淺談電廠集控運(yùn)行汽輪機(jī)運(yùn)行的優(yōu)化措施

于志強(qiáng)

【摘 ?要】隨著用電戶的增多，電廠規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，汽輪機(jī)作為電廠的重要設(shè)備之一，其運(yùn)行過程也因電網(wǎng)調(diào)整等變得復(fù)雜。而且目前我國的資源有限，人口眾多，各方面的用電率也在不斷的上升，節(jié)能顯得非常的重要。所以對汽輪機(jī)各方面進(jìn)行優(yōu)化處理顯得非常必要。通過優(yōu)化汽輪機(jī)運(yùn)行，可以節(jié)省資源，提高電廠的社會經(jīng)濟(jì)效益，在一定程度上對國家的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】電廠集控運(yùn)行;汽輪機(jī)運(yùn)行;優(yōu)化措施

1關(guān)于發(fā)電廠汽輪機(jī)的概述

1.1汽輪機(jī)的定義及構(gòu)成

汽輪機(jī)是電廠運(yùn)行工作的關(guān)鍵設(shè)備，對電廠的工作運(yùn)行具有很大的影響。汽輪機(jī)是一種以沖動作用為原理，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。從結(jié)構(gòu)上看，主要包括兩部分，轉(zhuǎn)動部分和靜止部分。轉(zhuǎn)動部分是由主軸、葉輪、聯(lián)軸器以及動葉片組成;靜止部分是由隔板、氣缸、進(jìn)氣部分、軸承、汽封組成。這兩部分是讓汽輪機(jī)工作運(yùn)行的關(guān)鍵，對汽輪機(jī)的運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。

1.2汽輪機(jī)的工作原理

汽輪機(jī)的工作運(yùn)行主要有兩個(gè)原理。1）沖動原理。所謂沖動原理，就是通過蒸汽噴嘴中的蒸汽經(jīng)過動葉氣道時(shí)改變方向，使其作用于汽輪機(jī)葉片，讓葉輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而讓熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械動能。而發(fā)動原理則是汽輪機(jī)中的蒸汽作用于汽輪機(jī)葉片，形成氣道內(nèi)膨脹并且不斷地加速葉片轉(zhuǎn)動，使得葉片旋轉(zhuǎn)做功。2）反動作用原理。汽輪機(jī)在運(yùn)行工作的過程中，氣道內(nèi)蒸汽會加速膨脹，強(qiáng)大的氣流對動葉片產(chǎn)生強(qiáng)大的反動力，進(jìn)而推動葉輪做出機(jī)械功。在沖動原理的作用下，動葉氣道內(nèi)的氣流主要是發(fā)生方向上的改變，不會出現(xiàn)膨脹加速的情況;但是在反動作用原理下氣流既會發(fā)生方向上的改變也會進(jìn)行膨脹加速。汽輪機(jī)根據(jù)它本身的工作原理將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在整個(gè)工作運(yùn)行中，蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹、降低壓力，增加速度。

1.3汽輪機(jī)的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

除了根據(jù)工作原理可以把汽輪機(jī)分成沖動式汽輪機(jī)和反動式汽輪機(jī)以外，還可以根據(jù)結(jié)構(gòu)把汽輪機(jī)分為單級汽輪機(jī)和多級汽輪機(jī);根據(jù)熱力特性也可以將汽輪機(jī)劃分為凝汽式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、抽汽式汽輪機(jī)等。在實(shí)際生活中，火電廠中應(yīng)用最廣的就是凝汽式汽輪機(jī)。凝汽式汽輪機(jī)包括凝汽器、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵以及抽氣器，這些凝器設(shè)備是汽輪機(jī)運(yùn)行的輔助設(shè)備。在凝氣設(shè)備中，排汽遇冷凝結(jié)為水，使得體積驟減，原來空氣充斥的密閉空間成為真空狀態(tài)，氣壓降低，蒸汽的理想焓降增加，裝置的熱效率得到相對的提升。凝汽式汽輪機(jī)的排氣壓力對運(yùn)行效果也有影響，冷卻水的進(jìn)水溫度和冷卻倍率都會影響排氣壓力。冷卻倍率高，就能夠獲得較高的真空度，但是也會使得循環(huán)水泵的功耗和設(shè)備資金增加。

