浅谈电厂集控运行汽轮机运行的优化措施 朱伟

发表时间:2019/3/12   来源:《电力设备》2018年第27期   作者:朱伟
[导读] 摘要:汽轮机作为一种电力生产的主要动力装置,一旦发生故障,轻则造成电厂非停,对整电网造成冲击,影响供电,重则可能发生汽轮机主设备损坏的恶性事故。
        (河北国华定州发电有限责任公司  河北省定州市  073000)
        摘要:汽轮机作为一种电力生产的主要动力装置,一旦发生故障,轻则造成电厂非停,对整电网造成冲击,影响供电,重则可能发生汽轮机主设备损坏的恶性事故。因此保证汽轮机的安全运行尤为重要,要尽可能地减少故障的发生。
        关键词:电厂;集控运行;汽轮机;运行;优化措施
        引言
        社会要发展,电力要先行。电力行业已经成为国民经济和社会发展的基础。当前,新能源发电势头迅猛,但火电仍然在总装机容量中占相当大的比重,并且这种格局可能长期不会发生大的变化。汽轮机作为火电厂三大主设备之一,其安全、稳定、经济运行,对电厂的生产来说起着举足轻重的作用。掌握其运行的规律,了解汽轮机运行中的常见故障,采取不同的措施加以避免,同时对汽轮机的运行进行优化分析十分必要。在电力生产的二十五项反措中,对汽轮机的典型重大事故已经做了比较全面的阐述,本文不再详述。
        1 汽轮机常见故障
        1.1 汽轮机的真空下降
        凝汽器真空下降,不但影响经济性还影响机组的安全运行。当真快下降到一定程度,以600MW机组为例,一般真空降低到-80Kpa,机组就必须停运。这是因为真空下降有诸多危害:1)使排汽的容积流量减小,对末几级叶片工作不利。末级要产生脱流及旋流,同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力,有可能损坏叶片,造成事故;2)可能使汽轮机的轴向推力增加;排汽温度过高时,可能引起凝汽器冷却水管胀口松弛,破坏严密性;3)排汽温度升高,排汽缸及轴承座受热膨胀,可能引起中心变化,产生振动;4)排汽压力升高,可用焓降减少,不经济,同时使机组出力降低。
        1.2 汽轮机通流部分故障
        汽轮机通流部分部件损坏是汽轮机最危险的故障之一,以目前的技术手段很难做到直接监测。一般都是靠轴向位移、涨差、振动等间接手段来监控判断。对汽轮机通流部分伤害最大,最能影响汽轮机寿命和安全的无非启停机过程和甩负荷工况变化比较大,换热比较剧烈的情况。因此做好启停机的合理优化,减少甩负荷故障,控制好蒸汽品质和参数,对延长机组寿命有至关重要的作用。
        1.3 汽轮机水冲击
        如果运行中,蒸汽参数控制不当,或者疏水不充分,轴封系统异常或者回热加热器、除氧器、凝汽器满水失控,水就会倒灌入汽轮机,造成汽轮机的水冲击。水冲击的危害是非常大的,轻则造成机组非停,重则导致转子弯曲,叶片断裂等重大事故,所以运行中一定要避免。
        1.4汽轮机轴承温度高
        汽轮机轴承温度高也是汽轮机运行中常见的故障之一。汽轮机轴承在运行中必须有润滑油来润滑和冷却,如果润滑油温度过高或者中断将直接影响机组安全。运行中必须保证一定的润滑油压,使油膜能正常建立和维持,油压低、油温过高和过低都会影响油膜的建立。汽轮机的轴瓦一般都是乌金制造的,一般机组要求轴瓦温度超过113℃必须破坏真空紧急停机,否则轴瓦和轴颈就可能烧损。影响轴承温度的因素也是多方面的,润滑油冷却器冷却效果不好或者冷却水门卡涩,轴封系统压力过高,润滑油油质不合格,轴承内进入杂物,汽轮机的进汽方式变化都会造成轴承温度升高。
        1.5汽轮机振动大
        监视和控制汽轮机的振动,是有效避免汽轮机诸多故障的手段之一。许多汽轮机故障都能反映到振动上,比如汽轮机水冲击,轴承座松动,动静摩擦,汽缸变形,滑销系统卡涩,叶片断裂等等。同样机组参数的变化也可能引起机组振动增大。比如负荷、蒸汽压力大幅度变化,凝汽器真空过高或过低导致汽缸中心偏离,润滑油、密封油温度变化大,汽轮机进汽方式改变等。振动大可能造成次诸多次生危害,比如轴封磨损,轴瓦油膜破坏磨损,转动部件材料的疲劳损坏以及调速系统运行不稳定等事故。运行中要找到振动增大的根源并消除。
