淺談火力發(fā)電廠的汽輪機能損問題

張炎

摘要：汽輪機能損分析是優(yōu)化運行在線管理中的定量分析過程，為優(yōu)化運行提供依據(jù)。本文對汽輪機能損分析中的對比工況、計算方法以及動態(tài)工況等問題提出看法和改進意見。

關(guān)健詞：汽輪機;優(yōu)化運行;能損分析

1 國內(nèi)外機組優(yōu)化運行在線管理情況

國外在大電站中進行機組優(yōu)化運行在線管理工作已有多年的經(jīng)驗，其中以美國和德國進行得較早、較多。在其運行優(yōu)化的管理系統(tǒng)中，多由兩個主要的軟件包組成：一個是基于熱平衡計算的軟件包，另一個是基于仿真的軟件，計算出在不同運行優(yōu)化方式條件下的運行參數(shù)，進行優(yōu)化比較，確定出優(yōu)化后的運行方式;也可用來計算當(dāng)運行參數(shù)變化時有一些環(huán)節(jié)對機組經(jīng)濟性的影響并作出評價。在國內(nèi)對汽輪機運行的經(jīng)濟性亦逐漸給予注意，亦在研究相應(yīng)的軟件及開發(fā)和優(yōu)化運行等問題。開發(fā)得較早并應(yīng)用得較廣的是能損分析，指出一些運行參數(shù)的偏差對熱經(jīng)濟的影響。在優(yōu)化運行方面有循環(huán)水泵的經(jīng)濟調(diào)度，機組間的負(fù)荷優(yōu)化分配，低負(fù)荷時的運行方式，都取得一些效果，對推動我國機組的經(jīng)濟優(yōu)化運行起著積極的作用。

2 一些主要運行參數(shù)的準(zhǔn)確測量

在線準(zhǔn)確監(jiān)測機組的運行參數(shù)是正確分析指導(dǎo)優(yōu)化運行的必要依據(jù)或前提。

2.1 主蒸汽流量與再熱蒸汽流量

對現(xiàn)代大型汽輪機而言，主蒸汽和再熱蒸汽流量是確定汽輪機效率、各段抽汽壓力和監(jiān)視通流部份狀況（流量與壓力的關(guān)系）的主要參數(shù)，現(xiàn)因為減小主蒸汽和再熱蒸汽的壓力損失，設(shè)備投資大，流量孔鈑安裝運行后，拆下檢查、檢修維護困難，再熱蒸汽管道多、管徑大等原因，現(xiàn)代大機組一般不再裝流量測量裝置，主蒸汽流量亦已有并開始日益增多不裝流量測量裝置。有一些文獻介紹用調(diào)節(jié)級級后壓力計算求出主蒸汽流量。調(diào)節(jié)級級后壓力作為新汽流量的調(diào)節(jié)訊號是可行的，但作為計算機組運行中的熱力特性和通流部份狀態(tài)則是有不夠準(zhǔn)確的，因新汽溫度、調(diào)節(jié)級效率、前軸封漏汽、高壓加熱器的使用與否和再熱壓力的慣性等都影響到機內(nèi)實時流量的計算。另外用調(diào)節(jié)級后壓力（甚至加了溫度修正）來確定流量，又用此流量來檢查壓力與流量關(guān)系、通流部分有無變化，實質(zhì)上是犯了用自己證明自己的邏輯錯誤。

2.2 軸封漏汽量

在汽輪機熱力試驗及分析中，一個困難的問題是軸封漏汽量問題。軸封漏汽量不只是對主流量的影響修正問題，更主要的是因軸封漏汽中很大一部份與回?zé)岢槠爸髌飨嗷?，使這些汽流的溫度改變，影響到對汽輪機各相應(yīng)段的效率的計算，這也是很多機組在試驗后很難畫出正確的汽態(tài)線和進行熱力循環(huán)計算的主要原因之一。例如引進 300Mw 機組，其高中壓缸間的中間分隔軸封漏汽有部分回流到高壓缸排汽，引起對高壓缸的排汽溫度升高，依此計算出的高壓缸效率偏低，這便引起高壓缸效率和高壓缸通流部分效率問題，因現(xiàn)在尚不能正確測定通流部分后蒸汽的溫度，故不測定這部分漏汽量，則不能正確確定高壓缸效率變差的原因?？傊芯咳绾屋^準(zhǔn)確地求出軸封漏汽量仍是值得研究的課題，制造廠應(yīng)考慮留有必要的測點位置。

3 對比工況的確定

3.1 對比工況的選定

在進行能損分析時，總是將當(dāng)前運行中的一些經(jīng)濟指標(biāo)與一對比工況相比，找出一些指標(biāo)與對比工況的同一指標(biāo)的差距、引起的能損的增大及效率變壞，指出運行人員努力的方向。因此，預(yù)先準(zhǔn)備可提供應(yīng)用的對比工況應(yīng)是：（1）能準(zhǔn)確全面提供所需的信息;（2）可滿足運行中各種可能遇到的工況;（3）效率較高的工況，或是一優(yōu)化運行的工況。對比的工況應(yīng)當(dāng)是一真實工況，亦即是檢修后真實有軸封漏汽并且混入主汽流或是進入回?zé)岢槠?，使用過熱器、再熱器減溫水、而不是設(shè)計條件下的理想工況，更不是額定工況下的設(shè)計工況，否則對比的差異和引起的損失并不是運行人員努力可達(dá)到的條件。

