電廠汽輪機輔機的設計及運行優(yōu)化分析

李永忠

摘要：隨著電力行業(yè)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)濟產(chǎn)生了相當大的促進作用，電力行業(yè)本身的發(fā)展水平?jīng)Q定了其工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及其互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的水平。在電廠當中需要保障供電質(zhì)量，同時對于供電效率也需要最大限度的提升，減少發(fā)電過程當中產(chǎn)生的能耗現(xiàn)象，提升電廠的熱經(jīng)濟性。在電廠運行效益的提升過程當中，需要對汽輪機等進行優(yōu)化設計，實現(xiàn)對汽輪機的輔機開展各項優(yōu)化工作，從而減少產(chǎn)生不必要的能源損耗，提升輔機的工作效率，最終對整個電廠的熱效率可以起到有效的促進作用。

關鍵詞：輔機;電廠汽輪機;設計;運行優(yōu)化

在現(xiàn)代社會中，對于電力需求量持續(xù)增加，居民生活和社會生產(chǎn)對電力企業(yè)的需求也越來越多，因此需要對生產(chǎn)規(guī)模進行優(yōu)化，合理控制其生產(chǎn)成本。電廠當中主要采用汽輪機的方式，設備在運行過程中如果存在問題或者故障，則會對居民生活和社會生產(chǎn)帶來困擾。對汽輪機輔機進行優(yōu)化和改進，可以切實提升生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)的安全。

一、電廠汽輪機輔機系統(tǒng)及主要設備

在電廠發(fā)電的系統(tǒng)當中，其熱力設備主要包含鍋爐以及汽輪發(fā)電機、各種輔助設備，實現(xiàn)主機設備和水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)以及輸送電系統(tǒng)的有效連接，從而形成了整體的電廠系統(tǒng)。

汽輪發(fā)電機輔機系統(tǒng)，主要分為水系統(tǒng)、油系統(tǒng)以及蒸汽系統(tǒng)這三大部分。水系統(tǒng)，主要包含循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)、凝結水及給水系統(tǒng)、除鹽水系統(tǒng)。油系統(tǒng)，主要包含潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)（若設計需要）及抗燃油系統(tǒng)。蒸汽系統(tǒng)，主要包含四大管道系統(tǒng)、高低壓旁路系統(tǒng)、抽汽系統(tǒng)及軸封系統(tǒng)。汽輪機輔助設備，主要包含凝汽設備、低壓加熱器、高壓加熱器、除氧器、給水泵及冷卻塔等。

二、汽輪機輔機的設計及運行優(yōu)化分析

（一）輔機的經(jīng)濟運行分析

由于汽輪機組本身的經(jīng)濟性和安全性方面受到各種因素的影響，汽輪機的研發(fā)設計、制造以及安裝運行等多個環(huán)節(jié)，都具備較大的節(jié)能潛力，和偏離汽輪機的額定工況都存在著較大的關系。電廠汽輪機經(jīng)濟性屬于輔機設備的重要指標，能實現(xiàn)對汽輪機經(jīng)濟運行重要環(huán)節(jié)的評價。因此，可以對高壓加熱器、給水泵以及凝汽器等輔機設備的優(yōu)化設計，來實現(xiàn)機組的最優(yōu)運行狀態(tài)。

（二）給水泵的能量損失及優(yōu)化分析

首先，電動給水泵在調(diào)節(jié)及運行方式上，可以分為變速泵和定速泵。變速給水泵，主要通過平移泵、變動轉(zhuǎn)速揚程流量曲線的方式來實現(xiàn)變化，其中可以避免改變管道的阻力，實現(xiàn)在不用給水調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)下實現(xiàn)水流量的改變。變速給水泵主要是利用改變管組特點來實現(xiàn)操作的目的，此種方式在低負荷狀態(tài)下能量產(chǎn)生的損耗會相對較多，同時其閥門當中的節(jié)流損失現(xiàn)象也會增加。因此實際應用的過程當中，在低負荷狀態(tài)下，前者優(yōu)越性相對較強，其節(jié)能效果相對明顯。

