探索電廠集控運(yùn)行中的汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化策略

王文斌，王永明，王 波，曹 淵

（國家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州225300）

社會的生產(chǎn)生活都離不開電能，電能是非常重要的能源，電廠發(fā)電的效能與汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)。如果電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行存在問題，就會給電廠電能的順暢生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響，甚至可能導(dǎo)致電廠經(jīng)濟(jì)效益受到損害。因此，對于電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行要引起重視，做好集控運(yùn)行管理工作，確保汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，使電廠持續(xù)生產(chǎn)電能。

1 電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)概述

1.1 電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)的類型

電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)可分為兩類，分別是沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)。沖動(dòng)式汽輪機(jī)的運(yùn)行原理是大量蒸汽進(jìn)入氣道后直接推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，蒸汽膨脹后，加快了葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，也會使汽輪機(jī)的運(yùn)行速度加快。反動(dòng)式汽輪機(jī)的運(yùn)行原理是大量蒸汽在氣道內(nèi)對葉片造成反作用，推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)行。由于氣道內(nèi)蒸汽膨脹，改變了氣流的方向，從而影響葉片旋轉(zhuǎn)的速度和汽輪機(jī)運(yùn)行的速度。

1.2 電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)的運(yùn)行構(gòu)成

汽輪機(jī)主要構(gòu)成系統(tǒng)是集散控制系統(tǒng)，通過微處理器構(gòu)成全分布式控制系統(tǒng)。這一運(yùn)行構(gòu)成系統(tǒng)出現(xiàn)的時(shí)間較早，而且在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中扮演重要角色。集散控制系統(tǒng)可分為分散控制和集中管理控制兩類。分散控制是對系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行強(qiáng)化，使每個(gè)部分都發(fā)揮出重要作用，從而讓分散控制實(shí)現(xiàn)想要達(dá)成的效果。而集中管理控制則是將每個(gè)部分進(jìn)行集中統(tǒng)一，使系統(tǒng)的管理控制效果大幅度提升。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，汽輪機(jī)的集散控制系統(tǒng)得到了更新?lián)Q代，其功能越發(fā)智能化與自動(dòng)化，使系統(tǒng)的控制能力得到提高，其控制的準(zhǔn)確程度也比以往更高，為汽輪機(jī)運(yùn)行構(gòu)成系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新提供了條件。

1.3 電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)的工作原理

電廠集控運(yùn)行中，汽輪機(jī)運(yùn)行原理有沖動(dòng)原理和反動(dòng)作用原理兩類，從而形成了沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)兩種類型。汽輪機(jī)的沖動(dòng)原理能夠使機(jī)器產(chǎn)生的大量蒸汽經(jīng)蒸汽噴嘴中受力后直接進(jìn)入氣道，對葉片產(chǎn)生巨大的沖動(dòng)作用，推動(dòng)葉片加快旋轉(zhuǎn)。這是一種由熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程，即蒸汽所附帶的熱能轉(zhuǎn)化成為葉片旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能。汽輪機(jī)的反動(dòng)作用原理對汽輪機(jī)產(chǎn)生的大量蒸汽運(yùn)行方向進(jìn)行改變，使蒸汽膨脹加速，反向推動(dòng)葉片的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到提升汽輪機(jī)運(yùn)行速率的目的。

2 電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)運(yùn)行中存在的問題

2.1 汽輪機(jī)的配汽方式不完善

汽輪機(jī)通過不同的配汽方式保證汽輪機(jī)以不同的速率運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到工作效率的最優(yōu)化。一般使用的配汽方式有單閥配汽和順序閥配汽兩種。如果啟動(dòng)汽輪機(jī)或使汽輪機(jī)處于低負(fù)荷狀態(tài)，配汽選擇單閥配汽方式；如果汽輪機(jī)一直處于高負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，則必須使用順序閥配汽，讓汽輪機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使運(yùn)行效率有所保障。但是這些配汽方式都不夠完善，在調(diào)節(jié)配汽時(shí)存在著許多問題，給汽輪機(jī)的效能帶來了影響。