3.2 對比工況數(shù)據(jù)的取得

由于在機組狀態(tài)良好下能進行的試驗只能是有限的工況，而真實運行工況是多種多樣的，為進行對比，找出對比工況的一種辦法是將有限的試驗工況點擬合成曲線或者方程，可很方便地查出或算出在現(xiàn)在條件下各熱力指標(biāo)數(shù)值;或者根據(jù)試驗數(shù)據(jù)建立機組的靜態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型，是可以具有相當(dāng)精確能滿足要求的，并且可以隨著運行工況隨時算出對比工況，以便查找出運行的偏差所引起的損耗。

4 能損分析計算方法

4.1 等效焓降法、循環(huán)函數(shù)法、等效抽汽法

算法在熱力系統(tǒng)設(shè)計分析中，熱力系統(tǒng)的研究工作者對不同疏水流動等方案比較其經(jīng)濟時，研究出了等效焓降法、循環(huán)函數(shù)法和等效抽汽法等方法。這些方法只是分析時的著眼點不同，但都是根據(jù)熱力循環(huán)的熱平衡計算，故在能損分析計算中是等效的，實際應(yīng)用中可以根據(jù)自己認(rèn)為方便決定采用任一種方法。這些方法都是先根據(jù)一已知工況熱力循環(huán)的各參數(shù)，常較多是制造廠提供的設(shè)計數(shù)據(jù)，從全面性熱力系統(tǒng)熱平衡計算事先求出各級抽汽的抽汽率、抽汽不足系數(shù)和等效焓降; 進汽多耗系數(shù)及內(nèi)功少作系數(shù)，以及抽汽率和等效抽汽焓等，然后用這些已求出的數(shù)據(jù)作系數(shù)計算局部改變的經(jīng)濟性，這些方法曾對熱力系統(tǒng)設(shè)計起了積極的作用。但在電廠的運行經(jīng)濟性分析中，若分析對比的工況，是與當(dāng)時運行工況流量相同、工作狀態(tài)良好、運行條件已經(jīng)優(yōu)化的工況相比，以尋出偏差、計算出對熱耗的影響指導(dǎo)運行。如此，若用前述方法不可能先算好各工況下的各系數(shù)，須先在線進行熱平衡計算，求出各抽汽的系數(shù)，求出各偏差對熱耗的影響。因現(xiàn)在電廠機組已經(jīng)普遍配用計算機，熱平衡計算即使多次迭代費時亦甚少，當(dāng)可直接進行熱平衡計算求出偏差的影響。

4.2 偏差大小

再者，前述的幾種熱力系統(tǒng)計算方法，其前題都是小偏差，亦即運行中參數(shù)的偏差對汽態(tài)線的影響很小，故可認(rèn)為產(chǎn)生偏差后汽態(tài)線不變，若偏差使對比的汽態(tài)線與現(xiàn)運行工況的汽態(tài)線相差較大，已不再是小偏差，根本不能再用小偏差的算法來計算對比現(xiàn)在運行中的能損。但什么是小偏差，大家尚沒有共識，例如新汽溫度偏差5℃或者初壓偏差1MPa。若不考慮汽態(tài)線修正將引起15kJ/kw·h 的計算偏差，能不能還算小偏差，便值得研究，以期達(dá)到共識。

4.3 計算方法討論

在電廠汽輪機運行中有些問題引起運行參數(shù)較正常偏差較大，但有些單位或文獻中在熱力系統(tǒng)發(fā)生甚大偏差時，如高壓加熱器全部停用，變動遠(yuǎn)超出小偏差范圍，但仍用上述小偏差方法分析，則所引起的誤差將更大，顯然是不合適的。

另一個問題是當(dāng)一個小偏差存在，可認(rèn)為對汽態(tài)線的影響很小，可以忽視，認(rèn)為汽態(tài)線不變，抽汽參數(shù)不變;但實際電廠中汽輪機運行時，總是有很多偏差存在，這些偏差的共同存在，即使這些偏差都是小偏差，但因同時存在，其共同的影響使汽態(tài)線的變化遠(yuǎn)較一個小偏差的影響大多，亦應(yīng)不能再按小偏差計算。

5 結(jié)束語

本文通過對上述電廠汽輪機的分析，我國電廠現(xiàn)在采用的能損分析只指出某些熱力指標(biāo)的偏差及引起的熱損失，對運行能起一定的積極作用。但是在準(zhǔn)確確定運行中參數(shù)與當(dāng)時運行工況相應(yīng)優(yōu)化的對比工況，對不穩(wěn)定工況的處理均尚須進行深入的研究。另一方面不能指出產(chǎn)生這種偏差的原因，亦未指導(dǎo)運行人員如何消除此偏差和應(yīng)采取的措施。除熱力特性以外，對其他運行特性進行監(jiān)測、分析，以保證機組全面安全經(jīng)濟運行將起更大的作用。

參考文獻：

[1]曹祖慶·汽輪機變工況特性[M]·水利電力出版社，1991·3·

[2]張建，曹祖慶.中間再熱式汽輪機熱耗率在線監(jiān)測的動態(tài)誤差分析[J].中國電機工程學(xué)報，1992.1.

[3]張建，曹祖慶.汽輪機循環(huán)主參數(shù)及內(nèi)部工作過程對熱耗率的影響[J].中國電機工程學(xué)報，1994.4.

[4]張建，曹祖慶.中間再熱機組在動態(tài)過程中的熱耗率在線監(jiān)測方法[J].汽輪機技術(shù)，1992.1.