2關(guān)于電廠集控運(yùn)行概述

2.2集散控制系統(tǒng)的定義

集散控制系統(tǒng)，是一種全分布式的系統(tǒng)，它是以微處理器為基礎(chǔ)運(yùn)行的。在上世紀(jì)七十年代集散控制系統(tǒng)被研制出來，并且迅速在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域進(jìn)行推廣和應(yīng)用。不僅如此，在石油化工領(lǐng)域、冶金領(lǐng)域、紡織領(lǐng)域和電力領(lǐng)域都有涉獵和應(yīng)用。集散控制系統(tǒng)的主要特征就是集中管理與分散控制。近些年來，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和電子信息技術(shù)的支持下，集散控制系統(tǒng)也不斷向著網(wǎng)絡(luò)化、高集成化和實(shí)時(shí)化改進(jìn)。集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)品種類也有很多，其中也包括通信、集中管理、操作、分散過程控制，這些部分都是以通信部分作為紐帶來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的。

2.2集散控制系統(tǒng)運(yùn)行條件

集散控制系統(tǒng)是電廠生產(chǎn)的重要組成環(huán)節(jié)，集散控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、硬件技術(shù)的保障。除此之外，還有常年工作狀態(tài)的電源系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、集控室布置和線路布置這些外部環(huán)節(jié)的配合。

3針對江西分宜發(fā)電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行優(yōu)化策略

3.1針對配汽問題的優(yōu)化措施

為應(yīng)對江西分宜發(fā)電廠火電機(jī)組汽輪機(jī)因所受負(fù)荷突然發(fā)生變化，而導(dǎo)致能量損失過大的問題，筆者根據(jù)多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出以下優(yōu)化調(diào)節(jié)配汽方式的改善措施：把過去的復(fù)合型配汽方式（即汽輪機(jī)啟動過程中，其配汽方式為由低負(fù)載時(shí)的單閥門調(diào)節(jié)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦哓?fù)載時(shí)的順序閥調(diào)節(jié)），改成更先進(jìn)的三閥式配汽方式（即汽輪機(jī)啟動過程中，其配汽方式為單閥門調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為順序閥調(diào)節(jié)，再轉(zhuǎn)為單閥門調(diào)節(jié)）。配汽方式更改后，能夠在配汽過程中更好地優(yōu)化負(fù)荷的作用，進(jìn)而使汽輪機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行過程中，其能量損失更低，汽輪機(jī)的工作效率更高，但在調(diào)節(jié)期間必須準(zhǔn)確校核調(diào)節(jié)級的大小。同時(shí)配汽方式調(diào)整為三閥式配汽后，系統(tǒng)能夠更有效地分擔(dān)負(fù)荷，從而獲得了比復(fù)合型配汽更優(yōu)秀的流通能力，能夠更加圓滑地轉(zhuǎn)變負(fù)荷運(yùn)行方式，降低系統(tǒng)轉(zhuǎn)變時(shí)的負(fù)擔(dān)，提升系統(tǒng)瞬時(shí)轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滑壓運(yùn)行曲線的優(yōu)化，有效降低能量的損失。

