影響工業汽輪機運行因素的分析

周賀峰（唐山三友集團興達化纖有限公司，河北 唐山 063305）

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影響工業汽輪機運行因素的分析

周賀峰
（唐山三友集團興達化纖有限公司，河北 唐山 063305）

摘 要：汽輪機是具有單機功率大、效率高、壽命長并以蒸汽為動力的原動機工具。在工作中它是以蒸汽的熱能轉化為機械功的旋轉機械，深受工業廣泛使用。本文在汽輪機運行經濟指標的基礎上，分析了影響汽輪機運行的主要因素，并以蒸汽溫度影響為例闡述了汽輪機運行的經濟狀況，以供生產參考使用。

關鍵詞：汽輪機；溫度熱應力；運行因素

汽輪機是將蒸汽的能量轉換為機械功的旋轉式動力機械，是蒸汽動力裝置的主要設備之一。一般來說它的主要作用是用作發電用的原動機，也可直接驅動風機和壓縮機等，同時還可利用它的排汽或中間抽氣滿足生產生活上的各種供熱需要。

基于此，在汽輪機運行過程中我們要注意影響汽輪機運行的有關因素，尤其是在工業化逐步發展的今天，減少工業上的汽輪機運行障礙問題有助于汽輪機在使用中提升經濟性、安全性和自身使用壽命，也能為企業提高生產效率。

1. 汽輪機運行經濟指標

在分析影響工業汽輪機運行因素之前，我們要先明白汽輪機運行的經濟指標。所謂的經濟指標就是指汽輪機在運行過程中，汽輪機的經濟性受到熱耗量和氣耗量的影響，如果汽輪機的熱耗量和氣耗量過大，這就說明汽輪機的運行受到影響。

2. 影響汽輪機運行的主要因素

一般來說，影響汽輪機運行的主要因素分為以下幾個方面，蒸汽溫度影響，循環水溫度及水質影響，凝汽器真空度影響，蒸汽壓力影響。分析它們的具體原因是：

蒸汽溫度影響方面具體體現在蒸汽溫度會使循環凈工增大，這樣就會降低汽輪機汽耗量，降低汽輪機排汽濕度。所以就會影響汽輪機的運行。另外過高的溫度和長時間處于高溫狀態時會使汽輪機部件性能下降，影響汽輪機的工作效率，不利于汽輪機長期使用。

影響工業汽輪機運行第二個因素體現在循環水溫度和水質方面。先從循環水溫度說，如果循環水溫度大于28℃時，那么汽輪機的凝汽器真空度影響就大，增加汽耗。主要原因是當汽輪機真空度每提升1%時循環水的水溫就要降低5℃，所以適當降低循環水的溫度能提升凝汽器的真空度，進而降低汽輪機的汽耗，當循環水溫度高于28℃時，由于循環水溫度過高，此時對汽輪機的凝汽器真空度影響很大，從而增加汽輪機汽耗。

在水質方面。如果水質不達標就會腐蝕及結垢阻塞循環系統冷卻管，這也是影響汽輪機運行效果的因素。

第三個，凝汽器真空度影響方面。我們如果單從汽輪機的使用壽命上考慮的話，它對汽輪機的運行沒有特別大的影響，可以這樣說，在增加真空度的時候卻是有利于提升自身的經濟效益。但是如果真空度很高，那么它就會影響汽輪機的使用壽命。主要原因體現在，在真空度高的情況下汽輪機汽耗就少，主要是凝汽器在真空度增高時，汽輪機的排汽溫度降低，而它的排汽壓力也低，這個時候蒸汽能量損失少，轉化為機械能的熱能就高。

另外一方面來說，如果我們增加汽輪機水循環系統就會對汽輪機有所損壞，同時蒸汽會加劇對葉片的沖擊作用，這樣來看就會極大地縮短汽輪機中葉片的使用期限。所以說，凝汽器真空度合理與否是阻止汽輪機運行順利的因素之一。

第四個蒸汽壓力。當蒸汽壓力大于限制的具體數值時候，汽輪機工況就會超過額定負荷，此時就會在轉子在軸向的壓力加大，影響安全運行。

圖1

3. 汽輪機運行案例分析

本文以溫度因素中的蒸汽溫度影響汽輪機運行為例，分析它的相關內容。

我們知道，工業汽輪機中的部件熱應力影響大的是汽缸，它的內外溫度差別很大，況且溫度分布也不均勻。為了直觀地看到汽輪機工作狀態下的有關構造，我們用如圖1所示的構造圖加以表示。

我們假設汽缸壁的厚度是S，在冷啟動狀態之前，沿著壁的溫度都等于室溫to，如果用溫度為ts的蒸汽對內壁進行一定地加熱，因為剛開始的蒸汽凝結放熱系數很大，這樣它的內壁溫度就會很快地升高到汽壓下的蒸汽飽和溫度tn，而這個時候外壁的溫度再經過一段時間才能從室溫升高到tw值，缸壁的平均溫度此時是tc，這個時候沿缸壁的厚度方向溫度分布不均勻。

另一方面，因為汽缸內壁溫度過高，而外壁溫度低，這樣內壁就會在短時間內出現膨脹現象。我們假定外壁最初的狀態是冷態，這樣它的后續膨脹也是比內壁小的。當外壁溫度較低時候它的膨脹比應該比內壁小，此時內壁的熱膨脹力要比外壁的大，我們可以這樣說外壁受的應力就是拉應力。

經過我們的試驗結果比對，得知汽輪機的熱應力與金屬材料有很大的關系，也與內壁和外壁的溫度有相關聯。同時還可以推知，汽缸壁面的熱應力與內外壁的溫度有關，并且和內外壁面的溫度成正比。

另外，在汽輪機啟動停運時，我們要控制內壁熱應力不要超過允許值，只要控制汽缸內外溫差不要超過他的最大范圍就可。另外當汽輪機在達到額定的轉速之前，在升速過程中，我們還要注意排汽溫度的變化，如果排汽溫度過高，可以促使汽缸受熱和膨脹不均勻，這樣就會使汽輪機發生變化，使冷卻水流出。

綜上所述，我們可以得知溫度的變化時引起汽輪機熱變形等的最為主要因素。

參考文獻

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中圖分類號：TQ440

文獻標識碼：A