電廠集控運行中汽輪機的優化和分析

倪雪峰

摘要：隨著用電戶的增多，電廠規模的擴大，電網結構的優化調整，汽輪機作為電廠的重要設備之一，其運行過程也因電網調整等變得復雜。而且目前我國的資源有限，人口眾多，各方面的用電率也在不斷的上升，節能顯得非常的重要。所以對汽輪機各方面進行優化處理顯得非常必要。通過優化汽輪機運行，可以節省資源，提高電廠的社會經濟效益。

關鍵詞：電廠;集控運行;汽輪機;優化措施

1汽輪機結構形式及工作原理

1.1結構形式

汽輪機作為發電廠的關鍵設備，直接影響電廠的整體運行效率，其主要作用是完成能量的轉換。其整體結構可分為兩部分，即靜止部分與轉動部分，其中靜止部分包括氣缸、軸承、隔板、汽封以及進氣裝置;轉動部分包括葉輪、動葉片、主軸以及聯軸器。汽輪機的類型多種多樣，根據組織結構特點，可以將其分為單級、多級汽輪機;以熱力特性分類，可分為背壓式汽輪機、供熱式汽輪機、抽氣式汽輪機以及凝汽式汽輪機。目前，電廠使用最為普遍的是凝汽式汽輪機，當排汽遇冷可凝結為水，體積會大幅縮減，原本被空氣充斥的空間會變成真空狀態，此時氣壓降低，理想焓降上升，裝備熱效率可顯著提高。

1.2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。

2汽輪機運行存在的問題

2.1汽輪機的配汽方式

汽輪機的配汽方式有很多種，我國大部分發電廠的汽輪機主要使用復合型配汽方式，這種配汽方式能充分發揮汽輪機的優點，根據汽輪機運行中不同的階段，來調節配汽方式，即可保證汽輪機的高效運作，也能節約能源。如在汽輪機剛啟動階段和低負荷階段，通過調節單閥門來滿足汽輪機的運作，而在高負荷階段，則通過調節順序閥門來適應汽輪機的運作要求。但即便通過這種復合型的配汽方式，汽輪機在低負荷階段運行時也會產生非常多不必要的能耗。

2.2汽輪機機組能力

汽輪機的汽閥是造成汽輪機能耗的重要原因。汽輪機的汽閥有單閥調節和順序閥調節兩種。單閥調節主要是通過汽輪機蒸汽參數直接調節控制，而順序閥的調節是由噴嘴控制蒸汽閥門的開關。但是這種調節只能是在汽閥壓力較小的時候，當汽閥壓力較大的時候，就容易造成外缸和噴嘴變形，導致其密封性及部分機組能力損失，進一步導致汽輪機機組耗能增大。

2.3汽輪機的啟停

汽輪機的啟停是由其構造內的轉子應力的變化來決定的，由于汽輪機在正常運行時，轉子對溫度和壓力的要求比較高，所以需要長期保持在高溫和高壓的情況，才能維持汽輪機的正常運作，另外，轉子表面蒸汽參數會發生時上時下的變化，導致轉子內部的溫度場非常不穩定。所以，對參數的處理要求非常高，一旦處理不恰當，就會嚴重影響發電效率，也會造成汽輪機的損壞，減短其使用壽命。

2.4密封水系統問題

汽輪機的密封水系統在水泵正常運行時可以滿足給水要求，它的汽動給水泵在軸端進行密封處理，可以間歇的控制泄漏。但當遇到汽動給水泵緊急停機的情況，常會造成密封水回水不暢的現象，使得水容易進到小機油箱中，對汽動給水泵的完全運行造成隱患。

3電廠集控運行中汽輪機的優化措施

3.1優化汽動機的配汽方式

由于我國大部分發電廠的汽輪機都采用傳統的復合型配汽方式，這種配汽方式對汽輪機的運行負載控制要求較高，所以當汽輪機低負載的情況下運作便會造成不必要的能量損失。鑒于這種情況，可以采用新型的三閥式的配汽方式，這種新型配汽方式對汽輪機的負載情況要求較低，可以有效降低低負載情況下產生的能耗，同時也可以有效的分擔負荷，具有較好的流通能力，可以通過圓滑轉變提高瞬間轉換效率，節約能源。

3.2優化汽輪機輔機

3.2.1優化循環水泵

當機組負荷和冷卻水溫一定，循環水流量發生改變的時候，凝汽器壓力也會發生改變。這就會導致循環水泵的功耗受到嚴重的影響。循環水量增加，凝汽器壓力減小，增加了機組的出力，循環水泵的功耗也會增加。但是當循環水量增加很多時，循環水泵的功耗增加就會抵消機組出力的增加。因此增加循環水流量時，最大時的凝汽器運作壓力是機組出力增加值與循環水泵功耗增加值的差。只有當凝汽器處于最佳的運行壓力時，循環水泵運行才能處于最好的狀態。

3.2.2冷卻液體系的優化

汽輪機冷卻液體系比較常見的問題是出水點的流量控制偏弱以及運行汽輪機時阻力不定，出現這些問題的主要原因是冷卻液的調節門開度偏小，造成阻力偏高，使汽輪機能耗增加，并且存在安全隱患。對此，可以嘗試調節水泵的運行速度，并完全打開調節門，控制流速，降低揚程，可有效解決上述問題。

3.2.3給水泵優化

目前，給水泵普遍采用定速給水的運行方式，這種方式的缺陷是導致較大節流損失。給水泵的優化需要技術人員根據平移泵曲線以及變動速度設計變速給水的運行方式。相較于定速給水，變速給水的運行方式可以有效解決調節閥控制水流量問題，可以降低汽輪機在低負荷運行狀態下的能耗，具有一定的節能效果。

3.3啟停優化

3.3.1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。

3.3.2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。

3.3.3運行過程優化

汽輪機運行過程的優化需要根據實際運行負荷變化采用“定-滑-定”的方式對汽輪機進行調整，在不同發電負荷下采用不同的運行方式。當處于高負荷狀態時，以改變通流面積的噴嘴進行調節;當處于低負荷狀態時，采用定壓調節，這樣可以確保鍋爐機組的正常運行。

3.4加強汽輪機的維護

汽輪機的正常運作離不開定期對汽輪機組的維護和日常的管理。在汽輪機的啟動前對整個機組設備進行安全檢查，可以有效的避免事故的發生，尤其是對高壓設備的檢修。例如，要做好高壓管道的定期清理工作，以保證管道具有較高的熱傳遞效率，減少能量在傳遞過程中的損耗。此外，要通過對高壓加熱系統的調整，達到一定程度上提高鍋爐給水溫度的目的，并且要注重對高壓加熱器的運行維護，保證高壓加熱器在運行時有合適的水位等。

4結語

綜上所述，電廠對于國家發展和人們生活意義重大，基于節約能源保護環境的大背景下，大力提高電廠的發電效率，就必須對汽輪機進行優化設計，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。

參考文獻：

[1]淺談火力發電廠汽輪機運行管理與優化[J].馬騰飛.新型工業化.2021（04）

[2]火電廠汽輪機運行問題與應對措施[J].婁杉.電力設備管理.2021（08）