电厂集控运行中汽轮机的优化和分析

倪雪峰

摘要：随着用电户的增多，电厂规模的扩大，电网结构的优化调整，汽轮机作为电厂的重要设备之一，其运行过程也因电网调整等变得复杂。而且目前我国的资源有限，人口众多，各方面的用电率也在不断的上升，节能显得非常的重要。所以对汽轮机各方面进行优化处理显得非常必要。通过优化汽轮机运行，可以节省资源，提高电厂的社会经济效益。

关键词：电厂;集控运行;汽轮机;优化措施

1汽轮机结构形式及工作原理

1.1结构形式

汽轮机作为发电厂的关键设备，直接影响电厂的整体运行效率，其主要作用是完成能量的转换。其整体结构可分为两部分，即静止部分与转动部分，其中静止部分包括气缸、轴承、隔板、汽封以及进气装置;转动部分包括叶轮、动叶片、主轴以及联轴器。汽轮机的类型多种多样，根据组织结构特点，可以将其分为单级、多级汽轮机;以热力特性分类，可分为背压式汽轮机、供热式汽轮机、抽气式汽轮机以及凝汽式汽轮机。目前，电厂使用最为普遍的是凝汽式汽轮机，当排汽遇冷可凝结为水，体积会大幅缩减，原本被空气充斥的空间会变成真空状态，此时气压降低，理想焓降上升，装备热效率可显著提高。

1.2工作原理

汽轮机运行可以分为冲动原理与反动作用原理，其中冲动原理主要是利用动叶气道改变蒸汽喷嘴中的蒸汽方向，利用蒸汽推动叶片转动，完成能量转换。反动作原理则是通过汽轮机运行过程中气道内的蒸汽不断膨胀，对叶片形成反动力，推动叶片转动。反动作原理与冲动原理不同的是，其既会改变蒸汽方向，同时蒸汽在气道内也会不断膨胀，因此，汽轮机的运行状态更加稳定，运行效率更高。

2汽轮机运行存在的问题

2.1汽轮机的配汽方式

汽轮机的配汽方式有很多种，我国大部分发电厂的汽轮机主要使用复合型配汽方式，这种配汽方式能充分发挥汽轮机的优点，根据汽轮机运行中不同的阶段，来调节配汽方式，即可保证汽轮机的高效运作，也能节约能源。如在汽轮机刚启动阶段和低负荷阶段，通过调节单阀门来满足汽轮机的运作，而在高负荷阶段，则通过调节顺序阀门来适应汽轮机的运作要求。但即便通过这种复合型的配汽方式，汽轮机在低负荷阶段运行时也会产生非常多不必要的能耗。

2.2汽轮机机组能力

汽轮机的汽阀是造成汽轮机能耗的重要原因。汽轮机的汽阀有单阀调节和顺序阀调节两种。单阀调节主要是通过汽轮机蒸汽参数直接调节控制，而顺序阀的调节是由喷嘴控制蒸汽阀门的开关。但是这种调节只能是在汽阀压力较小的时候，当汽阀压力较大的时候，就容易造成外缸和喷嘴变形，导致其密封性及部分机组能力损失，进一步导致汽轮机机组耗能增大。

2.3汽轮机的启停

汽轮机的启停是由其构造内的转子应力的变化来决定的，由于汽轮机在正常运行时，转子对温度和压力的要求比较高，所以需要长期保持在高温和高压的情况，才能维持汽轮机的正常运作，另外，转子表面蒸汽参数会发生时上时下的变化，导致转子内部的温度场非常不稳定。所以，对参数的处理要求非常高，一旦处理不恰当，就会严重影响发电效率，也会造成汽轮机的损坏，减短其使用寿命。

2.4密封水系统问题

汽轮机的密封水系统在水泵正常运行时可以满足给水要求，它的汽动给水泵在轴端进行密封处理，可以间歇的控制泄漏。但当遇到汽动给水泵紧急停机的情况，常会造成密封水回水不畅的现象，使得水容易进到小机油箱中，对汽动给水泵的完全运行造成隐患。

3电厂集控运行中汽轮机的优化措施

3.1优化汽动机的配汽方式

由于我国大部分发电厂的汽轮机都采用传统的复合型配汽方式，这种配汽方式对汽轮机的运行负载控制要求较高，所以当汽轮机低负载的情况下运作便会造成不必要的能量损失。鉴于这种情况，可以采用新型的三阀式的配汽方式，这种新型配汽方式对汽轮机的负载情况要求较低，可以有效降低低负载情况下产生的能耗，同时也可以有效的分担负荷，具有较好的流通能力，可以通过圆滑转变提高瞬间转换效率，节约能源。