其次，在給水泵組的優(yōu)化分析方面，需要根據(jù)其機組的具體配置，以及單臺機組汽動給水泵的余量的大小變化進行分析。對于汽動泵組來說，可以根據(jù)其實際運行狀況來進行運行方式的確定。在整個過程當中，當汽輪機處于滑壓運行時，其給水閥的開度會增加，利用給水泵自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式來有效的消除節(jié)流損失的現(xiàn)象。

對于常規(guī)的運行，其備用的泵組如果采用熱備當中需要保持每分鐘三千轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)給水泵的循環(huán)流量。此狀態(tài)下，備用泵所產(chǎn)生的蒸汽流量會更多，從而對泵組的汽耗量也會相對增加。由此可見，在低負荷的狀態(tài)下，利用單泵運行配合電泵備用的方式，其經(jīng)濟性相對較高。在負荷的變化狀態(tài)下，所持續(xù)的時間長短和電動泵本身的容量問題也需要考慮，從而達到電機在啟停的過程當中所產(chǎn)生的能耗問題。本文主要以機組為85MW負荷狀態(tài)下的最佳滑壓工況進行節(jié)能效果的分析，對于電動給水泵和汽動給水泵的優(yōu)化原理方式屬于一致的狀態(tài)，但是可以對耗汽量進行節(jié)約，如表1所示。

（三）循環(huán)水泵運行性能分析

在機組的冷卻水溫和負荷保持不變的情況下，機組本身的背壓在循環(huán)水的流量變化下產(chǎn)生變動，從而對循環(huán)水泵的功耗會產(chǎn)生影響。在循環(huán)水泵的最佳運行背壓方式中，主要由循環(huán)水泵的功能增加值和機組本身的出力增加值產(chǎn)生的最大差值決定的。實際運行過程中配套的循環(huán)水泵數(shù)量非常有限，導致循環(huán)水流量不能產(chǎn)生連續(xù)的變動，只能利用現(xiàn)階段水泵數(shù)量以及汽輪機的功耗增值進行最佳運行背壓的得出，也可以對相對應的循環(huán)水泵的最佳運行方式進行獲取。本文利用某廠2300W的機組作為實驗對象，配備兩臺具備聯(lián)絡管連接的兩臺型號相同的循環(huán)水泵進行試驗。保證相應的組合方式，利用一機一泵、一機兩泵以及兩機三泵的方式，在不同的循環(huán)水溫以及負荷狀態(tài)下，獲取循環(huán)水泵的最佳運行方式，實驗數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

分析表2和表3可以得出，對于循環(huán)水溫較低或者機組存在部分負荷的狀態(tài)下，可利用調(diào)整機組的運行方式來對機組的供電量進行增加。在一機一泵或者兩機三泵的組合方式下，需要打開機組之間存在的聯(lián)絡門，避免斷水現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（四）抽汽設備運行方式優(yōu)化

抽汽設備運行方式優(yōu)化主要針對于真空泵水溫較高的現(xiàn)象，利用溫度較低的地下水來對工作液體進行外圍冷卻處理，從而提升真空泵抽吸的能力。在夏季高溫天氣，利用地下水作為冷卻劑，可以極大的提升真空泵的抽吸能力，對于泵的功耗可以有效降低，對于凝汽器的真空度以及換熱效率也可以起到有效提升作用。

結束語：

隨著我國經(jīng)濟和社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，市場對于電力的需求量也得到了持續(xù)的增加。汽輪機輔機屬于電力生產(chǎn)當中的重要設備，其運行的穩(wěn)定性和安全性關系著電力生產(chǎn)效率。電廠方面結合自身的實際情況采取有效的措施來優(yōu)化和改進汽輪機輔機，降低電力的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)其經(jīng)濟效益和社會效益。

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