淺析汽輪機(jī)壽命管理及長期停運(yùn)機(jī)組的保護(hù)

肖遠(yuǎn)

摘要：在火力發(fā)電中，汽輪機(jī)有著十分重要的作用。在本文中，筆者將通過對汽輪機(jī)壽命管理活動(dòng)的開展進(jìn)行分析，就其實(shí)際價(jià)值進(jìn)行思考。實(shí)現(xiàn)其對基礎(chǔ)項(xiàng)目的保護(hù)與優(yōu)化，確保汽輪機(jī)能夠在日常的管理工作中實(shí)現(xiàn)使用壽命的有效延長，以此來完成對相關(guān)理論內(nèi)容的完善與補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)組；壽命延長；保養(yǎng)護(hù)理；停運(yùn)保護(hù)

中圖分類號(hào)：TK268 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）013-000-01

在汽輪機(jī)的日常使用活動(dòng)中，受高溫環(huán)境的影響，汽輪機(jī)的材料可能會(huì)發(fā)生機(jī)械性能的變化，導(dǎo)致自身的強(qiáng)度降低，造成裂痕的出現(xiàn)，進(jìn)而給安全發(fā)電工作的開展帶來隱患。因此，在本文中，筆者將通過對汽輪機(jī)部件的更新周期以及壽命狀況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對這類問題的解決與處理。

一、汽輪機(jī)的壽命分析

1.概念分析

汽輪機(jī)的機(jī)械使用壽命指的是汽輪機(jī)能夠做到安全使用的期限，即在一定的時(shí)間范圍內(nèi)汽輪機(jī)的器械設(shè)備可以有效處理設(shè)備裂痕的周期。當(dāng)機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部出現(xiàn)裂痕的時(shí)候，即使設(shè)備能夠做到持續(xù)工作，也會(huì)隨著使用時(shí)間的延長而帶來超過臨界點(diǎn)，造成設(shè)備材料的加速斷裂，無法做到安全工作。再者，汽輪機(jī)的壽命指的是在投入到使用活動(dòng)之后，當(dāng)其出現(xiàn)裂紋之后的周期時(shí)間記錄，而不是出現(xiàn)諸多裂紋的經(jīng)歷時(shí)間，因此，機(jī)械設(shè)備的壽命不是指其不能再投入生產(chǎn)活動(dòng)中去。

2.汽輪機(jī)壽命的影響因素分析

（1）溫度變化對汽輪機(jī)設(shè)備的影響

①溫度變化的周期性呈現(xiàn)：當(dāng)機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境溫度由540攝氏度上升到560攝氏度的時(shí)候，其會(huì)再次到達(dá)540攝氏度，整個(gè)周期的運(yùn)行時(shí)間為30分鐘，這即為一個(gè)周期性的溫度波動(dòng)變化。它將會(huì)給機(jī)械設(shè)備的使用帶來相應(yīng)的影響。一方面，會(huì)讓機(jī)械設(shè)備的材料強(qiáng)度有所降低；另一方面，在交替的熱力變化中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力的循環(huán)，當(dāng)溫度變化范圍較小的時(shí)候，這樣的熱應(yīng)力表現(xiàn)不明顯，當(dāng)頻繁發(fā)生的時(shí)候，相應(yīng)地也就需要加強(qiáng)對其的重視。

②當(dāng)機(jī)械設(shè)備在不同的溫度環(huán)境中長時(shí)間的產(chǎn)生變化，會(huì)因?yàn)榱悴考ぷ鲬?yīng)力的影響，而產(chǎn)生相應(yīng)零部件溫度使用壽命的等價(jià)降低。因?yàn)?，在不同的溫度環(huán)境中，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)地變動(dòng)，這樣的溫度變化也就會(huì)相應(yīng)地縮短壽命的使用水平，造成整個(gè)機(jī)械設(shè)備零部件的等價(jià)壽命相應(yīng)縮短。

（2）蠕變對機(jī)械設(shè)備可能帶來的影響分析

在高溫環(huán)境中，機(jī)械設(shè)備即使是出于靜載荷的狀態(tài)下也會(huì)受蠕變的影響，導(dǎo)致零部件的斷裂與破損。同時(shí)，汽輪機(jī)在不同的負(fù)荷影響下，會(huì)因?yàn)榻孛媸芰η闆r的不均勻而帶來不同的變化，當(dāng)蒸汽溫度發(fā)生變化的時(shí)候，機(jī)械設(shè)備的零部件所可能出現(xiàn)的斷裂狀態(tài)也會(huì)有所不同?？偟膩碚f，可以認(rèn)知為：當(dāng)工作環(huán)境不斷升高，會(huì)讓機(jī)械設(shè)備的承受應(yīng)力增強(qiáng)，進(jìn)而加快了機(jī)械設(shè)備的蠕變影響，帶來相應(yīng)的機(jī)械破損現(xiàn)象。當(dāng)汽輪機(jī)處于工作狀態(tài)的時(shí)候，汽輪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生蠕變，其在最為明顯的蠕變發(fā)生在汽缸與轉(zhuǎn)子。目前，大型機(jī)組往往會(huì)對汽缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，使其能夠承受更大的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力，因此在對金屬材料壽命進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)將轉(zhuǎn)子的損失狀況與使用壽命計(jì)算進(jìn)去。當(dāng)其出現(xiàn)啟動(dòng)問題的時(shí)候，需要讓金屬溫度能夠低于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的要求，因此，一般金屬難以滿足工作活動(dòng)的開展而被排除在外。

