電廠集控運行汽輪機運行優(yōu)化措施分析

劉明利 鄒鑫磊 南山集團有限公司

引言：近年來，我國用電量持續(xù)增加，對電網(wǎng)結構優(yōu)化調整提出了更高的要求，汽輪機是電廠集控運行的主要設備，其運行效率對電廠發(fā)電量有重要影響。通過優(yōu)化汽輪機運行效率，可節(jié)約資源消耗量，提升電廠的經(jīng)濟效益?；诖耍疚慕Y合理論實踐，對電廠集控運行汽輪機運行優(yōu)化措施做了如下分析。

1 、汽輪機工作原理

1.1 沖動作用原理

電廠汽輪機沖動作用原理圖如圖1所示：

圖1 電廠汽輪機沖動作用原理圖

蒸汽以相對速度w1進入動葉通道時，會受到動葉阻礙，從而降低蒸汽流動速度，其氣流方向不變的情況下，以相對速度w2流出動葉通道。在通道中蒸汽會對動葉產(chǎn)生一個輪周方向的沖動力F1，F(xiàn)1對動葉做的功促使動葉轉動。

1.2 反動作用原理

電廠汽輪機反動作用原理圖如圖2所示：

圖2 電廠汽輪機反動作用原理圖

蒸汽在動葉汽到內部膨脹時會對動葉產(chǎn)生一個作用力，根據(jù)動量守恒定律：一個系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。當蒸汽從容器加速流出時，必然會對容器產(chǎn)生一個和蒸汽流動方向相反的力。這個力就汽輪機運行時的反動力。其基本特點是：蒸汽在動葉流道中運行時，不但要改變流動方向，而且還要發(fā)生膨脹加速，這一點也導致汽輪機在運行中，從結構上看動葉通道處于一個逐漸收縮的主要原因。

2 、目前影響汽輪機運行效率的主要因素

2.1 配汽方式欠缺合理性

目前電廠汽輪機中應用的主要配汽方式是復合型配汽，這就導致汽輪機在不同的運行階段，需要采用不同的運行方式。比如：在高負荷階段，需要通過調節(jié)順序閥的方法進行穩(wěn)定運行。但在低負荷階段，需要通過調節(jié)單閥的方法進行運行，其運行效率遠遠低于高負荷階段的運行效率，導致大量能量被無故浪費。

2.2 啟停損耗比較大

目前各大電廠中汽輪機主要通過改變轉子應力的方法實現(xiàn)啟停，汽輪機在正常運行是，轉子表面的蒸汽參數(shù)處于時刻變化的狀態(tài)，使得轉子處于一個時刻動蕩的溫度場中。如果蒸汽參數(shù)配置發(fā)生問題，則汽輪機在啟停過程中，勢必會消耗大量能量，不但會影響汽輪機的工作效率，而且會就降低汽輪機的使用年限。

2.3 汽閥調節(jié)設置不合理

大量實例表明，汽輪機在運行中，汽閥是耗能最大的結構之一，根據(jù)應用階段不同，汽閥調節(jié)方式有兩種，一種是單閥調節(jié)；另一種是順序閥調節(jié)。所謂單閥調節(jié)指的是通過調節(jié)汽輪機中的蒸汽參數(shù)實現(xiàn)控制。順序閥則是通過控制蒸汽閥門開關實現(xiàn)調節(jié)和控制。當汽閥壓力比較大時，會對順序閥造成一定的損壞，如降低密封效果或者導致順序閥的部分機組能量損失，從而難以發(fā)揮出應有的調節(jié)作用，增加整個機組的耗能量。

2.4 密封水系統(tǒng)設計不合理

汽輪機給水泵軸端主要采用迷宮密封的方法進行密封沉降量，如果給水泵發(fā)生故障，而出現(xiàn)緊急停機問題，則會發(fā)生密封水回水不夠流暢問題，如果情況嚴重，還會發(fā)生油箱進水的嚴重問題，從而影響汽輪機給水泵運行的經(jīng)濟性。

3 、電廠集控運行汽輪機運行優(yōu)化措施

3.1 配汽方式優(yōu)化措施

研究表明，復合型配汽方式只有在額定負荷下才具有良好的運行效率，但汽輪機運行環(huán)境比較復雜，任何細微的環(huán)節(jié)控制不當，都會影響負荷的穩(wěn)定性，因此，難以滿足實際需求。而采用三閥式配汽方式就可以有效解決這一問題，可對汽輪機運行負荷進行合理分配，而且對調節(jié)級的要求比較小，不但能提升汽輪機的運行效率，達到低耗節(jié)能的目的，而且此種配汽方式還具有很強的流通能力，對提升汽輪機瞬間轉換效率有重要意義。

3.2 啟停過程的優(yōu)化措施

如果在汽輪機啟動過程中，采用高中壓缸聯(lián)合啟動的方法，啟動流程如圖3所示：

圖 3 高中壓缸聯(lián)合啟動流程圖

在點火前汽輪機中要事先準備好凝汽器通循環(huán)水、檢查潤滑系統(tǒng)是否良好，確認無誤后才能進行點火操作。并做好鍋爐升溫升壓操作， 根據(jù)啟動情況，及時開啟旁路。但在具體啟動過程中，高壓氣缸的排汽溫度比較高。為有效降低排汽溫度，節(jié)約能源?？梢栽趩忧鞍言贌嵴羝麎毫υO定在0.5MPa以下，并及時打開排汽逆止門，以達到提升流量的目的，從而降低高壓缸排汽溫度。

在汽輪機停機時，系統(tǒng)進汽量要逐步減少到0，主汽門也隨之關閉，各個零部件的溫度逐步降低到室溫。根據(jù)汽輪機進汽參數(shù)的不同，有兩種停機方法可以使用，一種滑參數(shù)停機，此種停機方式的優(yōu)點是既能有效提升汽輪機運行效率，還能利用余熱進行發(fā)電，停機時間比較長；另一種是額定參數(shù)停機，可對各個部門進行有效降溫，便于零部件的檢修和維護。

3.3 汽輪機輔機優(yōu)化措施

汽輪機在運行中涉及到的輔機種類比較多，因此，提升輔機運行效率和節(jié)能效率，就可以大幅度改善汽輪機的運行效率。比如：在進行循環(huán)水泵優(yōu)化時，要根據(jù)給水泵變動速度和平移泵曲線來進行設計，在進行調節(jié)閥控制水流量時，通過變速自動控制水流調節(jié)方式就可有效解決的發(fā)電站汽輪機低負荷能源損耗問題，通過這種方式，既能提升發(fā)電廠的發(fā)電效率，還能提升經(jīng)濟效益。

3.4 高壓管道清理優(yōu)化。

如果管道中水溫比較低，則需要通過添加燃料的方法來提升水溫此時，會造成大量能源浪費，也會排出大量有害氣體污染環(huán)境，熱量損失也比較嚴重。因此，通過對定期清理管道，可以有效的提高熱傳遞的效率，降低熱能的損失，實現(xiàn)節(jié)能。

4 、結束語

綜上所述，本文結合理論實踐，分析了電廠集控運行汽輪機運行優(yōu)化措施，分析就結果表明，在我國能源日益緊張的背景下，電力企業(yè)需要加強對汽輪機運行優(yōu)化研究力度，可通過配汽方式優(yōu)化、汽輪機的啟停優(yōu)化、汽輪機輔機優(yōu)化、高壓管道清理優(yōu)化四個方面來提升汽輪機運行性效率，促使各項資源得到充分利用。