汽轮机是电厂发电的核心设备。它的作用是把热能转换成机械能。锅炉产生的高温高压蒸汽进入汽轮机。蒸汽推动叶片旋转。转子跟着转动。发电机连接汽轮机转子。转子转动切割磁力线产生电能。我国大部分电厂使用汽轮机发电。研究汽轮机的运行对电厂很重要。

汽轮机内部有很多级。每一级有静叶和动叶。静叶固定在汽缸上。动叶装在转子上。蒸汽先经过静叶。静叶把蒸汽的热能变成动能。蒸汽速度变快。高速蒸汽冲击动叶。动叶带动转子转动。蒸汽压力降低。温度也降低。蒸汽从一级流到下一级。能量逐级利用。最后蒸汽变成乏汽。乏汽进入凝汽器。凝汽器把乏汽冷却成水。水再送回锅炉加热。这就是循环。

汽轮机运行要关注效率。效率影响煤耗。效率高就省煤。电厂希望效率高。汽轮机效率受很多因素影响。通流部分设计很关键。叶片形状要好。表面要光滑。蒸汽流动损失就小。间隙也要控制好。转子与汽缸之间有间隙。间隙太大蒸汽会泄漏。泄漏直接降低效率。间隙太小也不行。转子受热膨胀会碰磨。运行人员要监视间隙变化。

汽轮机启动有专门规程。冷态启动和热态启动不同。启动前要盘车。盘车让转子均匀受热。防止转子弯曲。蒸汽温度要匹配金属温度。温差太大会产生热应力。热应力大会导致裂纹。升温升速率要控制。升速太快振动会变大。暖机时间要足够。让各部分膨胀均匀。达到转速后并入电网。带负荷要缓慢。监视缸胀和差胀。差胀是转子和汽缸膨胀的差值。差胀超标很危险。

汽轮机运行要监视参数。主蒸汽压力不能超限。主蒸汽温度也要稳定。排汽温度不能太高。振动值必须合格。轴振动大表示不平衡。可能是叶片结垢或损坏。要定期监测振动频谱。润滑油温要合适。油温低粘度大润滑不好。油温高油膜不稳定。轴承温度不能超标。轴承温度高会烧瓦。真空系统要严密。真空低影响效率。凝汽器端差要小。端差大表示换热不好。可能是铜管结垢。

汽轮机常见问题有结垢。蒸汽品质不好带盐分。盐分附着在叶片上。通流面积变小。效率下降。出力不足。要定期清洗叶片。还有叶片水蚀问题。最后几级蒸汽湿度大。水滴冲刷叶片。叶片边缘出现缺口。严重时要更换叶片。汽轮机也会发生腐蚀。停机时空气进入产生锈蚀。保养时要充氮气或放干燥剂。

汽轮机检修很重要。大修一般三到五年一次。解体检查所有部件。测量转子弯曲度。检查叶片牢固程度。拉金和围带不能有裂纹。叶根槽要仔细看。转子要做动平衡。动平衡不好振动大。汽缸结合面要严密。漏汽要处理。螺栓要按顺序紧固。紧固力要均匀。修后要进行超速试验。验证危急保安器动作。确保保护可靠。

现在汽轮机技术有发展。材料更好了。高温合金钢耐热性好。可以承受更高温度。效率就能提高。设计方法进步了。三维气动设计优化叶片型线。流动损失更小。制造精度提高了。数控机床加工叶片。表面质量好。密封技术也改进。蜂窝密封和刷式密封减少泄漏。运行控制更智能。DCS系统自动调节参数。效率一直最优。故障诊断系统提前预警。减少非停。

汽轮机要适应新能源发展。风电光伏发电不稳定。电网需要调峰。汽轮机要频繁启停。快速启停技术很关键。减少启动时间。减少热应力损伤。汽轮机还要深度调峰。低负荷运行要稳定。锅炉低负荷稳燃配合。汽轮机也要改造。通流部分重新设计。适应宽负荷高效运行。

电厂经济性要求高。汽轮机煤耗是重要指标。小指标竞赛开展起来。运行人员精心调整。保持最佳真空。保持合理给水温度。减少阀门节流损失。加热器全部投入。回热系统提高效率。冷源损失要降低。循环水温度尽量低。但循环水泵电耗也要考虑。找到平衡点。加强设备维护。消除内外漏汽。保温完整减少散热。定期清理凝汽器。保持换热良好。

安全永远是第一位。汽轮机超速很危险。转速飞升可能飞车。必须装可靠保安系统。危急遮断器动作迅速。主汽门调节汽门关闭。润滑油系统不能中断。交流油泵直流油泵连锁启动。盘车装置要可靠。防止大轴弯曲。TSI系统监测振动位移。数据异常及时处理。运行人员培训要加强。熟悉规程熟悉系统。操作准确无误。事故预想经常做。知道怎么处理突发情况。

汽轮机专业涉及知识多。要懂热力学。明白能量转换过程。要懂流体力学。知道蒸汽流动规律。要懂材料力学。清楚部件强度要求。要懂自动控制。了解调节保护原理。要懂金属工艺。掌握焊接热处理技术。要懂检修工艺。知道拆装测量方法。现场经验很重要。听声音判断内部状况。看参数分析运行状态。摸管道感知温度振动。这些书本上学不到。

论文研究可以选择具体方向。可以研究叶片型线优化。利用软件模拟流场。分析损失分布。改进叶片设计。可以研究转子寿命管理。计算低周疲劳损伤。制定启停曲线。延长服役时间。可以研究振动故障诊断。采集振动数据。分析特征频率。确定故障原因。可以研究冷端优化。凝汽器真空系统整体分析。找出最佳运行方式。可以研究灵活性改造。适应电网调峰需求。提高低负荷效率。

研究需要具体方法。收集电厂运行数据。历史数据有参考价值。安装测试仪表。测量温度压力流量。采集振动信号。建立计算模型。利用软件仿真。设计实验方案。对比不同工况。分析数据变化。找出规律。提出改进建议。应用到实际中去。检验效果。再看新问题。这样不断进步。

电厂汽轮机是庞大系统。每个人负责一小部分。运行人员监视调整。检修人员维护修理。技术人员分析改进。管理人员统筹协调。大家共同努力。保证汽轮机安全经济发电。电送到千家万户。工厂机器转动。城市灯火通明。汽轮机隆隆作响。能量转换持续不断。这就是电力生产一线。平凡但重要的工作。