李洋

摘 要：近年來隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷向前發(fā)展，對(duì)電能的需求量不斷增加，這就對(duì)電廠的正常生產(chǎn)經(jīng)營提出了更高要求。電廠汽輪機(jī)組的運(yùn)行是否正常，會(huì)嚴(yán)重影響到整個(gè)電廠設(shè)備的工作效率。在電廠日常發(fā)電過程中，汽輪機(jī)組是最為重要的能量輸出設(shè)備，同時(shí)也是電廠正常運(yùn)行的前提保障。所以要想提高電廠的整體運(yùn)行效率，就應(yīng)該注重汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中的有效優(yōu)化。本文主要結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在分析汽輪機(jī)組運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，就目前汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，然后提出了相應(yīng)的運(yùn)行優(yōu)化策略，希望通過本次探討能對(duì)指導(dǎo)電廠實(shí)際運(yùn)行有所幫助。

關(guān)鍵詞：電廠集控運(yùn)行 汽輪機(jī)組 優(yōu)化措施

中圖分類號(hào)：TM62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）10-0213-01

近年來，以太陽能、風(fēng)能、潮汐能為主的新型能源得到了進(jìn)一步的發(fā)展，從總體的能源供給結(jié)構(gòu)來看，火力發(fā)電依然是最主要的發(fā)電模式。近年來隨著火電廠的技術(shù)不斷革新和設(shè)備升級(jí)換代，引進(jìn)了許多新型的火力發(fā)電技術(shù)和設(shè)備，這對(duì)提高資源利用效率、保證持續(xù)供電有很大幫助。伴隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提升，國家高度重視對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的升級(jí)優(yōu)化，在整個(gè)升級(jí)優(yōu)化過程中，如何進(jìn)一步提高火力電廠的發(fā)電效率，就成為現(xiàn)階段技術(shù)工作人員需要重點(diǎn)攻克的難題。提高發(fā)電效率，關(guān)鍵在設(shè)備，而提高設(shè)備的運(yùn)行效率，關(guān)鍵在電廠的汽輪機(jī)組。目前我國電廠普遍存在汽輪機(jī)組運(yùn)行效率較低的問題，這不僅會(huì)影響到發(fā)電廠各項(xiàng)設(shè)備的整體運(yùn)行效率，還會(huì)降低電廠的生產(chǎn)效率，不利于電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此就需要我們采取必要措施，對(duì)汽輪機(jī)組進(jìn)行有效的運(yùn)行優(yōu)化，提高機(jī)組的運(yùn)行效率，減少能源浪費(fèi)，向社會(huì)大眾提供高質(zhì)量的電能。

一、汽輪機(jī)組運(yùn)行原理

1.汽輪機(jī)的定義及構(gòu)成

汽輪機(jī)作為火力電廠的重要能源供給設(shè)備，對(duì)電廠各個(gè)設(shè)備的整體運(yùn)行有很大影響。電廠內(nèi)的汽輪機(jī)是一種以沖動(dòng)作用為原理，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。從結(jié)構(gòu)上看汽輪機(jī)組主要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)部分，一個(gè)為轉(zhuǎn)動(dòng)部分，另一個(gè)為靜止部分。轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要是由主軸、葉輪聯(lián)軸器以及動(dòng)葉片組成，靜止部分主要是由進(jìn)汽部分、汽缸、隔板、軸承、汽封等組成。上述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)是保證汽輪機(jī)組能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，對(duì)汽輪機(jī)組的整體運(yùn)行效率起著重要作用。

2.汽輪機(jī)組的工作原理

根據(jù)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)可以分析得出，汽輪機(jī)在運(yùn)行中主要包括了兩方面，一個(gè)是沖動(dòng)作用原理，另一個(gè)是反動(dòng)作用原理。首先，沖動(dòng)作用原理。沖動(dòng)作用原理就是在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，鍋爐產(chǎn)生的大量蒸汽通過噴嘴而經(jīng)過動(dòng)葉汽道發(fā)生方向改變，然后將蒸汽力作用到汽輪機(jī)葉片上，讓葉片發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了將蒸汽熱能轉(zhuǎn)成機(jī)械能。在整個(gè)汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，蒸汽會(huì)不斷產(chǎn)生、不斷作用在汽輪機(jī)的葉片上，在蒸汽不斷膨脹過程中會(huì)增加汽輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，使汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)做功;其次，反動(dòng)作用原理。汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中，汽道內(nèi)的蒸汽會(huì)不斷發(fā)生膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹蒸汽會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的汽流，從而對(duì)葉片會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的反動(dòng)力，推動(dòng)葉輪做功。在沖動(dòng)原理作用之下，動(dòng)葉汽道的汽流會(huì)發(fā)生方向的改變，但不會(huì)進(jìn)一步提高蒸汽的膨脹速率。但在反動(dòng)原理作用之下，汽流既會(huì)發(fā)生方向改變，也會(huì)進(jìn)一步提高蒸汽的膨脹速率。汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，本身是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，蒸汽會(huì)在噴嘴汽道中不斷發(fā)生膨脹，降低壓力，增加推進(jìn)速度。

