这时应为高加的管子管壁非常薄，而管板比较厚，这时就会造成管子冷却的速度比管板快的多，导致管子与管板的结合处损坏引起泄漏，因此各个电厂对温降率都有非常严格的规定。另外还有很多企业发现，在机组正常运行时高加的运行是非常正常的，但在机组停运后或是停运高加后，当再次启动机组或投入加热器时却发现高加泄露了，实际上高加的泄漏不是在机组停运后或是启动机组、投运高加时造成的，主要原因时机组停机过程中或停运高加过程中，因为降温速度过快，造成高加内部形成较高的热应力，从而引起高加泄漏。

2.3汽轮机凝汽器真空偏低

凝汽器是汽轮机的凝汽设备，其主要作用是在汽轮机排气口建立并维持高度真空，以便提高汽轮机热效率以及缓解排气压力。一旦汽轮机凝汽器发生真空偏低的情况时，就会导致排气温度升高，机组振动，排气压力升高。造成汽轮机真空偏低的原因有很多，例如汽轮机轴封压力不正常；凝汽器热水井水位升高；凝汽器循环水量不足；处于负压区域内的阀门状态误开（或误关）；轴封加热器满水或无水等多方面，检修人员在具体检修时可以根据不同的原因进行针对性的处理。

2电厂集控运行中汽轮机运行优化策略

3.1汽轮机启动震动故障处理

1)对转子第一级汽封套筒与隔板汽封发生碰磨产生机械瘤遗进行彻底处理。2)为了防止出现轴封动静碰撞，应该加强对径向、轴向通流间隙、各轴承紧力及靠背轮中心重新复查一遍，防止轴封间隙出现过大的现象，否则会导致轴封的漏气量增加，同时影响汽轮机组运行的经济性。应该根据汽轮机的实际状况，进行安装、检修以及调试等，科学的设置轴封间隙，既保证汽轮机组的安全性，又保证其经济性。3)为了防止汽轮机在启动的过程中出现振动，需对汽机的滑销系统、管道系统进行详细检查，确保其是否存在膨胀受阻的位置，并进行实时的调整。这样能够有效的降低磨损，防止出现更加严重的振动故障。

3.2防止高加发生泄漏

（1）高加生产时一定要选用合格的管子，确保管板的厚度满足要求。（2）防止加热器管子本身出现的泄漏的措施：运行中要加强给水PH值得调整和监督，按照制度做好给水的化学除氧，确保运行中给水的溶解氧合格，运行中要确保蒸汽冷段的蒸汽有过热度，控制好高加的水位，避免出现水位过低的现象，当发生高加泄漏时要及时退出高加运行进行检修，避免坚持运行出现冲刷的现象发生。（3）要提高检修质量，完善检修制度，在高加堵管时，要提高堵头的焊接质量，防止运行后再次开焊。（4）运行方面当执行高加的投退操作时，要严格执行操作票制度，严格按照要求控制升温速度和降温速度，提高运行人员的操作水平和责任心，运行期间注意监视高加水位，确保高加水位控制在合理的范围内，水位过低或过高时要及时进行相应的调整。

3.3保证凝汽器的真空度

保证凝汽器的真空度是汽轮机正常运作的关键所在。如下几个原因可能导致凝汽机真空度的降低：①真空系统管道泄漏。凝汽器系统内设备众多，如破真空阀等阀门关闭不严、排气阀门损坏；轴封安装过程中处理不当或设备运行过程由于震动而导致的缝隙过大造成泄漏等原因均会影响到凝汽器的真空度；②真空泵出力不足。水温、机械故障、喷嘴等都会影响到真空泵的出力。如果真空泵的抽吸能力较弱，凝气器中的空气和不凝气体则会遗留，破坏真空度；③凝汽器钢管冷却效能低下。凝汽器在真空情况下工作时内部钢管容易产生污垢，导致凝汽器阻力损失和管壁热阻增加，从而造成冷却效能低下。为了提高凝汽器的真空度，可以通过如下几种方式解决：①增加检测仪表，对真空系统管道进行定期检查，防止出现由于管道腐蚀、设备老化等情况引起的泄漏；②增设真空泵，降低真空泵冷却水温度，从而提高真空泵的抽吸能力；③保证机组零件质量，减小在运行过程中出现焊点漏点、密封不严、缸体裂缝的概率；④改造循环水泵，采用流量大、精度高、表面光滑的新型叶轮，这样在提高水泵效率的同时可以增大水泵的循环水量。

