倪雪峰

摘要：隨著用電戶的增多，電廠規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，汽輪機(jī)作為電廠的重要設(shè)備之一，其運(yùn)行過程也因電網(wǎng)調(diào)整等變得復(fù)雜。而且目前我國的資源有限，人口眾多，各方面的用電率也在不斷的上升，節(jié)能顯得非常的重要。所以對(duì)汽輪機(jī)各方面進(jìn)行優(yōu)化處理顯得非常必要。通過優(yōu)化汽輪機(jī)運(yùn)行，可以節(jié)省資源，提高電廠的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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

1汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)形式及工作原理

1.1結(jié)構(gòu)形式

汽輪機(jī)作為發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響電廠的整體運(yùn)行效率，其主要作用是完成能量的轉(zhuǎn)換。其整體結(jié)構(gòu)可分為兩部分，即靜止部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分，其中靜止部分包括氣缸、軸承、隔板、汽封以及進(jìn)氣裝置;轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括葉輪、動(dòng)葉片、主軸以及聯(lián)軸器。汽輪機(jī)的類型多種多樣，根據(jù)組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以將其分為單級(jí)、多級(jí)汽輪機(jī);以熱力特性分類，可分為背壓式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)、抽氣式汽輪機(jī)以及凝汽式汽輪機(jī)。目前，電廠使用最為普遍的是凝汽式汽輪機(jī)，當(dāng)排汽遇冷可凝結(jié)為水，體積會(huì)大幅縮減，原本被空氣充斥的空間會(huì)變成真空狀態(tài)，此時(shí)氣壓降低，理想焓降上升，裝備熱效率可顯著提高。

1.2工作原理

汽輪機(jī)運(yùn)行可以分為沖動(dòng)原理與反動(dòng)作用原理，其中沖動(dòng)原理主要是利用動(dòng)葉氣道改變蒸汽噴嘴中的蒸汽方向，利用蒸汽推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，完成能量轉(zhuǎn)換。反動(dòng)作原理則是通過汽輪機(jī)運(yùn)行過程中氣道內(nèi)的蒸汽不斷膨脹，對(duì)葉片形成反動(dòng)力，推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。反動(dòng)作原理與沖動(dòng)原理不同的是，其既會(huì)改變蒸汽方向，同時(shí)蒸汽在氣道內(nèi)也會(huì)不斷膨脹，因此，汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定，運(yùn)行效率更高。

2汽輪機(jī)運(yùn)行存在的問題

2.1汽輪機(jī)的配汽方式

汽輪機(jī)的配汽方式有很多種，我國大部分發(fā)電廠的汽輪機(jī)主要使用復(fù)合型配汽方式，這種配汽方式能充分發(fā)揮汽輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行中不同的階段，來調(diào)節(jié)配汽方式，即可保證汽輪機(jī)的高效運(yùn)作，也能節(jié)約能源。如在汽輪機(jī)剛啟動(dòng)階段和低負(fù)荷階段，通過調(diào)節(jié)單閥門來滿足汽輪機(jī)的運(yùn)作，而在高負(fù)荷階段，則通過調(diào)節(jié)順序閥門來適應(yīng)汽輪機(jī)的運(yùn)作要求。但即便通過這種復(fù)合型的配汽方式，汽輪機(jī)在低負(fù)荷階段運(yùn)行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生非常多不必要的能耗。

2.2汽輪機(jī)機(jī)組能力

汽輪機(jī)的汽閥是造成汽輪機(jī)能耗的重要原因。汽輪機(jī)的汽閥有單閥調(diào)節(jié)和順序閥調(diào)節(jié)兩種。單閥調(diào)節(jié)主要是通過汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)直接調(diào)節(jié)控制，而順序閥的調(diào)節(jié)是由噴嘴控制蒸汽閥門的開關(guān)。但是這種調(diào)節(jié)只能是在汽閥壓力較小的時(shí)候，當(dāng)汽閥壓力較大的時(shí)候，就容易造成外缸和噴嘴變形，導(dǎo)致其密封性及部分機(jī)組能力損失，進(jìn)一步導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)組耗能增大。

