核电厂汽机运行的维护要点与措施探讨

李秋实 黄盼 潘冠旭 严浩东

摘要：汽轮机是发电厂一项重要设备，要想实现发电厂生 产效率的提升，必须优先改造汽机运行方式，认真做好汽机维 护工作，确保发电厂汽轮机组高效、稳定运行。在汽轮机组运 行过程中，技术人员应当实时监测一些常规的数值指标，利用 这些数值指标对机组运行状态进行判断，在此基础上制定科学 合理的维护与管理措施，切实提高发电厂汽机运行效率，确保 生产安全性。文章简要介绍了发电厂汽轮机的工作原理，针对 发电厂汽机运行的维护要点与措施进行探讨，以此为相关行业 提供参考。

关键词：核电厂;汽机运行;维护

1 汽轮机原理

无论在常規火电厂还是在核电站中，都是采用汽轮机来驱动发电机的。由于汽轮机亦可变速运行，所以还可用它来驱动各种泵、风机、压气机和船舶的螺旋桨等。汽轮机本体结构分为固定部分和转动部分。固定部分包括汽缸、滑销系统、隔板、隔板套、喷嘴、汽封、轴承以及一些紧固零件。转动部分包括主轴、叶轮、叶片、拉筋、围带、联轴器和紧固件。近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级汽轮机。"级"是汽轮机中最基本的工作单元。在结构上它是由静叶栅（喷嘴栅）和对应的动叶栅所组成。从能量观点上看，它是将工质（蒸汽）的能量转变为汽轮机机械能的一个能量转换过程。工质的热能在喷嘴栅中（也可以有部分在动叶栅中）首先转变为工质的动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。

1.1级的工作原理

在汽轮机的级内部，蒸汽能量会转变为机械能，据此可将 汽轮机的级分成速度级、冲动级与反动级这三种。速度级的工 作原理为 ：喷嘴中的蒸汽受热后膨胀，对膨胀后产生的动能进 行分次利用。动叶通常有两列 ;冲动级的工作原理为 ：喷嘴中 的蒸汽受热后膨胀，由于喷嘴流道的截面积会慢慢变小，蒸汽 运动速度越来越高，其产生的动能也越来越大。相较于冲动级， 反动级的动叶、静叶内部蒸汽都会产生膨胀。在这种反动作用 下，动叶流道内部的蒸汽流动速度、流动性能等均有所提升。 理论上看来，在条件相同的情况下，双列速度级的做功能力约 等于冲动级的3-4倍、反动级的6-8倍。如果汽轮机组中无法使 用多级汽轮机，当蒸汽等熵焓降比普通的冲动级（反动级）能 够利用的有效限度更大时，选用速度级。

1.2 多级汽轮机原理

由于单级汽轮机对等熵焓降的有效利用值较小，因此发电 厂通常使用多级汽轮机，以此实现等熵焓降有效利用值的提升。 相较于单级汽轮机，多级汽轮机具备以下两个突出特点 ：第一， 运行阶段的汽轮机在特定条件下，下一级能有效利用上一级的 余速损失 ;第二，每级的等熵焓降总和要比汽轮机整体等熵焓 降大，并且其比值大于1。基于以上因素可以得知，多级汽轮机 的总内效率要比每级平均内效率高出很多。

2 发电厂汽机运行的维护要点与优化措施

2.1 汽轮机的运行现状

针对机组散热损失、端差以及给水旁路来说，如果系统的 回热加热器无法满足其正常运行的要求，火电机组在运行时需 要回热加热器系统的相关部件参与，一旦回热加热器出现故障， 可能引发许多问题。例如 ：如果加热器旁路门密闭不严造成泄 露问题，可能会导致加热器系统由旁路进水，导致火电机组的 正常运行受到很大影响，进而降低汽机机组的热经济性能 ;如 果加热器的上端差过大，会降低其出水温度，导致这一级的抽 气量大大减少，从而增加高一级加热器的抽气量。反之，如果 加热器的下端差过大，这一级抽气量就会显著增加，从而减少 低一级加热器的抽气量 ;在切除加热器之后，相较于规定的给 水温度，此时给水泵输出水的温度会明显降低，从而大幅度降 低系统循环的平均吸热温度，严重影响循环效率。一旦加热器 旁路出现泄漏问题，泄漏程度越严重，机组运行的经济性能越 低。相较于小旁路泄漏，大旁路泄漏会造成更大影响。此外， 如果利用疏水泵作为加热器疏水的切换方式，在缺乏疏水备用 泵的情况下，一旦疏水泵出现故障问题，疏水会向加热器中流动， 不仅如此，故障状态下的疏水泵可能导致疏水向凝汽器中直接 排入，这些都会对机组的正常运行造成不利影响。

