郭存博

摘要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電能也成為了我國能源結(jié)構(gòu)中最為重要的部分。近年來社會(huì)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(qiáng)發(fā)電效率，而汽輪機(jī)的有效應(yīng)用賊能夠大幅度提高電廠的實(shí)際運(yùn)行效率。但汽輪機(jī)在實(shí)際應(yīng)用的過程中也存在著不少的難點(diǎn)，為此下文將對汽輪機(jī)的運(yùn)行優(yōu)化措施展開詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);運(yùn)行優(yōu)化;措施

1 電廠汽輪機(jī)概述

在發(fā)電廠運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械。在汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行時(shí)可以利用沖動(dòng)作用的相關(guān)原理對熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其變成機(jī)械能然后進(jìn)行發(fā)電。在應(yīng)用中的具體沖動(dòng)原理是利用蒸汽噴嘴內(nèi)的蒸汽進(jìn)行沖動(dòng)，在蒸汽通過動(dòng)葉氣道后可以改變方向，將蒸汽作用在汽輪機(jī)的葉片上，這樣能夠使葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。而汽輪機(jī)的主要發(fā)動(dòng)原理是汽輪機(jī)的蒸汽在汽輪機(jī)葉片上進(jìn)行作用時(shí)，氣道內(nèi)膨脹并且不斷加速會(huì)促使葉片不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，使葉片出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)做功。汽輪機(jī)的運(yùn)行原理決定了其具有明顯的機(jī)械設(shè)備特征，并且這種機(jī)械設(shè)備特征導(dǎo)致汽輪機(jī)的能耗相對較高。汽輪在運(yùn)行時(shí)的單機(jī)功率比較大并且具有較高的熱效率，因此，在對汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮汽輪機(jī)能耗的節(jié)約問題，降低汽輪機(jī)能耗才能夠提高電廠的整體能耗，從而保證電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2 汽輪機(jī)的工作原理

汽輪機(jī)運(yùn)行可以分為沖動(dòng)原理與反動(dòng)作用原理，其中沖動(dòng)原理主要是利用動(dòng)葉氣道改變蒸汽噴嘴中的蒸汽方向，利用蒸汽推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，完成能量轉(zhuǎn)換。反動(dòng)作原理則是通過汽輪機(jī)運(yùn)行過程中氣道內(nèi)的蒸汽不斷膨脹，對葉片形成反動(dòng)力，推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。反動(dòng)作原理與沖動(dòng)原理不同的是，其既會(huì)改變蒸汽方向，同時(shí)蒸汽在氣道內(nèi)也會(huì)不斷膨脹，因此，汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定，運(yùn)行效率更高。

3 電廠汽輪機(jī)存在的問題

3.1 汽輪機(jī)啟停

汽輪機(jī)無論是啟動(dòng)還是停機(jī)，實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)子應(yīng)力的變化。汽輪機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子表面蒸汽參數(shù)隨之變化，若啟動(dòng)或者停止汽輪時(shí)，無法有效控制蒸汽參數(shù)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成動(dòng)蕩的溫度場，進(jìn)而使轉(zhuǎn)子處于高壓、高溫的環(huán)境，這不僅會(huì)造成嚴(yán)重的能耗，同時(shí)也會(huì)降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率及壽命。

3.2 汽輪機(jī)機(jī)組的運(yùn)行能耗

在汽輪機(jī)運(yùn)行中，氣閥是增加汽輪機(jī)能耗的主要部件，汽輪機(jī)的氣閥主要包括順序閥調(diào)節(jié)以及單發(fā)調(diào)節(jié)兩種。其中順序閥調(diào)節(jié)主要是以噴嘴為主對蒸汽閥門的開關(guān)進(jìn)行控制。而單閥調(diào)節(jié)主要是以汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)為主對汽輪機(jī)進(jìn)行直接控制的。順序閥在對氣閥門的開關(guān)進(jìn)行控制時(shí)，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(huì)導(dǎo)致外缸以及噴嘴出現(xiàn)變形問題，從而使氣輪機(jī)受到影響，而對驅(qū)輪機(jī)機(jī)組的能力產(chǎn)生影響，導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)組能力損失，增加汽輪機(jī)的機(jī)組損耗。

3.3 汽輪機(jī)配汽方式

根據(jù)汽輪機(jī)實(shí)際情況來看，其配汽方式豐富多樣，對于汽輪機(jī)而言，在運(yùn)行過程中除了順序閥方式可以達(dá)到其要求，單閥方式同樣可以，不過需要將兩種方式應(yīng)用于不同階段，一般在進(jìn)入高負(fù)荷階段之后使用順序閥方式，而在低負(fù)荷階段應(yīng)用單閥方式。當(dāng)汽輪機(jī)處于實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，往往有機(jī)結(jié)合兩者，不過應(yīng)該改進(jìn)與完善單閥方式，以此減小這一方式對運(yùn)行效率產(chǎn)生的消極影響。

3.4 給水泵問題

一般情況下，給水泵的運(yùn)行方式主要是使用定速給水的方法。但是運(yùn)用定速給水的方式運(yùn)行給水泵時(shí)，存在運(yùn)行功率大、電耗高、啟動(dòng)電壓降大等特點(diǎn)，往往會(huì)出現(xiàn)水資源節(jié)流損失的問題，增加電廠用電率，降低了機(jī)組的運(yùn)行效率。