2.3汽輪機(jī)的啟停

汽輪機(jī)的啟停是由其構(gòu)造內(nèi)的轉(zhuǎn)子應(yīng)力的變化來決定的，由于汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子對(duì)溫度和壓力的要求比較高，所以需要長期保持在高溫和高壓的情況，才能維持汽輪機(jī)的正常運(yùn)作，另外，轉(zhuǎn)子表面蒸汽參數(shù)會(huì)發(fā)生時(shí)上時(shí)下的變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子內(nèi)部的溫度場(chǎng)非常不穩(wěn)定。所以，對(duì)參數(shù)的處理要求非常高，一旦處理不恰當(dāng)，就會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電效率，也會(huì)造成汽輪機(jī)的損壞，減短其使用壽命。

2.4密封水系統(tǒng)問題

汽輪機(jī)的密封水系統(tǒng)在水泵正常運(yùn)行時(shí)可以滿足給水要求，它的汽動(dòng)給水泵在軸端進(jìn)行密封處理，可以間歇的控制泄漏。但當(dāng)遇到汽動(dòng)給水泵緊急停機(jī)的情況，常會(huì)造成密封水回水不暢的現(xiàn)象，使得水容易進(jìn)到小機(jī)油箱中，對(duì)汽動(dòng)給水泵的完全運(yùn)行造成隱患。

3電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)的優(yōu)化措施

3.1優(yōu)化汽動(dòng)機(jī)的配汽方式

由于我國大部分發(fā)電廠的汽輪機(jī)都采用傳統(tǒng)的復(fù)合型配汽方式，這種配汽方式對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行負(fù)載控制要求較高，所以當(dāng)汽輪機(jī)低負(fù)載的情況下運(yùn)作便會(huì)造成不必要的能量損失。鑒于這種情況，可以采用新型的三閥式的配汽方式，這種新型配汽方式對(duì)汽輪機(jī)的負(fù)載情況要求較低，可以有效降低低負(fù)載情況下產(chǎn)生的能耗，同時(shí)也可以有效的分擔(dān)負(fù)荷，具有較好的流通能力，可以通過圓滑轉(zhuǎn)變提高瞬間轉(zhuǎn)換效率，節(jié)約能源。

3.2優(yōu)化汽輪機(jī)輔機(jī)

3.2.1優(yōu)化循環(huán)水泵

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定，循環(huán)水流量發(fā)生改變的時(shí)候，凝汽器壓力也會(huì)發(fā)生改變。這就會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水泵的功耗受到嚴(yán)重的影響。循環(huán)水量增加，凝汽器壓力減小，增加了機(jī)組的出力，循環(huán)水泵的功耗也會(huì)增加。但是當(dāng)循環(huán)水量增加很多時(shí)，循環(huán)水泵的功耗增加就會(huì)抵消機(jī)組出力的增加。因此增加循環(huán)水流量時(shí)，最大時(shí)的凝汽器運(yùn)作壓力是機(jī)組出力增加值與循環(huán)水泵功耗增加值的差。只有當(dāng)凝汽器處于最佳的運(yùn)行壓力時(shí)，循環(huán)水泵運(yùn)行才能處于最好的狀態(tài)。

3.2.2冷卻液體系的優(yōu)化

汽輪機(jī)冷卻液體系比較常見的問題是出水點(diǎn)的流量控制偏弱以及運(yùn)行汽輪機(jī)時(shí)阻力不定，出現(xiàn)這些問題的主要原因是冷卻液的調(diào)節(jié)門開度偏小，造成阻力偏高，使汽輪機(jī)能耗增加，并且存在安全隱患。對(duì)此，可以嘗試調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行速度，并完全打開調(diào)節(jié)門，控制流速，降低揚(yáng)程，可有效解決上述問題。

