電廠集控運行中汽輪機運行優(yōu)化策略探討

李端良

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，我國工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，人民生活水平不斷提高。在社會生活中的電廠運行中，對電能的數(shù)量和質(zhì)量提出了更高的要求。其中汽輪機的高效運行能夠有效促進發(fā)電機發(fā)電，直接提高發(fā)電效率，對發(fā)電廠起到積極的影響。本文通過對汽輪機的概念和設(shè)計進行分析，并對電廠集控運行中汽輪機運行中存在的問題進行分析，并提出優(yōu)化問題的合理化建議，對提高能源生產(chǎn)效率，提高電廠效率和質(zhì)量具有積極意義。

關(guān)鍵詞：電廠；汽輪機；問題；措施

0.引言

隨著我國電力消費的持續(xù)增長，發(fā)電廠的發(fā)電壓力不斷增加，發(fā)電行業(yè)需要適應(yīng)和滿足當前的發(fā)電需求。作為電廠集控運行中的重要裝置，對汽輪機運行效率的優(yōu)化能夠顯著改善存在的問題，進行有效的提升。它在提高能源效率方面起著重要作用，在提高發(fā)電廠的經(jīng)濟效益方面，有著許多得天獨厚的作用。

1.汽輪機的設(shè)計和運行

作為熱力發(fā)電廠中的重要裝置，汽輪機主要蒸汽和燃氣輪機設(shè)備組成，這些設(shè)備的正常運行對電廠的發(fā)展起著決定性的影響。在結(jié)構(gòu)上，汽輪機主要由兩個主要部分組成：旋轉(zhuǎn)部分和固定部分。旋轉(zhuǎn)部分，也稱為轉(zhuǎn)子部分，主要由葉輪、主軸、葉片和離合器組成，定子部分主要由氣缸、隔板、入口部分和蒸汽、密封和軸承組成。

汽輪機的運行主要是利用蒸汽的熱能來實現(xiàn)工作過程，首先是脈沖效應(yīng)的原理。當蒸汽通過葉片形成的空氣通道在蒸汽輪機中高速流動時，蒸汽的流動方向也相應(yīng)地改變，從而產(chǎn)生葉片的脈沖。這種脈沖能使葉輪旋轉(zhuǎn)并成為機械動能。第二，反作用的工作原理。此時，強大的氣流將不可避免地在葉片上產(chǎn)生強大的反作用力，從而促進葉輪的運動以進行機械加工。根據(jù)第一操作過程原理，葉片氣道中的氣流不會加速，只會改變方向。根據(jù)第二操作原理，空氣會發(fā)生膨脹，氣流也會改變方向。

在50年代和60年代，蒸汽輪機和燃氣輪機已經(jīng)成為發(fā)電廠的一部分，并具有巨大的優(yōu)勢。鑒于汽輪機運行單元逐漸老化，責(zé)任人員應(yīng)加強檢修工作，對汽輪機進行狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和運行處理，及時對突發(fā)事件做出反應(yīng)，積極調(diào)整設(shè)備的運行情況。

2.我國汽輪機運行的現(xiàn)狀與問題

在影響汽輪機經(jīng)濟性能的眾多因素中，汽輪機的設(shè)計、制造和優(yōu)化是主要因素。通過優(yōu)化汽輪機單元的設(shè)計、制造和安裝，顯著提高了汽輪機單元的運行效率。

2.1汽輪機的蒸汽分配方法

汽輪機具有許多蒸汽分配方法，但最常用的是復(fù)合氣體分配方法。通常主要分為兩個階段：第一階段是高負荷下的汽輪機，汽輪機正常運行，順序閥依次使用，第二階段是低負荷下的汽輪機。汽輪機要實現(xiàn)良好的運行，通常應(yīng)使用單個閥門。盡管兩級負荷模式運行良好，但低負荷階段的汽輪機機會產(chǎn)生節(jié)流消耗，這降低了能源的利用效率，并影響了發(fā)電廠的經(jīng)濟效率。

2.2汽輪機的啟動和停止階段

汽輪機的啟停階段容易發(fā)生問題，在正常條件下，當轉(zhuǎn)子處于正常運行階段時，在汽輪機中會產(chǎn)生高溫環(huán)境。當汽輪機處于啟動和停止狀態(tài)時，溫度場就會產(chǎn)生湍流。同時，轉(zhuǎn)子表面上蒸汽的存在可能影響轉(zhuǎn)子蒸汽參數(shù)的變化，參數(shù)可能增加或者減小。由于轉(zhuǎn)子的啟動和停止，轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境不穩(wěn)定，并且有時會在高溫環(huán)境中發(fā)生。因此，應(yīng)進行良好的汽輪機參數(shù)設(shè)置，否則將嚴重影響汽輪機的正常運行，減少汽輪機的使用壽命。

