汽輪機運行優化措施分析

郭存博

摘要：隨著我國社會經濟的迅速發展，電能也成為了我國能源結構中最為重要的部分。近年來社會各界對于電能的需求量都在不斷的增加，這促使電廠必須要加強發電效率，而汽輪機的有效應用賊能夠大幅度提高電廠的實際運行效率。但汽輪機在實際應用的過程中也存在著不少的難點，為此下文將對汽輪機的運行優化措施展開詳細的分析。

關鍵詞：汽輪機;運行優化;措施

1 電廠汽輪機概述

在發電廠運行過程中，汽輪機屬于旋轉機械。在汽輪機的實際運行時可以利用沖動作用的相關原理對熱能進行轉換，使其變成機械能然后進行發電。在應用中的具體沖動原理是利用蒸汽噴嘴內的蒸汽進行沖動，在蒸汽通過動葉氣道后可以改變方向，將蒸汽作用在汽輪機的葉片上，這樣能夠使葉輪轉動，然后將熱能轉化為機械能。而汽輪機的主要發動原理是汽輪機的蒸汽在汽輪機葉片上進行作用時，氣道內膨脹并且不斷加速會促使葉片不斷轉動，使葉片出現旋轉做功。汽輪機的運行原理決定了其具有明顯的機械設備特征，并且這種機械設備特征導致汽輪機的能耗相對較高。汽輪在運行時的單機功率比較大并且具有較高的熱效率，因此，在對汽輪機進行優化改進時，需要重點考慮汽輪機能耗的節約問題，降低汽輪機能耗才能夠提高電廠的整體能耗，從而保證電廠的經濟效益。

2 汽輪機的工作原理

汽輪機運行可以分為沖動原理與反動作用原理，其中沖動原理主要是利用動葉氣道改變蒸汽噴嘴中的蒸汽方向，利用蒸汽推動葉片轉動，完成能量轉換。反動作原理則是通過汽輪機運行過程中氣道內的蒸汽不斷膨脹，對葉片形成反動力，推動葉片轉動。反動作原理與沖動原理不同的是，其既會改變蒸汽方向，同時蒸汽在氣道內也會不斷膨脹，因此，汽輪機的運行狀態更加穩定，運行效率更高。

3 電廠汽輪機存在的問題

3.1 汽輪機啟停

汽輪機無論是啟動還是停機，實質上是轉子應力的變化。汽輪機處于運行狀態，轉子表面蒸汽參數隨之變化，若啟動或者停止汽輪時，無法有效控制蒸汽參數，會導致轉子內部形成動蕩的溫度場，進而使轉子處于高壓、高溫的環境，這不僅會造成嚴重的能耗，同時也會降低汽輪機運轉效率及壽命。

3.2 汽輪機機組的運行能耗

在汽輪機運行中，氣閥是增加汽輪機能耗的主要部件，汽輪機的氣閥主要包括順序閥調節以及單發調節兩種。其中順序閥調節主要是以噴嘴為主對蒸汽閥門的開關進行控制。而單閥調節主要是以汽輪機蒸汽參數為主對汽輪機進行直接控制的。順序閥在對氣閥門的開關進行控制時，一般是在氣閥壓力比較小的情況下，如果氣閥壓力比較大，可能會導致外缸以及噴嘴出現變形問題，從而使氣輪機受到影響，而對驅輪機機組的能力產生影響，導致汽輪機機組能力損失，增加汽輪機的機組損耗。

3.3 汽輪機配汽方式

根據汽輪機實際情況來看，其配汽方式豐富多樣，對于汽輪機而言，在運行過程中除了順序閥方式可以達到其要求，單閥方式同樣可以，不過需要將兩種方式應用于不同階段，一般在進入高負荷階段之后使用順序閥方式，而在低負荷階段應用單閥方式。當汽輪機處于實際運行狀態時，往往有機結合兩者，不過應該改進與完善單閥方式，以此減小這一方式對運行效率產生的消極影響。

3.4 給水泵問題

一般情況下，給水泵的運行方式主要是使用定速給水的方法。但是運用定速給水的方式運行給水泵時，存在運行功率大、電耗高、啟動電壓降大等特點，往往會出現水資源節流損失的問題，增加電廠用電率，降低了機組的運行效率。