2.2 給水泵的定速給水問題

通常電廠使用汽輪機(jī)發(fā)電時(shí)，需要利用給水泵為汽輪機(jī)提供定速給水，從而推動(dòng)汽輪機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。但是給水泵定速給水的方式需要加到的啟動(dòng)電壓降，給水泵需要較大的運(yùn)行功率才能持續(xù)工作，耗電量較高。而且還會造成水資源的大量流失，無法節(jié)約資源，也降低了汽輪機(jī)的發(fā)電效率。

2.3 汽輪機(jī)密封系統(tǒng)的密封方式存在不足

在密封汽輪機(jī)的給水泵時(shí)，所采用的密封方法為迷宮密封。使用迷宮密封能夠?qū)o水泵軸端進(jìn)行密封，但由于存在技術(shù)上的問題，導(dǎo)致給水泵停機(jī)狀態(tài)時(shí)會發(fā)生密封水回流不暢的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了給水泵的正常供水，還可能導(dǎo)致給水泵發(fā)生故障。

2.4 汽輪機(jī)經(jīng)常發(fā)生啟停情況

電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)時(shí)，經(jīng)常會因?yàn)閱⑼２僮鞫斐善啓C(jī)的運(yùn)行效率降低，過分頻繁的啟停操作還會縮短汽輪機(jī)的使用壽命，不利于電廠生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展。在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，一旦汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子受到相應(yīng)的應(yīng)力變化，如外界的溫度、壓力等發(fā)生改變，就很容易造成汽輪機(jī)的啟停。如果外界環(huán)境中溫度、壓力不能保持穩(wěn)定狀態(tài)，就會產(chǎn)生頻繁的啟停操作，這也將導(dǎo)致汽輪機(jī)難以穩(wěn)定進(jìn)入工作狀態(tài)，不僅造成能源的浪費(fèi)，還嚴(yán)重縮短了汽輪機(jī)的使用壽命。

3 電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化策略

電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)一系列的問題，導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率降低，影響了電廠發(fā)電的效率。為此必須找出合理的優(yōu)化措施，對影響汽輪機(jī)正常運(yùn)行的問題進(jìn)行創(chuàng)新處理，確保汽輪機(jī)能夠正常運(yùn)行。

3.1 對汽輪機(jī)的配汽方式進(jìn)行改進(jìn)

汽輪機(jī)的配汽方式在一定程度影響著汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，對其進(jìn)行改進(jìn)，將有效提高汽輪機(jī)運(yùn)行效率。用三閥配汽方式替代通常使用的單閥和順序閥配汽方式，能夠降低集控運(yùn)行系統(tǒng)的負(fù)荷，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。使用三閥配汽時(shí)，工作人員應(yīng)定期檢查閥門的密封程度是否達(dá)標(biāo)，一旦閥門密封不足，就會降低配汽的效率，還可能損害到設(shè)備。三閥配汽方式比普通的配汽方式更能提升汽輪機(jī)的工作效率，對整個(gè)集控系統(tǒng)的安全運(yùn)行也起到了很大的保障作用。

3.2 對給水泵的給水方式進(jìn)行優(yōu)化

給水泵的普通給水方式是定速給水，一定程度上影響了汽輪機(jī)的運(yùn)行效率。因此，只有對給水泵給水方式進(jìn)行優(yōu)化，才能改變汽輪機(jī)的運(yùn)行，使效率有所提升。可以研究平移泵的曲線，讓給水泵速率發(fā)生變動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變速給水。當(dāng)實(shí)現(xiàn)變速給水后，給水泵的水流調(diào)節(jié)得到一定的控制，水流量可變速供應(yīng)，將使給水泵的效能大幅度提升，從而提高了汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，同時(shí)還能避免因?yàn)楹哪芏霈F(xiàn)故障。