2.2汽轮机运行的维护要点与优化措施

第一，优化凝汽器真空抽气系统。抽气设备的选择要考 虑实际情况，优化真空抽气系统。对汽轮机排放的蒸汽进行处 理，使其凝结成水后再次提供给锅炉使用，并将抽气设备设置 在排气处，确保其维持在真空状态，这就是凝结器真空抽气系 统的主要功能。在机组运行过程中，要求凝汽器内部处于必须 处于真空状态。作为汽轮机辅机的重要组成，凝汽器真空抽气 系统属于一个整体，直接影响到机组运行效率和运行安全。机 组的启动、运行以及停机都离不开抽气设备，以此确保凝汽器 内部的真空状态不受破坏。喷射式真空抽气器是一种动量传输 泵，通过文丘里效应所产生的高速射流，将气体向出口输送按照使用介质的差异，喷射式真空抽气器主要分为三种，包括 液体喷射真空泵、气体喷射真空泵以及蒸汽喷射真空泵，其分 别利用压力水、非可凝性气体以及压力蒸汽作为动力，在工作 原理上具有很大的相似性。部分发电厂通过水环真空泵抽取真 空，其应用效果更好。原有的抽气系统设备经常出现故障问题， 如果真空系统大量漏气，往往会导致水环真空泵出现过载问题， 破坏整个汽机机组。在该系统进行优化时，应当确保凝结器内 部维持在真空状态，以此实现机组运行效率的提升，保证运行 安全，减少运行成本。优化后的抽气系统能够实现发电厂热力 循环效率的有效提升，现阶段已经得到了较为普遍的应用。

第二，优化回热加热器。在汽机机组运行过程中，回热加 热器发挥着不可替代的作用。随着科学技术的进步，回热加热 器系统也越来越完善，工作效率较之以前有了很大提升。优化 后汽轮机在抽气能级上存在一定差异，能级会随着能力的增加 而增加。通过优化回热系统提高汽轮机内部抽气的做功效率， 优化内容包括加热器的抽气压力损失、下端差以及上端差。优 化后的回热加热器系统能够有效改善汽轮机的运行状态，提高 机组运行效率。

第三，优化给水泵。定速给水泵是原有电动给水泵的运行 方式，主要是通过调节锅炉给水阀实现运行。在这种情况下， 一旦机组处于低负荷运行状态，会导致较大的阀门节流损失。 给水泵的变速调节原理为 ：对水泵转速进行调整，能够将水泵 的性能曲线改变，当管路曲线不改变时，对工作点进行调整， 以此优化给水泵的运行方式，以变速调节代替定速调节，无需 利用给水调节阀实现给水流量的改变，尤其是在低负荷运行状 态下，具有显著的节能功效。此外，这种调节方式还能实现气 动泵组运行成本的节约，具备良好的经济性。

2.3 发电厂汽轮机的发展趋势

随着社会经济不断发展，汽轮机在发电厂得到了普遍应用， 不但有效提高了发电厂的生产效率，而且推动了整个电力行业 发展。目前电力行业已经将研究重点放在了大型汽轮机组的研 制和开发上，尤其是末级叶片的加长。针对汽轮机的研究工作， 另一重要目标是实现其热效率的提升，其研究内容包括二次再 热、更高的蒸汽参数、调峰机组的研究等。利用新材料、新技 术与新工艺改善汽轮机性能，设计出效率更高、运行成本更低、 生产更安全的汽轮机，并将其推广应用到电力行业中，以此 满足人们的生产生活对电力资源的需求，实现国民经济可持 续发展。

3 结语：

综上所述，社会经济的发展带动了电力行业发展。近年来， 国内对电能需求量越来越大，能源紧缺局面也越来越严重。在 这种情况下，提高能源利用效率进行发电，已经成为电力行业研究的重点。因此，优化当前汽轮机发电方式、提高其发电效率具有重要意义。发电厂应当认真研究机械设备，包括凝汽器、 回热加热器以及给水泵等，采取有效措施进行设备优化，尽可 能提高汽轮机组的生产效率，在满足当前电力需求的基础上， 有效实现能源节约，缓解能源压力。