3.2优化汽轮机辅机

3.2.1优化循环水泵

当机组负荷和冷却水温一定，循环水流量发生改变的时候，凝汽器压力也会发生改变。这就会导致循环水泵的功耗受到严重的影响。循环水量增加，凝汽器压力减小，增加了机组的出力，循环水泵的功耗也会增加。但是当循环水量增加很多时，循环水泵的功耗增加就会抵消机组出力的增加。因此增加循环水流量时，最大时的凝汽器运作压力是机组出力增加值与循环水泵功耗增加值的差。只有当凝汽器处于最佳的运行压力时，循环水泵运行才能处于最好的状态。

3.2.2冷却液体系的优化

汽轮机冷却液体系比较常见的问题是出水点的流量控制偏弱以及运行汽轮机时阻力不定，出现这些问题的主要原因是冷却液的调节门开度偏小，造成阻力偏高，使汽轮机能耗增加，并且存在安全隐患。对此，可以尝试调节水泵的运行速度，并完全打开调节门，控制流速，降低扬程，可有效解决上述问题。

3.2.3给水泵优化

目前，给水泵普遍采用定速给水的运行方式，这种方式的缺陷是导致较大节流损失。给水泵的优化需要技术人员根据平移泵曲线以及变动速度设计变速给水的运行方式。相较于定速给水，变速给水的运行方式可以有效解决调节阀控制水流量问题，可以降低汽轮机在低负荷运行状态下的能耗，具有一定的节能效果。

3.3启停优化

3.3.1启动优化

汽轮机启动流程包括锅炉点火、暖管、冲动转子加速暖机、并列接带负荷等。锅炉点火前，需要提前检查凝气器循环水、润滑油系统以及盘车运转状态，然后开始点火，将汽轮机抽真空并送轴封，当锅炉内温度以及压力升高到一定程度时要实时开启旁路。此过程中存在的主要問题是高压缸与中压缸联合启动时，高压缸排汽温度过高，对此，启动汽轮机前可以调整再热蒸汽压力的上限，控制在0.5MPa，以便可以及时打开排气逆止门，增加高压缸通流量，进而有效调节高压缸的排汽温度。

3.3.2停机优化

汽轮机停止运行时，各系统逐步停止运行状态，进汽量逐渐下降为0，主汽门关闭，汽缸等零部件开始冷却。汽轮机根据参数不同，有两种停机方式，即滑参数与额定参数，相较于额定参数的停机方式，滑参数停机的综合效益更好，不仅可以利用机组预热发电，提高热能利用效率，减少热能散失，并且便于各部件快速降温，有利于设备的检修维护。

3.3.3运行过程优化

汽轮机运行过程的优化需要根据实际运行负荷变化采用“定-滑-定”的方式对汽轮机进行调整，在不同发电负荷下采用不同的运行方式。当处于高负荷状态时，以改变通流面积的喷嘴进行调节;当处于低负荷状态时，采用定压调节，这样可以确保锅炉机组的正常运行。

3.4加强汽轮机的维护

汽轮机的正常运作离不开定期对汽轮机组的维护和日常的管理。在汽轮机的启动前对整个机组设备进行安全检查，可以有效的避免事故的发生，尤其是对高压设备的检修。例如，要做好高压管道的定期清理工作，以保证管道具有较高的热传递效率，减少能量在传递过程中的损耗。此外，要通过对高压加热系统的调整，达到一定程度上提高锅炉给水温度的目的，并且要注重对高压加热器的运行维护，保证高压加热器在运行时有合适的水位等。

4结语

综上所述，电厂对于国家发展和人们生活意义重大，基于节约能源保护环境的大背景下，大力提高电厂的发电效率，就必须对汽轮机进行优化设计，电厂必须要不断优化设备、革新技术，以提升电厂的电能输出效率，通过优化汽轮机的配汽方式、汽轮机启停、机组性能以及密封等问题，可有效降低机组能耗，提升汽轮机的运行效率。

参考文献：

[1]浅谈火力发电厂汽轮机运行管理与优化[J].马腾飞.新型工业化.2021（04）

[2]火电厂汽轮机运行问题与应对措施[J].娄杉.电力设备管理.2021（08）

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