3.4提高故障预警、分析能力

由于汽轮机的异常振动是较为常见的现象，而异常振动又是故障预警的标志，异常振动说明了机组存在问题，安装的不合理等都可能造成异常振动。因此，为防止汽轮机的异常振动现象，可以通过对新安装与检修的设备进行试运行，测试各种轴承振动等的标准，在测试通过以后再进行使用。如果振动测试不通过，则需要进行故障分析与查找，采取相应的措施来进行故障应对，将振动调整至合理范围，之后再进行设备的投入与使用。

3.5完善监视、监督机制

汽轮机机组中，可以安装轴承振动测试装置与大轴振动测试装置，这些装置的安装可以便于对机组的振动情况进行监测，一旦出现异常振动，相应监视装置就会发出预警，提醒设备检测人员发现设备故障，技术人员及时进行检修，可以减少机组运行中的安全事故。对于汽轮机的振动监督要做到制度化、规范化，异常振动情况要及时检修和处理，防止异常振动的加强对机组造成破坏。

3.6汽轮机DEH控制系统的优化

3.6.1对阀门管理的优化

（1）阀门控制的设计根据汽轮机实际运行的要求，可以设计为单阀控制和多阀控制等控制方式。单阀控制对高压阀门进行节流管理，一般采用冷态启动或者是带基本负荷运行的方式；多阀控制方式采用机组带部分负荷运行，并只要求部分进汽。（2）汽轮机在运行时是通过软件系统来对阀门进行管理，结合相应的控制方式，设计出单阀和多阀两种控制程序。阀门管理程序接收的控制信号是流量，所以还要通过利用相

应的程序计算，把汽轮机的蒸汽流量转换成对应的阀门开度。在阀门管理中，还可以将相应的控制按钮集中在操作台，相关人员只需要通过控制相应的控制按钮，就可以完成单、多阀控制方式的切换。

3.6.2对电源系统进行优化

电源系统的优化可以采用更换质量相对可靠的新型电源和改进系统的供电方式两种方法进行，更换新型电源能够延长供电过程中的平均无故障时间，保证系统运行的可靠性；对系统的供电方式进行改进，对MPS卡使用其他更为可靠的电源进行供电，在一定程度上，不仅能够减轻电源的负担，也对提高MPS卡供电的可靠性和稳定性具有重要的作用。更换MPS卡并改用220V交流的供电方式，是进行电源优化的有效方式。

3.6.3对调节系统进行优化

对调节系统进行优化可以实现对汽轮机DEH控制系统功能的优化。调节系统的优化可以从以下几个方面入手：使用纯电调式的数字式控制器，对系统中的控制器进行相应的调节；对系统的供油进行优化可以利用低压的透平油，这时只需使用系统机组的供油系统就可以完成；可以使用位移传感器的反馈回路对于系统中油动机的位置进行调整，减少伺服系统的迟缓率，提高其定位精确度，同时也能够提高汽轮机控制系统的稳定性。

结束语

在发电厂集中控制运行中，汽轮机是关键部件，运行安全、稳定性和工作效率会对发电厂的发电效率和实际效益产生重大影响。在实际生产中，为了避免出现影响汽轮机安全性和生产率的问题，必须持续对电站集中控制运行涡轮机进行优化工作。这样汽轮机才能长期安全高效地运行，保证发电厂的发电效率和运营效率，从而满足社会对电力的需求。

参考文献

[1]李金印.电厂汽轮机运行优化措施探讨[J].科技风,2019(03):175.

[2]阮济东,王兴海.电厂汽轮机检修及维护技术要点分析[J].科技风,2019(01):139.

[3]叶博.电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨[J].机电信息,2018(36):81-82.

[4]于丽红,董文生,于明波,朱有利.汽轮机单阀控制改多阀运行可行性研究[J].齐鲁石油化工,2018,46(04):251-253+315.

[5]钟鑫良.发电厂汽机运行的维护要点与措施探讨[J].智能城市,2018,4(19):162-163.

[6]尚余鹏.浅谈电厂集控运行汽轮机运行的优化措施[J].南方农机,2018,49(05):148-149.

[7]覃成刚.电厂集控设计与运行技术探讨[J].河南科技,2016(13):29-31.

[8]杨昌城,林祯烜.电厂集控运行汽轮机运行优化措施探讨[J].工业设计,2016(03):125+127.