2.3汽輪機組的容量

導(dǎo)致汽輪機單元能量消耗的因素很多，用于蒸汽輪機的氣閥有多種，通常，汽輪機蒸汽閥分為兩種類型：順序閥控制和單閥控制。單閥調(diào)節(jié)主要受汽輪機蒸汽參數(shù)的影響，汽輪機蒸汽參數(shù)主要受噴嘴影響。順序閥的應(yīng)用范圍有限，只能在閥力不強的情況下使用。如果在閥門壓力較高時繼續(xù)使用順序閥，則外部氣缸和噴嘴將嚴重變形，在嚴重情況下，影響或甚至導(dǎo)致蒸汽汽輪機單元泄漏并且還降低蒸汽單元功率，最終導(dǎo)致汽輪機單元無法運行。

3.進行汽輪機運行優(yōu)化的措施

3.1氣體分布的優(yōu)化

目前，大多數(shù)汽輪機使用的氣體分配方法主要是傳統(tǒng)類型，功耗大，只能在低負荷工作環(huán)境中使用。在高負荷下使用時，汽輪機會嚴重損壞蒸汽設(shè)備壽命。為了改變這種狀況，可以使用性能更好的三閥氣體分配，不僅可以降低功耗，還可以顯著提高轉(zhuǎn)換效率并提高電廠的經(jīng)濟效益。由于其良好的流量和較低的調(diào)節(jié)水平要求，三閥氣體分配過程可以有效地實現(xiàn)節(jié)能。

3.2啟動和停止汽輪機時的優(yōu)化措施

目前，大多數(shù)汽輪機額定功率為600兆瓦，汽輪機的啟動模式通常與高壓和中壓汽缸一起使用以實現(xiàn)啟用。下面介紹啟動程序如下：在啟用汽輪機之前，應(yīng)進行充分的準備工作，包括冷卻液和循環(huán)水，并且系統(tǒng)應(yīng)進行有效測試，以確保墊圈處在緊固狀態(tài)。同時潤滑劑的量不應(yīng)低于最低液面，一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐運行期間，鍋爐的溫度和壓力突然增加，并且超過最大范圍，操作人員應(yīng)立即打開備用鍋爐，以促進設(shè)備的平穩(wěn)運行，實現(xiàn)安全平穩(wěn)的發(fā)電。

3.3汽輪機組的容量的優(yōu)化措施

在實際的高壓和中壓氣缸啟動期間，通常伴隨著溫度的升高，汽輪機的壽命隨著溫度升高而降低，因此有必要采取優(yōu)化措施進行積極的改善，以促進電廠的運行優(yōu)化。優(yōu)化措施基本概括如下：首先，在汽輪機啟動期間應(yīng)將蒸汽壓力設(shè)定為0.5MPa，其次，應(yīng)始終保持高壓汽缸開口。并且在汽輪機工作期間，將汽輪機從工作狀態(tài)調(diào)整為停止狀態(tài)，即從動態(tài)變?yōu)殪o態(tài)。同時使汽輪機的進氣量從高值逐漸減小到零，對主進氣閥進行關(guān)閉，氣缸其他部分的工作溫度逐漸降低等措施。在正常情況下，汽輪機可分為兩類，一類是滑動參數(shù)汽輪機和標稱參數(shù)汽輪機。通常，選擇汽輪機的滑動參數(shù)。優(yōu)點總結(jié)如下：首先，可以減少熱量，一方面可以提高汽輪機的效率，并且可以利用鍋爐單元的預(yù)熱功能來發(fā)電。另一方面，汽輪機的各種部件可以有效地冷卻，這對于設(shè)備的維護和管理非常重要。

4.發(fā)展趨勢

汽輪機的發(fā)明帶來了能源工業(yè)的巨大變化。首先，要有效提高汽輪機的熱效率。隨著汽輪機裝置的推廣應(yīng)用，汽輪機的熱輸出已成為最重要的發(fā)展趨勢之一，一些新理論不斷涌出，給電廠集控運行帶來新的發(fā)展機遇，不斷提升電廠的發(fā)電質(zhì)量，促進生產(chǎn)效率的提升，以保證社會的用電需求，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。雖然目前已經(jīng)為促進整個電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而做出了積極努力，但是實際效果確不盡如人意，只有積極探索新技術(shù)和新理論，才能不斷促進汽輪機的開發(fā)和應(yīng)用，才能加速汽輪機的發(fā)展，為電廠集控運行做出積極貢獻。

5.結(jié)論

總而言之，隨著發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和人們生活條件的改善，人們對電能的質(zhì)量和穩(wěn)定性提出了更高的要求。為了滿足當前發(fā)電的需要，電廠必須不斷優(yōu)化和改進發(fā)電設(shè)備的運行，促進發(fā)電效率跟質(zhì)量的提升，這其中汽優(yōu)化的高效運行在提高電力效率和質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。因此有關(guān)單位和部門要加強研究，提高汽輪機運行性能，促進汽輪機發(fā)電效率的提升，實現(xiàn)電廠發(fā)電質(zhì)量的提高與改善，滿足當前社會多樣化的需求，保障社會秩序的有序進行。

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