4 電廠汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化措施分析

4.1 啟停優(yōu)化

（1）啟動(dòng)優(yōu)化。汽輪機(jī)啟動(dòng)流程包括鍋爐點(diǎn)火、暖管、沖動(dòng)轉(zhuǎn)子加速暖機(jī)、并列接帶負(fù)荷等。鍋爐點(diǎn)火前，需要提前檢查凝氣器循環(huán)水、潤滑油系統(tǒng)以及盤車運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，然后開始點(diǎn)火，將汽輪機(jī)抽真空并送軸封，當(dāng)鍋爐內(nèi)溫度以及壓力升高到一定程度時(shí)要實(shí)時(shí)開啟旁路。此過程中存在的主要問題是高壓缸與中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)時(shí)，高壓缸排汽溫度過高，對此，啟動(dòng)汽輪機(jī)前可以調(diào)整再熱蒸汽壓力的上限，控制在0.5MPa，以便可以及時(shí)打開排氣逆止門，增加高壓缸通流量，進(jìn)而有效調(diào)節(jié)高壓缸的排汽溫度。

（2）停機(jī)優(yōu)化。汽輪機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，各系統(tǒng)逐步停止運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)汽量逐漸下降為0，主汽門關(guān)閉，汽缸等零部件開始冷卻。汽輪機(jī)根據(jù)參數(shù)不同，有兩種停機(jī)方式，即滑參數(shù)與額定參數(shù)，相較于額定參數(shù)的停機(jī)方式，滑參數(shù)停機(jī)的綜合效益更好，不僅可以利用機(jī)組預(yù)熱發(fā)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(shè)備的檢修維護(hù)。

4.2 汽輪機(jī)輔機(jī)優(yōu)化措施

在對汽輪機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過程中需要從以下方面出發(fā)，保證輔機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化效果，提高輔機(jī)節(jié)能效率，從而提升汽輪機(jī)的節(jié)能水平。首先，需要對循環(huán)水源進(jìn)行優(yōu)化，如果汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷以及冷卻水溫是確定的，循環(huán)水流量出現(xiàn)改變，會(huì)導(dǎo)致凝汽器內(nèi)的壓力發(fā)生變化。這會(huì)在一定程度上影響循環(huán)水泵的功耗情況，而增加循環(huán)水泵凝汽器的壓力會(huì)減少，會(huì)增加機(jī)組的出力，也會(huì)增加循環(huán)水泵功耗。但是如果大量增加循環(huán)水量，循環(huán)水泵的功耗問題不斷增加會(huì)抵消機(jī)組出力的增加值，從而降低整個(gè)系統(tǒng)功耗。因此，在對循環(huán)水量進(jìn)行增加的過程中，需要準(zhǔn)確確定循環(huán)水的增加量。

4.3 圍繞汽輪機(jī)的配汽方式進(jìn)行優(yōu)化

造成汽輪機(jī)運(yùn)行效率低的一個(gè)關(guān)鍵原因在于，運(yùn)行過程中損失了大量可以避免的能耗，故對傳統(tǒng)復(fù)合型汽輪機(jī)配汽方式進(jìn)行全面梳理并優(yōu)化，是一種可行性較高的方案。傳統(tǒng)的配汽方式為：（1）節(jié)流配汽，原理為使進(jìn)入汽輪機(jī)的所有蒸汽均需經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)同時(shí)啟動(dòng)/關(guān)閉的調(diào)節(jié)閥;其中，第一級為全周進(jìn)汽，沒有調(diào)節(jié)級。此種配汽方式的結(jié)構(gòu)相對簡單，且啟動(dòng)或改變復(fù)合時(shí)，第一級的受熱十分均勻，溫度變化幅度較小，產(chǎn)生的熱應(yīng)力也十分有限。但該方式的缺點(diǎn)在于，處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，因節(jié)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(gè)噴嘴組，各組之間具備一定的間隙，處于“隔開”狀態(tài);各自配備一個(gè)調(diào)節(jié)汽門控制裝置。在蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的過程中，各噴嘴組依次開啟，能夠有效降低因節(jié)流而造成的損失。此種配汽方式的缺點(diǎn)在于，調(diào)節(jié)級的受熱分布均勻程度不足，部分噴嘴組會(huì)因進(jìn)汽而產(chǎn)生損失;此外，調(diào)節(jié)級的余速基本無法利用，一旦負(fù)荷下降，高壓缸內(nèi)各級的溫度變化存在巨大的差異。

4.4 優(yōu)化給水泵

優(yōu)化給水泵運(yùn)行就是優(yōu)化汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，要優(yōu)化給水泵運(yùn)行，我們就要改變傳統(tǒng)的給水泵運(yùn)行方式。改變給水泵的運(yùn)行方式就是要求給水泵相關(guān)技術(shù)人員對給水泵的變動(dòng)速率和平移泵的曲線進(jìn)行研究，并制定出更合理的運(yùn)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(yùn)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(diào)節(jié)，從而控制給水泵的水流量，這樣可以解決汽輪機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下能源耗費(fèi)量大的問題，也解決了汽輪機(jī)因能源耗費(fèi)而產(chǎn)生的機(jī)械故障。變速給水的運(yùn)行方式，很大程度上節(jié)約了汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)耗費(fèi)的資源，并且有效的提高了給水泵的運(yùn)行效率。

5 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前全球范圍內(nèi)能源緊張的背景下，電廠必須要不斷優(yōu)化設(shè)備、革新技術(shù)，以提升電廠的電能輸出效率，通過優(yōu)化汽輪機(jī)的配汽方式、汽輪機(jī)啟停、機(jī)組性能以及密封等問題，可有效降低機(jī)組能耗，提升汽輪機(jī)的運(yùn)行效率。

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