汽輪機性能分析及運行特性分析

肖 斌

深圳南山熱電股份有限公司，廣東深圳 518052

1 汽輪機性能分析

1.1 對汽輪機的給水回熱系統(tǒng)分析

該系統(tǒng)是把一部分蒸汽從汽輪機中抽出，并通過輸氣管道送達加熱器中，來對鍋爐給水進行加熱，和之相對應的熱力循環(huán)與熱力系統(tǒng)稱為回熱循環(huán)和回熱系統(tǒng)。另外，在火電廠的汽輪機采用的回熱系統(tǒng)最初主要是為增大機組的熱循環(huán)效率，避免冷源的過多損失，而實際運行中，采用給水回熱加熱，由于提高了給水溫度，削弱了鍋爐受熱面和鍋爐換熱的熱量損失，這樣就很好地提高了設備運行的可靠性與經濟性。

1.2 給水加熱系統(tǒng)——高壓加熱器

高壓加熱器的工作主要是依據(jù)熱力學第二定律，高壓加熱器都是表面式的加熱器，通過管子來作為傳導面，在通過汽輪機的抽汽進入加熱器殼體，在汽輪機的管子中通過蒸汽凝結進而來釋放熱量，蒸汽的放熱量通過傳熱面金屬管壁傳遞給管內給水，進而有效地增加了給水溫度。由于目前火電廠中大大采用了給水高壓加熱器，使得電廠的熱經濟性得到了很大的提高，高壓加熱器的運用能夠快速提高給水溫度，一方面能夠大幅減少難以逆轉的熱溫差損失，另一方面還能夠減少工質在鍋爐中所吸收的熱量，這對燃料的節(jié)省，熱經濟性的提升等都大有裨益。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，正常使用中若不使用高溫加熱器，電廠所發(fā)出的的電力往往要減少十分之一左右。

2 汽輪機的運行特性

汽輪機不僅需要提供動力，還需要提供熱量。運行過程中，當熱負荷變大時，抽汽壓力減小，要通過調節(jié)調壓器，關小抽汽調節(jié)閥。經過調節(jié)之后，低壓段的功率降低，而高壓段的功率增高，兩者相互抵消，汽輪機的功率依舊不會發(fā)生太大改變，但提供熱量的抽汽量則會增加。總體而言，抽汽式汽輪機的運行，就是通過控制調壓器和調速器以改變高壓和低壓兩段的旋轉隔板（或調節(jié)閥），以保證工業(yè)使用中電負荷和熱負荷的使用需要。

2.1 汽輪機的振動

汽輪機運行過程中，一般采用振動監(jiān)測的方法來保障汽輪機的穩(wěn)定性，現(xiàn)在很多機械設備都采用了該方法，尤其是在機組啟動運行方面。為保證全面掌控汽輪機的振動特性，一般情況下都在汽輪機軸承的一垂直半面上沿徑向安裝兩個非接觸式傳感器，該兩個測點在位置上應相隔90°。TSI 監(jiān)測是汽輪機振動檢測中的重要部分，改監(jiān)測自身是不帶保護的，它通過對采集到的信號進行有效的處理，然后通過具體需要，將收集到的信號發(fā)送到DEH 或ETS，該功能非常有效地實現(xiàn)汽輪機的監(jiān)測與保護功能。在汽輪機振動過程中，振動檢測處j。

2.2 DEH 的運行

調速系統(tǒng)是汽輪運行的重中之重，對于個調節(jié)系統(tǒng)來說，相同一致的是汽輪機的開度，調節(jié)的部分，而產生區(qū)別的則是調節(jié)品質和調節(jié)方式等方面的差異。可以說，機組的穩(wěn)定性和安全性很大程度上由汽輪機的控制方式和調節(jié)方式決定著。汽輪機控制系統(tǒng)的主要功能就是通過改變調節(jié)閥的開度來修正汽輪機的轉速。具體的調節(jié)原理如下：

式中：J 一汽輪發(fā)電機組轉子的轉動慣量(kg.m.s2)；

w-轉子的旋轉角速度(s-1) MT 一汽輪機蒸汽轉矩(N.m)；

MG-發(fā)電機電磁轉矩(N.m) Mf 一各種阻力矩(N.m)。

2.3 汽輪機的控制

2.3.1 汽輪機控制的操作性

汽輪機的啟動是汽輪機控制的關鍵環(huán)節(jié)，對于啟動過程，經過一系列的控制設計后，共振區(qū)內，基本已經實現(xiàn)自動速率提升的目標，當運行過程中，轉速超過臨界轉速區(qū)后，會以設定速度沖過共振區(qū)，最大程度上減小了人為操作過慢所帶來的弊端。

2.3.2 汽輪機控制系統(tǒng)自動化

汽輪機運行過程中，其控制系統(tǒng)自動化水平的高低會對機組的經濟性和安全性產生影響，為了提高這一方面的效益，現(xiàn)今的火電廠大都采用了協(xié)調控制系統(tǒng)，合理地將汽輪機與鍋爐燃燒連到了一起，有效縮減了汽輪機控制的中間環(huán)節(jié)，形成了單一的執(zhí)行機構，大大增強了機組運行的穩(wěn)定性，也節(jié)省了大量的人力。

2.4 汽輪機的真空調節(jié)性

汽輪機運行過程中，凝汽管、抽氣管或真空泵存在故障、冷卻水進水溫度過高等原因常常導致真空降低的情況，而要想從根本上解決這一危害，就必須采取適當?shù)恼婵諊烂苄哉{節(jié)措施。一方面，要加強凝汽器安裝過程中的檢查，保證冷卻管漲口完好、空冷區(qū)剝殼不漏焊。為避免熱負荷過高，可將疏水系統(tǒng)加分流管道及閥門或者直接接至電廠的疏水擴容器上。另一方面，要加強供水設備的維護，合理調整流量和水速。必要情況下可以啟用工業(yè)水泵，采取兩循環(huán)泵配置一臺工業(yè)水泵的運行方式提高循環(huán)水量。

2.5 汽輪機的經濟運行

汽輪機火電機組的運行有3 種方式，第一，傳統(tǒng)的滑壓運行，在任何負荷的情況下，全開所有的調節(jié)閥門，使部分負荷下節(jié)流損失最小，換言之，即通過調節(jié)主汽壓力來調節(jié)負荷。第二，調節(jié)閥門不開足，保持一定開度滑壓運行。第三，一部分調節(jié)閥門全關，一部分則全開，這種滑壓運行方式既能維持一定的主汽壓力，也能滿足進汽量的要求。這三種運行方式中，第一三兩種運行方式的經濟性較高，第二種會帶來節(jié)流損失，經濟性低，很少采用。

3 結論

總體而言，現(xiàn)代汽輪機的運行性能、運行效率較以往都有了很大的提升，隨著技術水平的逐漸深入，未來汽輪機的發(fā)展必然會朝著大型汽輪機組的方向前進，當下，熱電廠要想提高汽輪機的熱效率，就必須充分考慮其運行性能、運行特性，通過采取回熱循環(huán)、再熱循環(huán)等方式不斷提高生產效益。

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