現(xiàn)代技術在汽輪機改造中的應用

朱建華

（國能寧夏靈武發(fā)電有限公司，寧夏 靈武 750400）

工業(yè)是社會運行的基礎產(chǎn)業(yè)，對我國經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的支撐作用。汽輪機作為工業(yè)生產(chǎn)的重要設備，關乎著工業(yè)生產(chǎn)的工序安全，也影響著汽輪機設備的運行。雖然當前汽輪機已經(jīng)得到了廣泛使用，但在操作中仍然存在諸多缺陷，也容易受到外界環(huán)境的影響，導致汽輪機出現(xiàn)故障。一旦發(fā)生故障，不僅會直接影響工業(yè)的生產(chǎn)與運行，同時也會影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，甚至會造成工作人員的人身傷害與生命安全，嚴重影響了工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步進行。因此，要積極利用現(xiàn)代技術對汽輪機加以改造，保障汽輪機運行的穩(wěn)定性。

1 影響汽輪機運行的主要因素

汽輪機的運行原理是借助蒸汽能量獲得功率支持，一般主要是用于發(fā)電原動機，使用期限相對較長，工作效率較高，但是容易受到外界因素的影響。而且汽輪機在運行過程中存在較高的能源消耗，影響了生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

1.1 機組性能與缸效率

汽輪機能夠在蒸汽或者其他能源的作用下獲得電能，而這一轉化過程所產(chǎn)生的效率為缸效率。但是就實際生產(chǎn)情況來看，汽輪機的實際功率與額定功率標準值卻存在著較大差距，導致缸效率低主要原因較為復雜，容易使得汽輪機的整體運行功率與實際能源消耗存在較大差異。汽輪機的實際運行功率與機組流通性之間的關系呈現(xiàn)為正相關關系，因此，如果增加或者流動面積增加時，則會有效降低能耗，提高節(jié)能效果。

1.2 運行溫度與蒸汽壓力

汽輪機的運行效率會受到運行溫度與蒸汽壓力的影響，而蒸汽壓力與蒸汽流量之間的關系為反相關關系，當在正常運行過程中，如果燃料未及時向機組提供穩(wěn)定供應，則會導致運行溫度與蒸汽壓力同步降低，使得熱量損耗不斷增加，從而對汽輪機的整體運行效率產(chǎn)生了直接影響。

1.3 其他影響因素

如果導致汽輪機運轉效率受到影響的主要因素分為兩個方面：一方面，汽輪機設備的葉型設計并不合理，導致在運行過程中帶來的損失相對較大；另一方面，汽輪機的各級焓降的分配不均勻，也會導致蒸汽泄漏問題，導致?lián)p耗不斷增加，帶來不菲的損失。

2 汽輪機改造的主要內容

汽輪機經(jīng)過改造后，能夠實現(xiàn)對流通部分效率起到有效的提升作用，且機組的額定工況熱耗不可炒股8122kJ/kW·h，如果鍋爐的處理不變，則需要保障機組運行靈活性的有效提升，而機組的額定處理應當在60MW左右，使得老機組運行存在的缺陷得到有效消除，從而保障運行的安全性與可靠性，使得調控能力能夠增強，基礎設施的應用壽命延長，并使得機組的自動化營銷水平得到保障。

2.1 汽輪機供熱改造

汽輪機在進行供熱改造時，可選擇低壓缸連通管采取打孔抽汽操作，使得汽輪機連通管的分缸壓力得到有效控制。將調節(jié)蝶閥可安裝在中低壓連通管上，使得周期壓力得到有效調整，中壓末級葉片允許的范圍可作為抽汽壓力范圍。抽汽口的布置選擇在抽汽管道的連通管上，而抽汽量需要根據(jù)實際情況加以調整。

2.2 汽輪機現(xiàn)場安裝技術改造

基礎澆灌技術是汽輪機安裝的關鍵技術，涉及的影響因素較為復雜，首先，在澆筑時需要把握好澆灌尺寸，制冷機組在運行過程中會受到錨固板的影響，無法保障氣缸膨脹符合標準，導致錨固板發(fā)生拱翻，究其原因，主要是由于澆筑尺寸不合理導致。過去在安裝時一般會打開氣缸進行二次打磨，使得間隙得以擴大，從而從根本上解決問題，但是，整體操作工序卻較為復雜。因此，在安裝過程中要結合技術要求保障基礎澆灌質量，在澆灌前要認真地核對圖紙。而天氣也會對澆灌的尺寸產(chǎn)生直接影響，因此需要提前做好測量操作并且出現(xiàn)誤差。錨固板與低壓缸的預埋，需要對各項參數(shù)數(shù)據(jù)進行嚴格核對，避免出現(xiàn)傾斜度或垂直幅度不正確的問題，影響安裝質量。氣缸組合技術也是安裝的關鍵技術，在安裝低壓內缸時，需要提前確定好排氣裝置的位置，保障排氣裝置與抽氣口之間的有效焊接。在施工現(xiàn)場，要按照先中間后兩邊的順序對其進行整體組合，然后再進行切割，保障氣缸接縫的有效處理。