二、汽輪機(jī)組運(yùn)行存在的問題

1.配汽方式選擇存在的問題

現(xiàn)階段汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中經(jīng)常使用到的配汽方式主要為復(fù)合型配置方式。在汽輪機(jī)不同的運(yùn)行階段，需要通過不同的方式來實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的有效運(yùn)行。在較高運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)之下，汽輪機(jī)主要通過順序閥的方式來實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的運(yùn)行，這時(shí)工作效率相對(duì)較高。而汽輪機(jī)在啟動(dòng)或者處于較低運(yùn)行負(fù)荷階段時(shí)，通過單閥調(diào)整的方式來實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的運(yùn)行。但是在低運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)下的運(yùn)行效率相對(duì)較低，會(huì)大大降低資源的利用效率，存在很大的熱能損耗。

2.汽輪機(jī)組的啟動(dòng)和停止存在問題

機(jī)組啟動(dòng)和停止過程中，主要是內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子應(yīng)力發(fā)生變化的過程。在參數(shù)選擇過程中，如果存在不恰當(dāng)之處，在汽輪機(jī)組啟動(dòng)和停止過程中很容易造成較大的損耗，影響到汽輪機(jī)組的工作效率，嚴(yán)重的還會(huì)影響到汽輪機(jī)組的使用壽命。

3.汽輪機(jī)組的能力

在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，汽閥的封閉性不完全是造成汽輪機(jī)能耗較高的一個(gè)重要原因。汽輪機(jī)汽閥調(diào)節(jié)主要包括了單閥調(diào)節(jié)和順序閥調(diào)節(jié)兩種，單閥調(diào)節(jié)主要是結(jié)合汽輪機(jī)的參數(shù)直接進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，而順序閥調(diào)節(jié)是由噴嘴控制噴汽閥的開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。而順序閥調(diào)節(jié)只有在汽閥壓力相對(duì)較小的情況下才能夠進(jìn)行。如果汽閥遭受到很大的壓力影響，采用順序閥調(diào)節(jié)模式很容易造成外缸和噴嘴出現(xiàn)形變，影響到整體的密閉性，導(dǎo)致部分機(jī)組的功能喪失而導(dǎo)致整個(gè)汽輪機(jī)組的能耗顯著升高。

三、電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化措施

1.優(yōu)化汽輪機(jī)配汽方式

在汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中，如果一直沿用傳統(tǒng)的復(fù)合型配置方式勢(shì)必會(huì)影響到整個(gè)汽輪機(jī)組的整體運(yùn)行效率，因?yàn)樵摲N配汽方式只有在額定負(fù)荷下才能更好的運(yùn)作。一旦汽輪機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，整個(gè)機(jī)組將會(huì)面臨較大的消耗，所以應(yīng)該改用三閥式的配汽方式，這樣能夠有效解決傳統(tǒng)配汽方式造成汽輪機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下能耗較高的問題。通過改變傳統(tǒng)的配置方式，能夠有效分擔(dān)負(fù)荷，同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)的要求相對(duì)較小，能提高資源利用效率。另外通過運(yùn)用三閥式的配汽方式還能夠?qū)崿F(xiàn)汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)變圓滑，提升機(jī)組瞬間轉(zhuǎn)換的工作效率，更有利于節(jié)能。