3.2.3給水泵優(yōu)化

目前，給水泵普遍采用定速給水的運(yùn)行方式，這種方式的缺陷是導(dǎo)致較大節(jié)流損失。給水泵的優(yōu)化需要技術(shù)人員根據(jù)平移泵曲線以及變動(dòng)速度設(shè)計(jì)變速給水的運(yùn)行方式。相較于定速給水，變速給水的運(yùn)行方式可以有效解決調(diào)節(jié)閥控制水流量問題，可以降低汽輪機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的能耗，具有一定的節(jié)能效果。

3.3啟停優(yōu)化

3.3.1啟動(dòng)優(yōu)化

汽輪機(jī)啟動(dòng)流程包括鍋爐點(diǎn)火、暖管、沖動(dòng)轉(zhuǎn)子加速暖機(jī)、并列接帶負(fù)荷等。鍋爐點(diǎn)火前，需要提前檢查凝氣器循環(huán)水、潤滑油系統(tǒng)以及盤車運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，然后開始點(diǎn)火，將汽輪機(jī)抽真空并送軸封，當(dāng)鍋爐內(nèi)溫度以及壓力升高到一定程度時(shí)要實(shí)時(shí)開啟旁路。此過程中存在的主要問題是高壓缸與中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)時(shí)，高壓缸排汽溫度過高，對(duì)此，啟動(dòng)汽輪機(jī)前可以調(diào)整再熱蒸汽壓力的上限，控制在0.5MPa，以便可以及時(shí)打開排氣逆止門，增加高壓缸通流量，進(jìn)而有效調(diào)節(jié)高壓缸的排汽溫度。

3.3.2停機(jī)優(yōu)化

汽輪機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，各系統(tǒng)逐步停止運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)汽量逐漸下降為0，主汽門關(guān)閉，汽缸等零部件開始冷卻。汽輪機(jī)根據(jù)參數(shù)不同，有兩種停機(jī)方式，即滑參數(shù)與額定參數(shù)，相較于額定參數(shù)的停機(jī)方式，滑參數(shù)停機(jī)的綜合效益更好，不僅可以利用機(jī)組預(yù)熱發(fā)電，提高熱能利用效率，減少熱能散失，并且便于各部件快速降溫，有利于設(shè)備的檢修維護(hù)。

3.3.3運(yùn)行過程優(yōu)化

汽輪機(jī)運(yùn)行過程的優(yōu)化需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷變化采用“定-滑-定”的方式對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行調(diào)整，在不同發(fā)電負(fù)荷下采用不同的運(yùn)行方式。當(dāng)處于高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，以改變通流面積的噴嘴進(jìn)行調(diào)節(jié);當(dāng)處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，采用定壓調(diào)節(jié)，這樣可以確保鍋爐機(jī)組的正常運(yùn)行。

3.4加強(qiáng)汽輪機(jī)的維護(hù)

汽輪機(jī)的正常運(yùn)作離不開定期對(duì)汽輪機(jī)組的維護(hù)和日常的管理。在汽輪機(jī)的啟動(dòng)前對(duì)整個(gè)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行安全檢查，可以有效的避免事故的發(fā)生，尤其是對(duì)高壓設(shè)備的檢修。例如，要做好高壓管道的定期清理工作，以保證管道具有較高的熱傳遞效率，減少能量在傳遞過程中的損耗。此外，要通過對(duì)高壓加熱系統(tǒng)的調(diào)整，達(dá)到一定程度上提高鍋爐給水溫度的目的，并且要注重對(duì)高壓加熱器的運(yùn)行維護(hù)，保證高壓加熱器在運(yùn)行時(shí)有合適的水位等。

4結(jié)語

綜上所述，電廠對(duì)于國家發(fā)展和人們生活意義重大，基于節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境的大背景下，大力提高電廠的發(fā)電效率，就必須對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，電廠必須要不斷優(yōu)化設(shè)備、革新技術(shù)，以提升電廠的電能輸出效率，通過優(yōu)化汽輪機(jī)的配汽方式、汽輪機(jī)啟停、機(jī)組性能以及密封等問題，可有效降低機(jī)組能耗，提升汽輪機(jī)的運(yùn)行效率。

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