        2 电厂集控运行汽轮机运行的优化措施
        2.1 科学调整并优化汽轮机的启停操作
        汽轮机的冷态启动过程是给汽轮机的一个加热的过程。是使汽轮机由冷态加热到工作温度和压力的过程。这个过程中,一定要严格按照升温升压曲线,和机组的启动曲线进行升负荷。使机组转子、气缸、气缸法兰及螺栓均匀加热,使设备的膨胀在合理的范围内,减少热应力和热变形,以增加设备的使用寿命。如果蒸汽参数控制不当或者升温升负荷率控制不好,热应力过大出现热变形,造成机组振动大,高压涨差过大甚至造成动静摩擦设备损坏的严重后果。蒸汽压力的选用不宜过低也不能太高。过低可能使机组不能达到工作转速,过高又会影响进入汽轮机的蒸汽量,暖机效果差。
        机组热态汽动时,选择合理的冲车参数。保证蒸汽温度比汽轮机内最高金属温度高50度以上(但不超过额定温度),并且保证蒸汽温度有56度的过热度,以此确定冲车压力。避免机组启动时,出现负温差或过热度太低引起水冲击。尽量避免极热态启动和负温差汽动。热态启动时有一点一定要注意:先投轴封再抽真空。
        机组冲车和低负荷时,由于蒸汽量很小,鼓风摩擦损失较大,可能引起汽轮机排汽温度高。因此机组真空不宜太低,并且保证低压缸喷水的投入,控制排汽温度。防止低缸和轴承座膨胀变形,中心不一致导致机组振动大。如果排汽温度过高,超过规定温度要停机处理。
        机组通过临界转速时,要加强轴承振动和轴振的监视,不能超过规定值,否则要立即打闸停机,严禁强行通过临界转速和降速暖机。
        机组并网后,低负荷暖机要充分,控制高压涨差在规定范围内。待汽缸膨胀开,涨差开始回落时,再继续升负荷。
        机组停机时,如果是调峰无检修工作可选择正常停机。如果有检修任务为缩短冷却时间和工期,可选择滑参数停机。滑参数停机时,蒸汽参数要保证必须的过热度,并且主再热蒸汽温差要控制在规定范围内,汽轮机左右侧进汽温差控制在合理范围内。停机时加强监视机组的振动,轴向位移,高低压涨差以及各轴承金属温度。禁止做超速试验等影响调门开度的试验,以避免发生水冲击事故。
        2.2汽轮机油系统的安全运行
        汽轮机油系统的可靠性直接影响着机组的安全运行,必须引起足够的重视。

在二十五项反措中,对润滑油系统的设计、安装、调试、维护等有明确的要求和规定。在基建和维护时必须遵守,防止出现断油烧瓦的恶性事故发生。
        运行中加强润滑油压、油温轴承温度和回油温度的监视,发现异常立即查找原因及时消除。如果各轴承温度普遍升高应对润滑油冷却器,冷却水温度和冷却水调门检查,是否因冷却不够,供油温度升高导致轴承温度升高。检查轴封压力是否正常,轴封压力是否过高,排除轴封系统的故障。
        如果是个别轴承温度高,联合回油温度判断是否是测点异常。就地查看轴承供回油情况。确定轴承油磨损应及时停机处理缺陷。如果是汽轮机进汽方式发生变化,比如调门的开启顺序改变,要调整进汽方式,使轴承温度恢复正常。
        保证交、直流油泵的可靠备用,连锁保护可靠投入,联启油压整定值合理。定期做联启试验。机组启动前,油泵故障,不允许启动。停机前检验油泵启动是否正常。停油泵时,检查润滑油压力是否正常。
        加强润滑油油质监测和滤油,保证油质合格。
        2.3维持凝汽器最佳真空状态
        保证循环水泵和真空泵运行的可靠。循环水泵的作用是,使循环冷却水通过凝汽器的水侧,通过换热,带走凝汽器排汽的热量,使之凝结,并建立真空。真空泵的作用是运行中将凝汽器内不凝结气体抽走,保证凝汽器的换热效果,维持真空。因此循环水泵和真空泵对真空系统而言至关重要,平时要加强巡视和维护工作,发现设备有异常,及时联系检修处理。同时保证备用设备的可靠。一旦运行泵出现问题,备用泵能及时投入。