2.3 汽輪機通流技術改造

第一，將葉型加以調整，使得動靜葉型的損失得到有效控制，原有的汽輪機動靜葉片損失較大，使得整體能耗相對較高，而且在整個機組的高中低壓缸都存在類似問題。因此，在改造時可選用后加載葉型葉片，使得改造的動靜葉損失明顯降低。第二，改進調節(jié)級。調節(jié)級噴嘴展弦的葉片相對偏小，而且二次流損失相對較高，整體運行效率降低。在改造時可借助NS 方程法，對調節(jié)器噴嘴進行計算，確定最終的收縮比，從而有效降低葉柵的實驗損失，提高效率。第三，將窄葉片加強筋結構調整為分流葉柵。汽輪機的前三級葉片相對較短，為了有效控制二次流損失帶來的影響，所以會選擇加強筋葉片結構。但是，加強筋的光潔度較差，難以保證與葉片之間對準，使得局部過壓問題較為嚴重，流動損失相對較大。改造后的分流葉柵既能夠滿足強度需求，也能夠避免脫流擴張，使得整體運行效率提升。第四，選擇更光滑的通道子午面，由于低壓缸在蒸汽中需要急劇膨脹，所以蒸汽比容變化也就相對降低，葉片高度也就隨之升高。針對低壓部分的葉片頂部，如果選擇鉚接圍帶，氣流的通道子午面則會表現(xiàn)為階梯狀，內外壁結構也屬于階梯結構，氣流容易發(fā)生脫流于擴張的問題，從而導致流場發(fā)生紊亂，對端部造成較為嚴重的損失。如果動葉選擇內斜外平的圍帶，隔板頂部子午面則也表現(xiàn)為斜通道，整個通道更光滑，有效降低了實際損失，使缸效率顯著提升。

3 冗余改造技術的應用

3.1 信號發(fā)送冗余

為了有效避免汽輪機超速導致的發(fā)電機負荷超載問題，就需要在熱工保護回路中引入引發(fā)發(fā)電機甩負荷的各種電爐設備保護信號，信號的導入方式需要按照若干路導入。熱工保護回路發(fā)生的停機動作能夠觸發(fā)任一信號，而保護出口繼電器的接點輸出信號當被任一動作觸發(fā)跳發(fā)電機出口開關時，則代表出口開關的輔助接點存在故障因素，但是發(fā)電機跳閘后仍然能夠保障動作的穩(wěn)步進行，使得發(fā)電機跳閘信號實現(xiàn)冗余。

3.2 保護回路冗余

保護回路的設計主要是以單一主回路為主，經(jīng)過改造后的回路能夠保持主回路的優(yōu)勢，同時又再次設立了兩個獨立回路，當任一回路發(fā)生任何動作后，汽輪機都能夠安全停機，實現(xiàn)了保護回路的冗余。但在實際操作中，機械制作的方式使得磁力斷路油門電磁閥出現(xiàn)卡滯問題，無法保障動作的順利進行，要想有效解決這一問題，就需要選擇動作更加靈敏的電磁閥。為了實現(xiàn)電磁閥線圈在長期帶電情況下仍不會被燒毀影響，同時，也要保障自動主氣門的關閉，此時，可適當?shù)卦黾邮謩咏獬螂姎庾员９δ堋２扇∪哂喔脑旒夹g，可添加保安油路，使得發(fā)電機在甩負荷時能夠避免轉速飛升而引發(fā)電磁閥關閉的問題，從而保證動作的有效進行。輔助回流的設計與主回路設計標準相同，需要根據(jù)數(shù)字邏輯電路，對回路線進行科學控制，發(fā)電機的保護信號則需要作用于保護回路與輔助保護回路。

3.3 保護電源冗余

主保護回路應該與副保護回路之間保持電源的相互獨立，直流總單元系統(tǒng)可分別從主路與回路進入到熱工保護盤。在加裝抽汽快關閥的控制下，能夠對電源起到有效的控制作用，同時，也能夠實現(xiàn)電源的冗余。

