火力发电厂汽轮机控制分析

火力发电厂汽轮机控制分析

发表时间：2019-06-28T17:34:00.460Z 来源：《当代电力文化》2019年第04期作者：张家源1 孙宝君2

[导读] 首先阐述了汽轮机的概述及其工作原理，论述了火力发电厂汽轮机的特点，并重点分析了火力发电厂汽轮机常见故障及其控制措施。

1.中国船舶重工集团公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨 150000

2.黑龙江省华富电力投资有限公司哈尔滨分公司黑龙江哈尔滨 150000

摘要：本文首先阐述了汽轮机的概述及其工作原理，论述了火力发电厂汽轮机的特点，并重点分析了火力发电厂汽轮机常见故障及其控制措施。

关键词：火力发电厂；汽轮机；故障；措施

在电厂的发电设备中，汽轮机是运行的主体。同时，汽轮机组的稳定对火电厂的安全、稳定运行有着重要的影响意义。因此，要对汽轮机出现的故障及时排除，从而保证电厂汽轮机的正常运转。

一、汽轮机概述

汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。

此外，汽轮机中的蒸汽流动是连续的、高速的，单位面积中能通过的流量大，因而能发出较大的功率。大功率汽轮机可采用较高的蒸汽压力和温度，故热效率较高。19世纪以来，汽轮机的发展就是在不断提高安全可靠性、耐用性和保证运行方便的基础上，增大单机功率和提高装置的热经济性。

二、汽轮机工作原理

由于汽轮机主要是一种能借助蒸汽的热能完成做功操作的旋转机械，所以其工作原理即为把热能转变成机械能的基本理论，其中主要包括以下两种原理：

1、冲动作用原理。此原理主要是指在汽轮机中，在高速蒸汽通过动叶汽道时，其流动方向会发生变化，所以会对叶片构成一定的冲动力，进而推动叶片发生转动，并产生机械功。

2、反动作用原理。此原理主要是指在汽轮机中，当蒸汽在由动叶片所组成的汽道中逐渐发生膨胀与加速现象时，其流动方向会发生改变，所以会对叶片产生一定的冲动力，从而推动叶片发生转动，进而做功。

冲动作用原理的基本特点是汽流在动叶汽道中并没有发生膨胀与加速，而仅仅是方向发生改变。而反作用原理的基本特点是汽流在动叶汽道中不仅会改变方向，并且还会发生膨胀与加速。

三、火力发电厂汽轮机的特点

1、汽轮机的热效率高。与传统火力发电厂电力生产效率相比，汽轮机具有热工效率高的特点，与传统设备相比，汽轮机可确保热工效率在40％以上，这极大地节约了能源，同时也能为电厂稳定运行提供经济与功能基础。

2、汽轮机的连续性好。汽轮机的工作原理简单，普通的回旋就能产生巨大的电能，简单的结构避免了机组过于复杂而产生的事故高发缺陷，同时简单的结构又能降低设备维护的成本，极大地延长了机械的寿命。

3、汽轮机的经济性佳。通过对汽轮机运行状态、运行参数、运行方式的调节，汽轮机可快速实现经济运行和优化运行，这有利于火力发电厂达到经济目标和安全目标，同时也能在复杂的电力负荷下实现稳定运行，有助于电力安全、社会价值等综合任务的达成。

四、火力发电厂汽轮机常见故障

1、汽轮机异常震动。在汽轮机运行过程中，当出现气流激振、转子热变形及摩擦振动等情况时都会导致汽轮机发生异常振动。当气流激振情况发生时，会有大量的低频分量产生，同时还会受到运行参数的影响，从而导致振动越发明显。转子温度和蒸汽参数与转子热变形具有直接的关系，当转子出现热变形时，会导致振幅增加。当有摩擦情况存在时，会有抖动和涡动等现象发生，不仅转子内部受温不均匀，而且还会导致转子热变形故障发生。

2、汽轮机的超速转动。汽轮机是工作在高速转动条件下的机械设备的精密组合，汽轮机是机械的原动件，承受着巨大的外力矩，在汽轮机工作时一旦调节系统发生失效，导致汽轮机转动速度异常增大，则会发生严重的后果，将使机械承受的实际应力大于许用应力，会导致叶片甩落，轴承遭到损坏，转子折断，严重时还会导致整个机组的损毁，造成安全事故的发生。汽轮机超速是对工作人员的人身安全和机械设备损坏的重大事件。

3、汽轮机叶片损坏、断落。汽轮机运行过程中凝汽器水位上升、凝结水硬度和流量增大，同时汽轮机机组震动异常增高，压力增大或汽轮机内部有金属摩擦声很有可能是汽轮机叶片损坏、断落。发生上述现象时要及时关闭汽轮机，及时检修凝汽器铜管是否被打破，汽轮机叶片特别是末级叶片是否掉入凝汽器中。汽轮机叶片损坏、断落原因有很多，发生事故后一定要仔细排查立即改正，汽轮机叶片损坏。

4、汽轮机轴瓦温度。汽轮机是大型的转动设备，汽轮机轴连续在轴瓦间高速旋转，因此使透平油和轴瓦温度升高，当轴瓦温度过高时直接威胁到轴瓦的安全，一旦轴瓦乌金溶化将造成汽轮机动静摩擦恶性事故。

5、汽轮机调速系统摆动故障。在汽轮机运行过程中，汽轮机组高压调速汽门运行过程中会经常出现摆动现象，从而导致汽轮机轴瓦振动故障发生，而且出现摆动时，阀门会出现严重的振动，从而加重轴瓦损坏的程度，对汽轮机组运行的安全性和稳定性带来较大的影响。

五、火力发电厂汽轮机故障控制措施

1、振动异常措施。首先，工作人员在实际检修过程中，需随时随地做好观察记录工作。一旦发现汽轮机体振动异常故障问题，应及时向维修专业人员或企业上级部门报告。以此避免汽轮机体振动异常问题影响机器工作效率，进而导致汽轮机体不能有效发挥其功能，比如标准汽轮机体在投入工作运行前的负荷，以及不同负荷下汽轮机工作转态的图表等。其次，工作人员需改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调的特性消除汽流激阵，为进一步消除汽轮机体振动异常问题提供良好的外部环境。

2、超速转动异常措施。为了保证调节系统的正常工作，避免出现汽轮机的异常超速，必须在汽轮机中使用保安系统，进行监控转子的转动速度，一旦速度超出一定范围，就会触动保安系统进行工作，制止转子速度的继续提升，用以保证转子的速度始终保持在一定的范围