        前面已经讲了真空差的危害。引起凝汽器真空下降的因素很多,当出现真空下降时要立即查找原因,设法消除。当出现真空下降时,要对下列系统进行排查:真空泵是否故障,相关电磁阀是否误动;循环水泵运行是否正常,备用循环水泵出口蝶阀是否可靠关闭;真空破坏门是否关闭,水封是否良好;凝汽器底部热井放水是否可靠关闭;轴封压力是否正常;旁路系统是否关闭,有没有误开;汽泵密封水回水水封筒、轴封加热器疏水水封筒水封是否破坏;真空系统管道阀门有无损坏漏真空;有没有操作涉及到真空系统,有则立即恢复相关阀门。
        定期做真空严密性试验,做严密性试验时负荷要在80%以上。保证真空系统的严密性,发现不合格要进行真空系统查漏,及时封堵。
        根据负荷的不同,及时调整冷却水流量,维持机组在最佳真空状态,保证机组的经济运行。
        2.4 防止汽轮机进水的相关措施
        汽轮机进水的途径是多方面的,主要有:汽轮机的进汽系统,汽轮机的排汽系统,汽轮机的疏水系统,汽轮机的抽汽系统,汽轮机的轴封系统。防止汽轮机进水,针对以上途径采取不同的措施即可避免。
        保证主再热蒸汽进汽管道疏水,汽轮机本体的疏水,旁路系统的疏水的可靠性,电动门、气动门动作正常灵活无卡涩,连锁动作正常。机组启动前进行充分疏水。保证主蒸汽有56度以上的过热度,使之通过汽门节流,喷嘴膨胀,进入汽轮机仍有一定的过热度,避免发生水冲击。当主再热蒸汽温度10分钟突降50度应打闸停机。亚临界汽包炉要避免主汽压力的大幅度变化引起汽水同腾导致蒸汽带水。
        高压加热器、除氧器、低压加热器、凝汽器、汽包水位保护要投入,投入前要校验其定值是否正常,动作是否可靠。防止满水倒灌入汽轮机造成水冲击。
        轴封系统投入前暖管要充分,轴封减温水门动作灵活可靠,自动调节正常,防止轴封带水造成轴封损坏,甚至引起汽轮机水冲击。
        在启停机以及工况变化比较剧烈的时候,加强蒸汽参数的调整和汽轮机轴向位移,上下缸温差的监视。
        如果一旦发现汽轮机声音变沉,振动增大,上下缸温差和轴向位移不正常增大,确定汽轮机发生水冲击,要立即破坏真空紧急停机,打开蒸汽管道及本体疏水门充分疏水。
        2.6 保持机组在较高热效率下运行
        汽轮机作为电厂三大主机之一,保证其运行的经济性对整个电厂循环效率的提高,节省燃料,降低发电成本有至关重要的作用。提高汽轮机的热效率,除了进行技术改造,改善硬件设施之外,运行方面要注意合理调整,保证汽轮机在最优的工况下运行。
        我们都知道提高机组效率的方式是提高初参数和降低终参数,因此,第一尽量保证汽轮机进汽温度在额定值,进汽压力能跟上滑压曲线的变化。第二提高凝汽器的真空,尽量在最佳真空下运行。如果蒸汽温度、压力过低,或者凝汽器真空太差,同样负荷下,都会增大汽轮机的进汽量,汽耗率和热耗率都增大,经济性下降。
        保证凝汽设备的可靠运行,胶球系统定期投入,保持凝汽器铜管清洁。维持热井水位正常,防止热井水位过高,造成凝结水过冷。
        保证回热加热设备的可靠投入。高、低压加热器的投入利用抽汽加热凝结水和给水,提高了给水温度,同时减少了凝汽器冷源损失,对提高机组整个热力循环的经济性有利。
        有条件的情况下,汽轮机进汽由单阀切成顺序阀控制。
        保证汽轮机主机和各辅助系统的安全运行,及时消除设备缺陷。确定合理的设备运行方式,减少厂用电率。
        结束语
        在社会发展过程中,电厂发挥着至关重要的作用,是整个社会运转的动力源泉。随着社会发展速度越来越快,社会对电能的需求量不断增加,作为我国主要电力供给源的火电厂,必须不断提高发电效率,才能满足社会的电能需求。通过不断对汽轮机进行研究,旨在提高汽轮机的运行效率,达到提升产能和节能减排的目的。对汽轮机技术和运行方式进行优化,可以进一步降低能耗,保证机组在安全,高效的工况下运行,提高电厂经济效益。促进电厂效益和社会效益的提升。
        参考文献:
        [1]汽轮机运行值班员(第二版).中国电力出版社.
        [2]集控运行值班员.中国电力出版社.
        [3]定州电厂620MW集控运行规程.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: