【摘要】汽輪機(jī)配汽方式對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、安全性有著重大影響，在配汽方式與設(shè)計上，必須整合轉(zhuǎn)子、熱力、氣體動力學(xué)等相關(guān)知識，對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論研究。本文結(jié)合汽輪機(jī)配汽設(shè)計原理，對汽輪機(jī)配汽設(shè)計的優(yōu)化方式進(jìn)行了簡單的分析。

【關(guān)鍵詞】汽輪；機(jī)配；設(shè)計；優(yōu)化

近年來，隨著電網(wǎng)裝機(jī)容量、峰谷差拉大，原來只參與負(fù)荷汽輪發(fā)電的機(jī)組也被迫參與到運(yùn)行調(diào)峰中，部分機(jī)組在調(diào)峰的過程中，負(fù)荷下降到50%，或者更低。針對這種情況，很多機(jī)組在調(diào)峰負(fù)荷變化時，都出現(xiàn)了軸振不穩(wěn)、2號軸承溫度上升、低頻渦動等情形，甚至嚴(yán)重影響著機(jī)組運(yùn)行。與此同時，很多運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)減小參數(shù)運(yùn)行、節(jié)流調(diào)整對控制故障有很好的作用，但是無法應(yīng)用到噴嘴調(diào)整中，其中節(jié)流損失相對較大，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性也會降低。因此，在汽輪機(jī)配置與設(shè)計中，必須從細(xì)節(jié)中優(yōu)化汽輪機(jī)配汽設(shè)計。

1.配汽方式對機(jī)組構(gòu)成的影響

1.1汽流力不平衡

在調(diào)整流動蒸汽時，調(diào)節(jié)葉片會由此產(chǎn)生流力作用，將汽輪機(jī)組分成多個噴嘴組。在調(diào)節(jié)級變成均勻入汽時，對角噴嘴出現(xiàn)的流力相反；如果噴嘴組空間類似，在汽流力轉(zhuǎn)子扭矩之外，汽流力且向就會產(chǎn)生200MW高壓缸。對于兩種不同的進(jìn)汽形式。當(dāng)汽輪機(jī)處于0-210MW負(fù)荷變化的過程中，選擇第19個工況對承載荷進(jìn)行計算，隨后計算出橢圓軸承的動靜特性。具體可以使用兩個程序計算，一個是油膜數(shù)據(jù)庫，另一個是Lund程序。通過將轉(zhuǎn)軸汽流力與中心翻轉(zhuǎn)力用在圓周上，從源頭上確保其平衡安全。

1.2汽流力對動、靜特性的影響

受汽流力不平衡影響，軸承動力也發(fā)生了很大的變化。其中，軸承對轉(zhuǎn)子也有很大的影響，它也是阻力的來源。另外，軸承阻力與剛度對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性、臨界轉(zhuǎn)速也有很大影響。對此，在實(shí)際工作中，我們必須深入轉(zhuǎn)子特性，結(jié)合軸承作用進(jìn)行分析。

1.3大容量高參數(shù)汽流力

從配汽不平衡調(diào)節(jié)級流力狀況來看：主汽壓力的級配調(diào)整對不平衡流力有著很大的影響。一旦主汽壓力增加，不平衡調(diào)節(jié)級汽流力必將增加。在單機(jī)容量與機(jī)組不斷增加的情況下，機(jī)組參數(shù)將向超越臨界、超臨界等方向發(fā)展，同時主汽壓力增加。此時，如果利用調(diào)節(jié)級進(jìn)行變工計算，就能準(zhǔn)確的計算出主蒸汽參數(shù)不平衡調(diào)節(jié)級流力。在負(fù)荷漸變的過程中，不平衡調(diào)節(jié)級配汽的汽流力最大考驗(yàn)達(dá)到150KN，也就是200MW的3倍。造成汽流激振的原因是：密封間隙分布不均與轉(zhuǎn)子徑向不平衡所致。氣缸中的轉(zhuǎn)子位置與穩(wěn)定性是產(chǎn)生汽流激振最本質(zhì)的因素。

2.汽輪機(jī)配汽的利弊

從慣用的配汽方式來看，主要有：噴嘴、節(jié)流、旁通配汽。

噴嘴配汽是將第一級設(shè)置成調(diào)節(jié)級，然后再將各個調(diào)節(jié)級分設(shè)多個小組，并且每個小組都有各自的汽們進(jìn)行供汽與調(diào)節(jié)，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行與負(fù)荷形式，開啟各個閥門順序。它的特點(diǎn)是多個汽們順序開啟，以減小和控制汽們調(diào)節(jié)的損失，但是調(diào)節(jié)后的結(jié)構(gòu)依然不變。

節(jié)流配汽，是所有進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽在同一個汽們上調(diào)節(jié)，這樣就能避免汽們尺寸過大。它沒有調(diào)節(jié)級、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，在工況變化時，除了末級，其他級的比焓降變化較小。定壓運(yùn)行時，溫度變化不大，適應(yīng)性較好，但是最好只承擔(dān)基礎(chǔ)負(fù)荷。

旁通配汽，適用于工業(yè)、船舶汽輪機(jī)，利用內(nèi)外旁通閥就能改善汽輪機(jī)流量，以增加汽輪機(jī)抽汽供熱量和功率輸出。另外，設(shè)置旁通閥，還有利于工況開啟。

3.汽輪機(jī)配汽設(shè)計的優(yōu)化

3.1進(jìn)汽對稱思想

綜上可知：不對稱的進(jìn)汽很可能造成不平衡調(diào)節(jié)級配汽的出現(xiàn)，讓整個機(jī)組承擔(dān)隱患，甚至影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性與安全系數(shù)。對此，在優(yōu)化配汽的過程中，應(yīng)該盡量使用對稱的配汽形式，減小配汽中的不平衡汽流力。凝聚機(jī)組經(jīng)濟(jì)系數(shù)、安全特性，使用對角對稱的進(jìn)汽形式，也是當(dāng)前噴嘴配汽的最佳方案。

3.2重組閥門

在操作中，汽輪機(jī)閥門數(shù)量是有限的，重組閥門是對某些機(jī)組的特定規(guī)則，它為提高運(yùn)行系數(shù)的安全性、經(jīng)濟(jì)性具有很好的作用。

3-1機(jī)組噴嘴的配置圖

從3-1的機(jī)組配置圖中，我們可以快速看到噴嘴數(shù)量，1-4號的噴嘴數(shù)量分別為：10、14、9、12只噴嘴。2號與4號的噴嘴組數(shù)量與1號與3號的多。為了能讓機(jī)組在較大的負(fù)荷范圍以對角進(jìn)汽的方式呈現(xiàn)，除了使用較小的汽流力，還可以讓2號與4號的同步開啟對角；因?yàn)?號、4號的噴嘴面積相對較大，這讓負(fù)荷較小的它們開度始終不大，效率較小、節(jié)流損失相對較大，相對于負(fù)荷偏高的地區(qū)，一般不需要開啟第三個閥門。因?yàn)闄C(jī)組很少運(yùn)行在負(fù)荷較小的地區(qū)，故低負(fù)荷區(qū)的運(yùn)行矛盾不明顯。如果想改善低負(fù)荷區(qū)域的運(yùn)行效率，也可以從1、3號同步對角開啟著手。

對角對稱進(jìn)汽能很好的降低不平衡配汽構(gòu)成的汽流力，負(fù)荷增大時，考慮到效率，為了控制節(jié)流損失，改善機(jī)組負(fù)荷區(qū)域的運(yùn)行效率，必須保持順序閥的調(diào)節(jié)級優(yōu)勢。此時可以使用對角對稱的進(jìn)汽和順序進(jìn)汽等配汽方案，也就是先開啟進(jìn)氣閥，然后在較高負(fù)荷的區(qū)域進(jìn)行其他閥門開啟。

從實(shí)際反饋的信息來看：不平衡汽配流力方向?qū)φ麄€機(jī)組的影響也是不同的。相對于垂直性不平衡汽流力，向下有助于改善軸系穩(wěn)定系數(shù)，它對機(jī)組的影響整體較?。凰椒较虻钠髁?，對油楔面積變大的汽流力影響較小。故在較高負(fù)荷的順序閥設(shè)計中，必須整合汽們調(diào)節(jié)出現(xiàn)的不平衡汽流方向?qū)φ麄€機(jī)組構(gòu)成的 影響。

3.3高壓軸承載荷

在汽輪機(jī)配汽設(shè)計中，而定工作之外的軸承能否正常工作，和載荷有著極大的關(guān)聯(lián)。此時，受機(jī)組安裝的影響，讓軸承額定載荷與外載荷偏離，進(jìn)而對機(jī)組工作造成影響。如果為了改善該故障，而大修停機(jī)就會帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。

利用改變開啟程度與順序的方式，我們能有效控制不平衡配汽的汽流力方向與大小，讓其成為需要的力度，最后達(dá)到調(diào)整軸承外載荷的要求。在外載荷較小時，軸承很難承擔(dān)阻力影響機(jī)組正常運(yùn)行的激振，增加軸承載荷則能很好的控制故障。改善配汽方式，出現(xiàn)大小適宜、向下的不平衡汽流力，適當(dāng)添加軸承載荷，就能在不停機(jī)的狀態(tài)下，滿足軸承載荷調(diào)整的要求，并且消除臨時性故障。另外，靈活應(yīng)用不平衡調(diào)節(jié)級配汽機(jī)理，對故障處理與現(xiàn)場運(yùn)行也有很好的作用。

4.結(jié)語

針對當(dāng)前汽輪機(jī)配汽存在的問題，利用改善汽輪機(jī)進(jìn)汽方向、順序，使用對稱性進(jìn)汽的形式能有效改善配汽，控制不平衡的汽流力，從而達(dá)到提高運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。因此，在實(shí)際工作中，我們必須優(yōu)化設(shè)計過程與技術(shù)，從實(shí)踐應(yīng)用中，改善設(shè)計過程，優(yōu)化汽輪機(jī)配汽技術(shù)發(fā)展。

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