熱能與動力工程在熱電廠的運用及探討

運國慶

【摘 要】熱電廠的電氣設(shè)備是電廠創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的主體。所以，在熱電廠的生產(chǎn)運行過程中，必須要做好電氣設(shè)備的應(yīng)用和管理工作。本文結(jié)合實際，從熱電廠電氣設(shè)備的檢修管理的角度，提出了如何通過加強(qiáng)檢修來提高電氣設(shè)備應(yīng)用運行效率的具體對策。 通常情況下，熱電廠的主要功能是實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為動能，然后動能經(jīng)蒸汽技術(shù)推動發(fā)電機(jī)工作，其中有些動能轉(zhuǎn)化為電能，而另一些則消耗在這個轉(zhuǎn)換中，因此，會產(chǎn)生的熱損耗與焓降。研究其產(chǎn)生的相關(guān)原因，可有助于節(jié)能降耗，以及技術(shù)的更新。

【關(guān)鍵詞】熱能動力工程；熱電廠運用及探討

1.降低熱能損耗的措施及手段

對于在熱電轉(zhuǎn)換過程時出現(xiàn)的某些現(xiàn)象、技術(shù)或方法、為什么會熱能損耗及降耗的技巧等概括如下。

重?zé)岈F(xiàn)象：也就是說重復(fù)利用熱能，在汽輪機(jī)中前一次損耗的熱能，能夠被下一次運行所應(yīng)用，這就是所謂的重?zé)帷Ｔ诿看芜\行中所產(chǎn)生的焓降累加后超過總體運行是所產(chǎn)生的焓降再除以整體運行所產(chǎn)生的焓降所得到的結(jié)果稱之為重?zé)嵯禂?shù)。雖然各級熱能的利用效率都高于單次的利用效率，然而這是以節(jié)能降耗為基礎(chǔ)的，這能說部分熱量得到了利用，并不追求高重?zé)嵯禂?shù)。通常在4%至8%之間。正因為如此，重復(fù)利用熱能可提高每次運行的能量利用率真，降低能量的損耗。合理的利用熱能，控制好恰當(dāng)?shù)南禂?shù)，既有利于能量利用率，也能增強(qiáng)操作人員對機(jī)組的熟悉程度。

2.導(dǎo)致變工況的因素及特點

當(dāng)機(jī)器啟動后，產(chǎn)生變工況的原因也有很多，但主要有以下各種因素：

第一、電能的不方便存儲，況且由于其他方面所引起的電功率不穩(wěn)定；第二、鍋爐運行的情況也非一直不變的，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)的運行情況產(chǎn)生無規(guī)律變化；第三、凝汽裝置的工況也不穩(wěn)定，使得其中的氣壓時時改變。第四、另外還有諸多原因：如用電的頻率、通氣設(shè)備的老化等。當(dāng)機(jī)器運行情況有很大變化時，就要考慮以上各個因素了，具體情況具體分析，最終維護(hù)機(jī)器的穩(wěn)定運行。

進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器頻率控制的相關(guān)知識，這有助于實踐中各種具體操作。有兩組電網(wǎng)同時作業(yè)的機(jī)組，盡管外界條件不斷改變導(dǎo)致電頻波動，但機(jī)器的速度控制裝置能依據(jù)自身狀況，進(jìn)行快速調(diào)整，維護(hù)整個裝置的運行，這一系列操作叫做單次調(diào)頻。這個過程的主要特征在于響應(yīng)快，但響應(yīng)尺度各個機(jī)組不盡相同，產(chǎn)生的影響較小，人工操作較強(qiáng)。

兩次調(diào)頻：對于電網(wǎng)運行時，其系統(tǒng)中負(fù)載產(chǎn)生大的波動，單次調(diào)頻難以滿足平息波動的需要，而再次進(jìn)行頻率控制。其方式有兩種：手動操作與自動操作。

手動調(diào)頻：電能產(chǎn)生的過程中，技術(shù)維護(hù)工依據(jù)裝置的改變來調(diào)整機(jī)器的狀態(tài)，維持其頻率穩(wěn)定，但其據(jù)點顯得易見，響應(yīng)遲緩，面對大的調(diào)頻情況時，通常難以實現(xiàn)。再者，24小時超長時間維護(hù)對維護(hù)人員來說操作時間長，強(qiáng)度高。

自動調(diào)頻：利用自動控制技術(shù)來實現(xiàn)自動調(diào)頻是當(dāng)前的主流技術(shù)，它是依靠在發(fā)電設(shè)備與控制系統(tǒng)中加裝自動調(diào)節(jié)設(shè)備，從而解決整個運行中產(chǎn)生的頻率波動，能將其變化幅度控制在很低水平。這種自動控制系統(tǒng)是其整個自動化系統(tǒng)的重要控制裝置，它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的調(diào)頻、維持功率穩(wěn)定及整體調(diào)節(jié)等功能。

汽輪機(jī)運行狀況的改變，每次運行中焓降也隨之改變，調(diào)節(jié)過程中不關(guān)閉閥門的工作情況，其隨著流量變大，壓力比變大，而焓降變小。與些相反的情況。流量變少，焓降則變大。中間級狀態(tài)時，當(dāng)閥門處于一開一閉的情況，焓降增到最大，此時，即使工作狀態(tài)發(fā)生改變，其壓力也保持穩(wěn)定，此時，焓降也保持穩(wěn)定。最后一級，流量變大，壓力變小，但此時焓降變大。清楚各級各個參數(shù)的變化對維護(hù)系統(tǒng)運行有很大的作用。