3.3 對汽輪機(jī)的密封水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整

密封水系統(tǒng)在汽輪機(jī)中是非常重要的部分，運(yùn)行良好的密封水系統(tǒng)可以確保汽輪機(jī)的正常工作狀態(tài)。一旦密封水系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將會給汽輪機(jī)的運(yùn)行埋下安全隱患。為此，調(diào)整密封水系統(tǒng)，保證給水泵任何時(shí)候都能正常給水和回水。對密封水系統(tǒng)的維護(hù)是必不可少的，定期的檢查能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)密封水系統(tǒng)是否存在密封不良的隱患，及時(shí)排查及時(shí)解決，給汽輪機(jī)的運(yùn)行提供安全環(huán)境。

3.4 對汽輪機(jī)的啟停操作進(jìn)行改良

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，如果經(jīng)常出現(xiàn)啟停操作，就會嚴(yán)重影響到汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，而且耗能過多，使汽輪機(jī)的使用壽命嚴(yán)重縮短。要采取一定的有效方式對汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停止操作進(jìn)行優(yōu)化。利用高壓缸和中壓缸聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，合理配置汽輪機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)子參數(shù)，汽輪機(jī)啟動(dòng)的暖機(jī)速度就會加快，減少了啟動(dòng)能源的消耗。還要定期維護(hù)汽輪機(jī)的潤滑油和循環(huán)水，使汽輪機(jī)設(shè)備內(nèi)部環(huán)境保持良好，對優(yōu)化啟動(dòng)操作也有一定的效果。對汽輪機(jī)的停止操作進(jìn)行優(yōu)化，可以調(diào)整集控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子參數(shù)，使轉(zhuǎn)子參數(shù)降低，就能夠降低汽輪機(jī)的運(yùn)行溫度和速度。這個(gè)過程中會損耗一部分能源，合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)后，就可以有效降低能耗，讓汽輪機(jī)停止階段的效率得到提高。

3.5 對汽輪機(jī)其他設(shè)備的優(yōu)化

整個(gè)汽輪機(jī)包含了眾多的設(shè)備，這些設(shè)備彼此組合在一起，形成了一個(gè)復(fù)雜的工程。汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)，可對這些設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，從而提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，如定期檢查電力機(jī)組的壓力參數(shù)，并合理設(shè)置參數(shù)，從而使機(jī)組背壓得到改變，提高了機(jī)組的性能，延長了使用壽命；對汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)行改良，從而保證真空泵穩(wěn)定運(yùn)行，提高其運(yùn)行效率等。

3.6 堅(jiān)持做好汽輪機(jī)組的日常管理和維護(hù)

機(jī)組在汽輪機(jī)運(yùn)行中提供動(dòng)力，一旦機(jī)組發(fā)生故障，就會影響到汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，不利于電能的穩(wěn)定生產(chǎn)。在電廠集控運(yùn)行中，需要定期對機(jī)組進(jìn)行維護(hù)處理，做好日常管理工作，保證機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。可以制訂合理的檢查維護(hù)制度，安排專門的管理人員和維護(hù)人員定期對汽輪機(jī)機(jī)組進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行異常，需要立即上報(bào)領(lǐng)導(dǎo)，并迅速做出維修處理。定期對關(guān)鍵機(jī)組設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，必要時(shí)立即更換，防止因設(shè)備老化、破損等導(dǎo)致事故發(fā)生。維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)重視對機(jī)組高壓設(shè)備的檢查，定期清理高壓管道，不可積存雜物，使管道內(nèi)保持干凈、暢通，保證高壓設(shè)備的傳熱效率。

4 結(jié)束語

電能給人們的日常生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，而且隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對電能的需求也越來越多。電廠在生產(chǎn)電能時(shí)需要汽輪機(jī)這一重要設(shè)備，其運(yùn)行的效率直接影響著電廠對電能的供給。為了確保電廠安全化生產(chǎn)，提高電能的供給量，需要做好電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)的優(yōu)化工作，定期進(jìn)行維護(hù)，使汽輪機(jī)運(yùn)行中存在的隱患、故障等得到處理，保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，提升電力生產(chǎn)效率。