3.2針對汽輪機(jī)啟停問題的優(yōu)化措施

在實(shí)際工作中可以明顯看出汽輪機(jī)頻繁的啟動或停機(jī)會導(dǎo)致大量能量的損失，而且還會對汽輪機(jī)的壽命產(chǎn)生不良影響，所以優(yōu)化汽輪機(jī)啟停問題對提高汽輪機(jī)效率十分重要。江西分宜發(fā)電廠火電機(jī)組汽輪機(jī)啟動方式為高中壓缸聯(lián)合啟動，具體表現(xiàn)為首先鍋爐點(diǎn)火并進(jìn)行相應(yīng)暖管工作，蒸汽參數(shù)達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)后驅(qū)動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子升速，進(jìn)行升速暖機(jī)，機(jī)組定速后發(fā)電機(jī)并列帶動負(fù)荷。然而在長期工作經(jīng)驗(yàn)和研究中發(fā)現(xiàn)，通過傳統(tǒng)啟動方式啟動汽輪機(jī)時(shí)，容易導(dǎo)致高壓缸排汽溫度過高的情況。而為降低其排汽溫度，可以啟動汽輪機(jī)時(shí)調(diào)低再熱蒸汽壓力至0.5MPa以下，該操作會幫助高壓缸排汽逆止門適當(dāng)?shù)靥崆伴_啟，增加進(jìn)入高壓缸內(nèi)的汽流量，從而將排汽溫度控制在合理范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)汽溫與缸溫的最優(yōu)匹配，從而縮短機(jī)組啟動時(shí)間，減少工質(zhì)的損失，提高經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)停機(jī)方法有兩種，分別是額定參數(shù)停機(jī)與滑參數(shù)停機(jī)，兩種方式相比較可以發(fā)現(xiàn)，滑參數(shù)停機(jī)法具有更明顯的優(yōu)勢，該方法一方面能夠顯著增加汽輪機(jī)工作效率，另一方面還能夠盡早使用鍋爐機(jī)組的余熱發(fā)電，加速降低機(jī)組其他部件的溫度，這樣可以有效減少能量的損失。

3.3針對汽輪機(jī)輔機(jī)運(yùn)作問題的優(yōu)化措施

由于汽輪機(jī)運(yùn)行中有較多的輔機(jī)，而重要大功率輔機(jī)的運(yùn)行效率和能量損耗對于汽輪機(jī)也有很大影響，所以必須優(yōu)化重要大功率輔機(jī)的工作方式，從而降低其能量損耗，提高運(yùn)行效率。針對江西分宜發(fā)電廠的汽輪機(jī)輔機(jī)功率大、電耗高等問題進(jìn)行了以下優(yōu)化：通過改造大功率輔機(jī)的PLC控制變頻器，將分宜發(fā)電廠其中2臺大功率電動給水泵、1臺凝結(jié)水泵以及1臺循環(huán)泵等6kV設(shè)備的運(yùn)行模式，由工頻運(yùn)行改造為變頻運(yùn)行，以降低大功率輔機(jī)設(shè)備的能耗以及系統(tǒng)母管運(yùn)行壓力，提高設(shè)備的安全性與運(yùn)行效率。同時(shí)，考慮到發(fā)電廠備用輔機(jī)設(shè)備緊急運(yùn)行的安全性和可靠性要求，保留1臺備用設(shè)備維持工頻運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)2016年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分宜發(fā)電廠針對大功率輔機(jī)設(shè)備變頻改造后，其生產(chǎn)廠用電率由11.5%下降為10.2%，節(jié)能降耗效果明顯，有效提高了發(fā)電廠的實(shí)際發(fā)電效率和經(jīng)營效益。

4結(jié)語

近年來，為了響應(yīng)中央關(guān)于“建設(shè)節(jié)約型社會”的要求，以“可持續(xù)發(fā)展”理念為宗旨，以實(shí)現(xiàn)“綠色交通”為目標(biāo)，積極研究應(yīng)用符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的瀝青路面再生利用技術(shù)。隨著全社會對環(huán)境保護(hù)、資源保護(hù)以及“節(jié)約型社會”認(rèn)識的不斷提高，隨著瀝青路面再生應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展完善和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出臺，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的瀝青路面再生技術(shù)將在以后的公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)工程中得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]程維青.電廠汽輪機(jī)安裝過程中的質(zhì)量對策[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（33）：69-70.

（作者單位：吉林電力股份有限公司白城發(fā)電公司）