4 電廠汽輪機運行優化措施分析

4.1 啟停優化

（1）啟動優化。汽輪機啟動流程包括鍋爐點火、暖管、沖動轉子加速暖機、并列接帶負荷等。鍋爐點火前，需要提前檢查凝氣器循環水、潤滑油系統以及盤車運轉狀態，然后開始點火，將汽輪機抽真空并送軸封，當鍋爐內溫度以及壓力升高到一定程度時要實時開啟旁路。此過程中存在的主要問題是高壓缸與中壓缸聯合啟動時，高壓缸排汽溫度過高，對此，啟動汽輪機前可以調整再熱蒸汽壓力的上限，控制在0.5MPa，以便可以及時打開排氣逆止門，增加高壓缸通流量，進而有效調節高壓缸的排汽溫度。

（2）停機優化。汽輪機停止運行時，各系統逐步停止運行狀態，進汽量逐漸下降為0，主汽門關閉，汽缸等零部件開始冷卻。汽輪機根據參數不同，有兩種停機方式，即滑參數與額定參數，相較于額定參數的停機方式，滑參數停機的綜合效益更好，不僅可以利用機組預熱發電，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，有利于設備的檢修維護。

4.2 汽輪機輔機優化措施

在對汽輪機輔機系統進行優化的過程中需要從以下方面出發，保證輔機系統優化效果，提高輔機節能效率，從而提升汽輪機的節能水平。首先，需要對循環水源進行優化，如果汽輪機的機組負荷以及冷卻水溫是確定的，循環水流量出現改變，會導致凝汽器內的壓力發生變化。這會在一定程度上影響循環水泵的功耗情況，而增加循環水泵凝汽器的壓力會減少，會增加機組的出力，也會增加循環水泵功耗。但是如果大量增加循環水量，循環水泵的功耗問題不斷增加會抵消機組出力的增加值，從而降低整個系統功耗。因此，在對循環水量進行增加的過程中，需要準確確定循環水的增加量。

4.3 圍繞汽輪機的配汽方式進行優化

造成汽輪機運行效率低的一個關鍵原因在于，運行過程中損失了大量可以避免的能耗，故對傳統復合型汽輪機配汽方式進行全面梳理并優化，是一種可行性較高的方案。傳統的配汽方式為：（1）節流配汽，原理為使進入汽輪機的所有蒸汽均需經過一個或多個同時啟動/關閉的調節閥;其中，第一級為全周進汽，沒有調節級。此種配汽方式的結構相對簡單，且啟動或改變復合時，第一級的受熱十分均勻，溫度變化幅度較小，產生的熱應力也十分有限。但該方式的缺點在于，處于低負荷狀態時，因節流而造成的損失極大。（2）噴嘴配汽，原理在于將第一級分為3～6個噴嘴組，各組之間具備一定的間隙，處于“隔開”狀態;各自配備一個調節汽門控制裝置。在蒸汽進入汽輪機的過程中，各噴嘴組依次開啟，能夠有效降低因節流而造成的損失。此種配汽方式的缺點在于，調節級的受熱分布均勻程度不足，部分噴嘴組會因進汽而產生損失;此外，調節級的余速基本無法利用，一旦負荷下降，高壓缸內各級的溫度變化存在巨大的差異。

4.4 優化給水泵

優化給水泵運行就是優化汽輪機的運行效率，要優化給水泵運行，我們就要改變傳統的給水泵運行方式。改變給水泵的運行方式就是要求給水泵相關技術人員對給水泵的變動速率和平移泵的曲線進行研究，并制定出更合理的運行方式。變速給水的方式就是新型的給水方式，在變速給水方式下，給水泵的運行效率有了極大的改善。變速給水的方式就是通過變速控制水流調節，從而控制給水泵的水流量，這樣可以解決汽輪機低負荷運轉下能源耗費量大的問題，也解決了汽輪機因能源耗費而產生的機械故障。變速給水的運行方式，很大程度上節約了汽輪機運行時耗費的資源，并且有效的提高了給水泵的運行效率。

5 結束語

綜上所述，在當前全球范圍內能源緊張的背景下，電廠必須要不斷優化設備、革新技術，以提升電廠的電能輸出效率，通過優化汽輪機的配汽方式、汽輪機啟停、機組性能以及密封等問題，可有效降低機組能耗，提升汽輪機的運行效率。

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