噴管的作用特征與應(yīng)用場所：第一，每個閥門的流量峰值并非完全一樣；第二，在調(diào)節(jié)級時，e小于1，但t根據(jù)閥門運行的個數(shù)產(chǎn)生改變；第三，負(fù)載只加載一部分時，有些裝置運行效率較好；第四，運行情況發(fā)生改變時，室內(nèi)環(huán)境改變時，其負(fù)載難以適應(yīng)；第五，每種型號的發(fā)電裝置都能應(yīng)用于這種系統(tǒng)叫做同步器。其發(fā)揮的功能包括：單一啟動時，能保持整個裝置穩(wěn)定運行，且達(dá)到額定功率。當(dāng)有負(fù)載時，可以讓整個系統(tǒng)在滿負(fù)載情況得到較好的運行。兩臺機(jī)組同時啟動時，可用這種裝置調(diào)控整個機(jī)組的功率，實際各部分的負(fù)載均衡，但維持整個裝置的頻率穩(wěn)定，實現(xiàn)兩次調(diào)頻。

節(jié)流控制的作用特征與應(yīng)用場所：第一，沒有調(diào)節(jié)控制環(huán)節(jié)，氣體全部進(jìn)入；第二，工作運行狀況發(fā)生改變時，溫度也維持較穩(wěn)，負(fù)載能良好的運行；第三，工作運行狀況發(fā)生改變時，流量消耗，效益不好；第四，其可應(yīng)用于容量較小或帶正常負(fù)載的巨型裝置。所謂的臨界壓力表示的是當(dāng)機(jī)組處于臨界運行情景時，產(chǎn)生的壓力時，且與級數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。從某個角度上說，其數(shù)值通常相對較小。其相關(guān)的公式應(yīng)用的前提條件包括：裝置中就有三級以上的級數(shù)，相同工況，其每級流量值一樣，不同工作情況時，就保持其流通截面相同。這個公司的運用可能于各級的裝置的壓力值，從而可以獲得他們之間的差值、比焓降，再根據(jù)這種參數(shù)來分析整個系統(tǒng)的運行情況?？赏ㄟ^這些來獲得汽輪機(jī)是否運行正常，在告知流量值時，各級測得的壓力值符合相關(guān)公司否？再依此確定流量的變化。

壓力控制的特征：第一，提高了整個系統(tǒng)的可靠程度，增強(qiáng)其負(fù)載適應(yīng)能力；第二，使整個系統(tǒng)在一定負(fù)載時有較好的效益；第三，滿負(fù)載時，壓力調(diào)節(jié)效益較差；第四，能應(yīng)用于單個機(jī)組運行時，蒸汽推動葉片運動后，還具有一定的速度，且會損失剩下的未能轉(zhuǎn)化的機(jī)械能，這種現(xiàn)象稱之為余速損耗，用噴管的彎型弧長除以整個管的周長的結(jié)果來表征其調(diào)節(jié)氣體的大小。

3.容易出現(xiàn)的問題

損耗濕汽的因素：第一，濕潤的氣體發(fā)生膨脹，其中有些因氣溫降低而變成了水，從而不能做功；第二，這些液態(tài)水的流速小于氣流速度，從而會降低氣體的速度，也會產(chǎn)生一定的動能損耗；第三，液態(tài)水都粘在管壁上了，既產(chǎn)生水的損耗又產(chǎn)做了無用功，使葉輪做功減少；第四，遇冷的水蒸汽使得汽量減少，而且還會損害葉輪的邊沿，尤其是會造成其背面彎處產(chǎn)生腐蝕。

防止?jié)衿麚p耗的要點：第一，實現(xiàn)過程中熱能再利用；第二，加裝減濕互環(huán)節(jié)；第三，使用帶收集液態(tài)水功能的噴管；第四，增強(qiáng)其抗腐蝕作用。整體裝置運行過程中，要實現(xiàn)好各部件間的潤滑效果，還可以使泵裝置、速度控制裝置的運行，因為這些過程可能產(chǎn)生無用功，造成機(jī)械能損耗。

氣體沿軸流動的裝置中，一般是蒸汽從氣壓強(qiáng)的入口端進(jìn)入、而從氣壓弱的出口端流出，這等同于對整個裝置的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一個沿軸方向的力，其方向由氣壓強(qiáng)處指向氣壓弱處。從而使轉(zhuǎn)軸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通常稱這個力為沿軸推力。

級間工況變化的特點：第一，當(dāng)臨界點未出現(xiàn)時，其流量同各級間的壓力呈一定非簡單正比的關(guān)系；第二，當(dāng)臨界點出現(xiàn)時，其流量同各級間的壓力呈正比關(guān)系，而且同其它參數(shù)沒有關(guān)聯(lián)。

沿軸方向的推力特點：第一，蒸汽凝結(jié)成水時，推力變大；第二，液態(tài)水與葉輪發(fā)生撞擊時，推力也變大；第三，負(fù)載增大，推力變大；第四，負(fù)載被甩時，推力變大。第五、葉片老化，推力變大。

4.結(jié)論

以上所述的內(nèi)容，均為本人多年研究的成果的總結(jié)，且經(jīng)過大量的實際驗證，歸納出熱能及動力間的關(guān)聯(lián)或他們之間的變化。熟悉變工況時的情景，弄清楚其真正原因，有助于實際工作時產(chǎn)生各類問題時的維護(hù)，有助于提高維護(hù)水平。也可以利降焓來減少熱量消耗及再利用的相關(guān)知識，提高能量的利用率，節(jié)能降耗。

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