（3）對低頻疲勞影響程度的分析

受零部件疲勞應(yīng)力的影響，零部件的承受能力在各個(gè)旋轉(zhuǎn)部分的影響各不相同，因此所以軸與齒輪的旋轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)可能會(huì)達(dá)到十次甚至更多。汽輪機(jī)的使用循環(huán)也是啟動(dòng)、運(yùn)行。停機(jī)這樣一個(gè)過程。在使用壽命進(jìn)行運(yùn)用的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)讓整個(gè)熱應(yīng)力循環(huán)能夠維持在百次甚至更多。這也就證明了相對于高疲勞運(yùn)用而言，低頻疲勞更加凸顯于應(yīng)變幅值的變化，這是汽輪機(jī)所會(huì)遇到的問題表現(xiàn)，其中最為明顯的應(yīng)當(dāng)是調(diào)峰機(jī)組的變化。當(dāng)機(jī)械出于頻發(fā)啟動(dòng)的時(shí)候，工作情況的變化會(huì)對汽輪機(jī)的使用造成更大的影響，汽輪機(jī)的使用壽命本身也會(huì)因?yàn)榛矩?fù)荷的機(jī)組問題帶來穩(wěn)定狀況的下降，導(dǎo)致機(jī)組壽命的縮減。

二、機(jī)組停運(yùn)所需要的保護(hù)措施

因?yàn)樯a(chǎn)活動(dòng)的問題存在，會(huì)讓機(jī)組處于長時(shí)間的停運(yùn)，即在一定的時(shí)間范圍內(nèi)讓機(jī)組整體處于停機(jī)狀態(tài)，如果在這個(gè)時(shí)候不能選擇合適的保養(yǎng)手段，會(huì)讓設(shè)備因腐蝕而相應(yīng)地降低自身的使用壽命。

1.對高壓加熱器的停機(jī)護(hù)理

在大型機(jī)組的高壓加熱器中，水側(cè)的壓力會(huì)保持較大值。比如，在國產(chǎn)的鍋爐機(jī)組中，其水側(cè)壓力可能會(huì)達(dá)到22MPa左右。因?yàn)?，高壓加熱器是由鋼制材料制作的，因此，其在一般情況下會(huì)有著較薄的管壁，導(dǎo)致這樣的工作設(shè)備難以在嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境中保持長時(shí)間的運(yùn)行。通過對運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析研究可以發(fā)現(xiàn)，高壓加熱器在經(jīng)過較長時(shí)間的停止?fàn)顟B(tài)之后，如果不對水側(cè)進(jìn)行化學(xué)保護(hù)，當(dāng)其再次投入使用，可能會(huì)受腐蝕產(chǎn)物的存在降低鍋爐水體的品質(zhì)。在對機(jī)組進(jìn)行檢測之后，應(yīng)當(dāng)讓高壓加熱水能夠完成檢修工作，做到對高壓加熱器的化學(xué)防護(hù)，確保汽測與水側(cè)檢修工作能夠被分開，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。在對高壓加熱器進(jìn)行化學(xué)護(hù)理的時(shí)候，往往會(huì)選擇氨亦或者聯(lián)胺來進(jìn)行填充工作。當(dāng)機(jī)組處于停運(yùn)狀態(tài)之后，高壓加熱器的工作需要與除氧器的順利開展相聯(lián)系，確保系統(tǒng)工作能夠做到不泄露。當(dāng)然，整個(gè)護(hù)理工作的開展需要確保停機(jī)后才進(jìn)行，以此來避免安全事故的發(fā)生。

2.對油系統(tǒng)的停機(jī)保護(hù)

機(jī)組的運(yùn)行難免需要對調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行處理，同時(shí)也要對潤滑系統(tǒng)的油量水分進(jìn)行認(rèn)知，確保機(jī)械設(shè)備停機(jī)之后能夠?qū)⑺帜鄣接拖涞牡撞浚源藖砣コ?qū)油系統(tǒng)中含有的水分。在國產(chǎn)的機(jī)組中，會(huì)設(shè)置有專門的防水閥門，但是因?yàn)樵谀鄣臅r(shí)候，水分主要集中于油路管道之中，導(dǎo)致整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)被其腐蝕。因此，在完成停機(jī)工作之后，應(yīng)當(dāng)對油泵的環(huán)境進(jìn)行定期的處理，讓其得以維持在一段循環(huán)時(shí)間之后，借助于油循環(huán)工作來對管道、安保套以及調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行清理，降低水分含量，避免銹蝕的產(chǎn)生。

3.對汽水系統(tǒng)的保護(hù)

當(dāng)機(jī)械設(shè)備處于停滯狀態(tài)之后，在對其進(jìn)行檢修處理的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從汽水系統(tǒng)出發(fā)做到對其的全面保護(hù)，讓熱水器冷凝功能能夠在熱水排放時(shí)又能做到對水門的啟動(dòng)，避免可能進(jìn)入到內(nèi)部的汽水對機(jī)械設(shè)備造成損傷。當(dāng)然，所有的抽氣管道應(yīng)當(dāng)與蒸汽管道相適應(yīng)，讓疏水門能夠及時(shí)開啟，進(jìn)而引導(dǎo)水側(cè)存水能夠被放盡，杜絕泄露的產(chǎn)生。

4.對汽輪停機(jī)的保護(hù)

在一般情況下，汽輪機(jī)應(yīng)當(dāng)在超過半年未被使用之后，選擇停機(jī)處理，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢修之后再對外部金屬殼進(jìn)行防侵蝕化改善。同時(shí)，做到定期檢查來確保防護(hù)效果，針對于鋼鐵部分，最好采用充氮保護(hù)的措施來增強(qiáng)其抗腐蝕性。

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作者簡介：肖 遠(yuǎn)（1995-），男，學(xué)生，研究方向：能源與動(dòng)力工程。