2.優(yōu)化汽輪機(jī)組的啟動(dòng)和停止

首先，汽輪機(jī)組啟動(dòng)過程中的優(yōu)化。通常情況下，對(duì)于600MW的汽輪機(jī)組的啟動(dòng)方式主要采用高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)法，在啟動(dòng)過程中首先點(diǎn)火對(duì)管道進(jìn)行加溫處理，沖動(dòng)轉(zhuǎn)子升速暖機(jī)，并提高負(fù)荷。但是在實(shí)際的運(yùn)行過程中，高壓缸的排汽溫度會(huì)顯著升高，為了有效降低這一方面的溫度，在汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，將再熱蒸汽壓力設(shè)定在0.5MPa以下，確保高壓缸的排汽逆止門能夠快速打開，這樣就能夠有效解決高壓排汽缸溫度過高的問題，達(dá)到很好的節(jié)能效果。其次，汽輪機(jī)組停機(jī)過程中的優(yōu)化。汽輪機(jī)組在停止運(yùn)行過程中，內(nèi)部的各個(gè)部件參數(shù)都會(huì)陸續(xù)歸零，進(jìn)汽量進(jìn)一步的減少，主汽門也會(huì)逐漸關(guān)閉，汽缸內(nèi)的各個(gè)零部件的逐漸冷卻。通常情況下汽輪機(jī)組停機(jī)主要分為兩種，一種是滑參數(shù)停機(jī)，一種是額定參數(shù)停機(jī)。為了有效提高整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率，主要采用滑參數(shù)停機(jī)方式，因?yàn)檫@種停機(jī)方式一方面能夠顯著提高整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率，能夠利用鍋爐機(jī)組的余熱進(jìn)行發(fā)電，提高熱力資源的利用效率，另一方面也有利于對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行有效的降溫處理，提高檢修效率。

3.優(yōu)化汽輪機(jī)組的維護(hù)管理

為了確保電廠汽輪機(jī)組能夠正常運(yùn)行，正常供能。就需要對(duì)整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行進(jìn)行有效的維護(hù)管理。汽輪機(jī)在啟動(dòng)之前需要對(duì)各個(gè)部件各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)排除隱患，特別是應(yīng)該重點(diǎn)做好高壓設(shè)備的維護(hù)和檢修工作，及時(shí)清理高壓管道當(dāng)中的各種雜質(zhì)，保證管道具有良好的熱傳輸效率，降低不必要的能源損耗。

4.優(yōu)化給水泵

過去汽輪機(jī)組的給水泵主要采用定速給水方式，但這種給水方式存在明顯的缺陷，會(huì)造成大量的節(jié)流損失。因此就需要對(duì)水泵的給水方式進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。在給水方式選擇和設(shè)計(jì)過程中，相應(yīng)的技術(shù)人員應(yīng)該按照變動(dòng)的速度和平移泵的曲線科學(xué)設(shè)計(jì)。相對(duì)于定速的給水方式，變速給水方式能夠有效解決調(diào)節(jié)閥控制水流量的問題，同時(shí)還能夠有效緩解機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)之下的能耗損失嚴(yán)重的問題，大大提高節(jié)能效果，提升電廠的發(fā)電效率，保證經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及居民物質(zhì)生活水平不斷提高，對(duì)高品質(zhì)電能的需求量不斷增加，電力行業(yè)也在不斷進(jìn)行創(chuàng)新改革，切實(shí)提高自身的發(fā)電能力和發(fā)電效率。火力電廠在發(fā)電過程中，通過對(duì)汽輪機(jī)組的運(yùn)行模式進(jìn)行有效優(yōu)化處理，強(qiáng)化技術(shù)革新，可以讓汽輪機(jī)組以更加高效的方式運(yùn)行，保證電廠其他設(shè)備的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量，減少安全事故發(fā)生率，而且還能夠提高電廠的發(fā)電效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，一舉多得。

參考文獻(xiàn)

[1]徐婧，顧煜炯，陳東超，等.汽輪機(jī)組運(yùn)行能耗優(yōu)化策略確定方法[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2017，38（6）：1171-1177.

[2]王攀，王泳濤，王寶玉.汽輪機(jī)冷端優(yōu)化運(yùn)行和最佳背壓的研究與應(yīng)用[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2016，58（1）：55-57，60.

[3]萬祥，胡念蘇，韓鵬飛，等.大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于汽輪機(jī)組運(yùn)行性能優(yōu)化的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，36（2）：459-467.

[4]焦進(jìn)壘，郭建民，盧靜思.基于蒸汽傳遞過程的火電廠多級(jí)汽輪機(jī)組優(yōu)化[J].節(jié)能技術(shù)，2014，32（4）：362-365.

[5]馬立恒，王運(yùn)民.火電廠凝汽式汽輪機(jī)冷端運(yùn)行優(yōu)化研究[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2010，52（2）：137-140.

[6]王曉浩.發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)應(yīng)用存在問題的研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（20）：200，286.

[7]馬玉龍.發(fā)電廠集控運(yùn)行模式和運(yùn)行條件解析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（8）：157.

[8]王峰.火力發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)要點(diǎn)研究[J].中國高新區(qū)，2017（19）：72-73.