3.4 執(zhí)行機構冗余

無論是主保護回路還是輔保護回路電磁閥，其短路油門電磁閥需要保持獨立，當斷路油門電磁閥出現(xiàn)動作時，主汽門與調速汽門會同步開啟，電磁閥執(zhí)行機構能夠實現(xiàn)冗余。為了使得外界故障停機問題得到有效克服，在抽汽逆止門與旋轉隔板關閉不嚴密的情況下，容易發(fā)生飛車事故，因此，在原有的基礎上可添加供熱油氣門保護裝置，通過與電動汽門的聯(lián)動，實現(xiàn)執(zhí)行機構的冗余。

4 節(jié)能改造技術的應用

汽輪機的運行容易受到外界因素的干擾，在實際運行過程中消耗相對較高，直接影響了實際運行效率，也帶來了諸多損失。如果在最佳真空度條件下，促進汽輪機運行，此時，水泵與真空的配置條件屬于最優(yōu)配置。要想實現(xiàn)汽輪機的節(jié)能，就需要結合實際運行情況對其運行程序加以調整，保障資源利用率。在建筑改造中，可將數(shù)字型電液調節(jié)系統(tǒng)應用于汽輪機系統(tǒng)中，使得汽輪機的功能得以豐富。數(shù)字型電液調節(jié)系統(tǒng)能夠對系統(tǒng)負荷進行有效調整，同時也能夠對汽輪機轉速加以控制，使得運行過程中的數(shù)據(jù)得到有效收集，避免設備超速等問題的發(fā)生。節(jié)能型調節(jié)系統(tǒng)的有效應用，可使得汽輪機的智能化控制水平得以提升，促進汽輪機自動化運行。除了調節(jié)系統(tǒng)以外，在高壓缸的流通部分也可采用節(jié)能技術，比如，可將原有的拉筋替代為焊接隔板材料，實現(xiàn)窄葉片與寬葉片的同步使用并形成分流葉柵，使得整個通道更為通暢。汽輪機的轉子也可進行改造，使得高壓隔板與氣封軸的間隙得到提升，促進設備的快速轉動。低壓缸節(jié)能技術可采用焊接鋼隔板，也可在葉頂增加迷宮式氣封片，有效控制頂部漏氣問題。選擇橢圓形軸承使得損耗得到有效控制，同時油膜振蕩問題也可以得到有效解決。多元性軸承不會對潤滑系統(tǒng)產(chǎn)生影響，機組能夠保持穩(wěn)定運行。在進行節(jié)能改造時，也可積極引進環(huán)保型轉軸，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，節(jié)約能源。

5 汽輪機運行的優(yōu)化與維護

5.1 大力發(fā)展核心技術

汽輪機運行需要積極選擇，更配合新的技術，使得整體運行效率得到提升，降低能源消耗的問題，保證能量供應的充足。隨著國家節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的提出，越來越多企業(yè)在運行過程中意識到了節(jié)能環(huán)保的重要性，并將綠色減排作為主要發(fā)展理念。企業(yè)可將核心技術的應用，作為節(jié)能減排的關鍵方向之一，比如，火力發(fā)電廠汽輪機可選擇使用靜止可控硅勵磁；在里端的隔音刷架內可集中布置碳刷，使得噪音得到有效控制，同時也能夠保證汽輪機運行環(huán)境的整潔，使得汽輪機工作效率得到提升。

5.2 落實定期檢修維護

汽輪機要做到日常定期檢修，汽輪機的維修工作需要落實到具體責任人。在標準化的檢修模式下，能夠使得汽輪機設備損壞的發(fā)生率得到有效控制，同時也能夠減少維修隱患的發(fā)生，使得汽輪機設備能夠實現(xiàn)進一步發(fā)展。而在檢修過程中，也要及時排除潛在的故障，針對故障特點制定維修方案，使得汽輪機能夠盡快恢復正常運行。

5.3 優(yōu)化給水泵系統(tǒng)

給水泵運行離不開電動定速的支持，而鍋爐給水閥的調節(jié)也起著重要作用。但采用此種運行方式，可以導致汽輪機系統(tǒng)控制中處于低負荷運行狀態(tài)，水泵閥門容易發(fā)生大量的能量流失問題。針對這種情況，要進一步優(yōu)化變速給水泵，通過對積水泵曲線與調節(jié)轉速的平移變速，使得積水泵的功能效果得到最大化發(fā)揮。而且給水調節(jié)閥不需要再對給水流量進行轉變，汽輪機的運行效率能夠得到穩(wěn)步提升，也能夠有效降低能耗問題，使汽動泵的機組運行經(jīng)濟效益得到維護。

6 結語

綜上所述，汽動機需要在現(xiàn)代技術的支持下，不斷進行改造與創(chuàng)新，使得綜合運行效率得到提升，同時，要盡量控制能耗帶來的影響，使得汽動泵的運行功效全面保障，帶動工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，踐行國家節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的綠色化進行。