汽轮机运行中蒸汽参数对其的影响

庞威

（国电南宁发电有限责任公司 广西南宁 530317）

汽轮机运行中蒸汽参数对其的影响

庞威

（国电南宁发电有限责任公司 广西南宁 530317）

小型的电力系统与互联大电网相比具有能源利用效率高，安全稳定的优点。但是小型汽轮机在运行的过程中其蒸汽参数会在一定的范围内上下波动，在允许范围内的波动其不会影响汽轮机的安全性，超过允许范围不但会使汽轮机的功率发生变化而且还会使其他经济指标发生改变。本文通过分析蒸汽参数对汽轮机系统稳定性的影响研究，加上对汽轮机工作原理的分析，得到了给定系统在蒸汽受限时的安全领域，避免了在运行中的汽轮机部分零件的损坏，而且还对实际运行中的蒸汽受限时紧急切负荷控制具有重要的指导意义。

汽轮机；蒸汽参数

1 引言

随着化石能源的日益匮乏，如何高效的利用现有的能源提高动力装置的经济性已经成为当下研究的热点。虽然小型的电力系统能高效率的利用能源，但是其安全稳定性相对较低，特别是在运行的过程中蒸汽参数的变化对汽轮机有着很大的影响，从而威胁整个系统的安全运行，严重时会造成负荷的损失。小型汽轮机的运行频繁，蒸汽参数的变化范围非常大，经过大量的文献综述蒸汽参数的变化对汽轮发电机组的影响以及机械效率都很大。因此研究汽轮机运行中蒸汽参数的变化对于小型电力系统的影响以及安全稳定的运行有着十分重要的意义。

2 汽轮机运行时主蒸汽温度的影响

在汽轮机运行的过程中，主蒸汽温度过高和降低对汽轮机的安全以及经济都有着很大的影响，因此对蒸汽温度的监督是十分必要的。

2.1 主蒸汽温度过高对汽轮机运行的影响

温度过高会使调节级内热降增加，在原有负荷不变的情况下，调节级的动叶片随时都有可能发生过负荷的现象；温度过高会造成金属材料的配件机械强度降低，同时使金属材料的蠕变速度增加。如果主蒸汽管道以及气缸的温度超过了额定温度那么就会导致气缸、气门以及高压轴发生松弛，这样就会造成设备的严重损坏，最终导致部件使用寿命缩短，而且在这样的温度下随着时间的增加其松动现象更加明显。

温度过高还会使金属部件热变形以及热膨胀加大，如果在金属膨胀的过程中受到阻碍，那么就有可能引起机组的振动，这样就会造成一定的安全隐患，威胁机组的稳定性。

一般来说主蒸汽温度的设定值上下不能超过10℃，如果汽温超过了规定值，那么就要与锅炉管理人员进行及时的沟通。值班人员应该加强对温度的监视，积极配合各项管理工作，如果没有及时的调整好温度那么就要按照规定进行紧急的停机。

2.2 主蒸汽温度下降对汽轮机运行的影响

运行中的汽轮机温度下降会使蒸汽的理想焓变减小，这样就会使排气的湿度增大，影响工作效率；在温度降低的时候如果想要维持额定的负荷，那么就会增加蒸汽的理想流量，这样就护对末级叶片非常的不利；温度降级还会增加汽轮机各级反动度以及轴向的推力。总而言之，主蒸汽温度降低会使汽轮机中的焓减少，要想维持原有的出力就会增大蒸汽流量，使气体消耗增大，经济效益下降。温度降低同样会使汽轮机末级的湿度增加，这样就会腐蚀叶片，缩短了叶片的使用年限。在主蒸汽温度下降会使汽轮机各个金属部件的温差加大，热应力以及热变形也会向负的方向变化，严重时会发生一些摩擦。这些都会引起轴向推力的增加，一旦发生这种现象，机组就会就会受到严重的损害，后果不堪设想。

3 汽轮机运行时主蒸汽压力的影响

在汽轮机运行中，重点监视和调节的一个重要参数就是单元机组中的主蒸汽压力。如果蒸汽压不稳定同样会对汽轮机的安全有着很大的影响。只要严格控制蒸汽的压强才会更好的保护机组安全稳定的运行。

3.1 主蒸汽压力过高的危害

主蒸汽压强过高会造成调速级叶片的过负荷。处于第一个调速气门的喷嘴调节机组是受英影响最大的。当第二个气门开启的时候，调节级叶片的温度下降的幅度最大。叶片的蒸汽量和调节级热降的乘积与动叶片的弯应力成正比，焓降增大很多也会引起调速级动叶片的过负荷；蒸汽压力过高时，末几级叶片的工作条件将发生恶化，导致水冲刷会加重；主蒸汽压力升高还会引起承压部件的压力增高，这样就会严重缩短部件的使用寿命；主蒸汽压力过高时，会使旁路甚至安全门发生变化导致机组运行的经济性降低。

3.2 主蒸汽压力过低的危害

当主蒸汽温度不发生变化但是蒸汽压降低的时候，汽轮机的热降减少，汽轮机的可用焓降减少，这样就会造成耗气量的增加，降低机组的经济性，使汽轮机出气不足。对于用抽汽供给的给水泵的小汽轮机，如果主蒸汽的压力降低，就会引起抽汽压力降低，致使小汽轮机无法正常的运行，导致生产效率的降低。

4 排汽压力对汽轮机的影响

在汽轮机运行的过程中，排汽压力对汽轮机的稳定性同样有着很大的影响。排汽压力低也称之为真空度高，当真空降低1%时，汽轮机的热耗一般要增加0.7～0.8%。所以，凝汽式机组运行时，应维持较高的真空度。真空的产生是依靠气体迅速凝结成水而造成体积的减少而产生的。如果要维持相对较高的真空度，就需要在冷却水温度相同的情况下增加进入凝汽器的水量，就会消耗过多的电能，所以说只有维持在经济真空下才是最有利的。如果排汽压力过高就会降低汽轮机的理想焓变；如果蒸汽流量不发生改变那么汽轮机的出力就会大大的降低；排汽压力升高以后焓变主要减少的表现是最后几级热焓降的减少，但是高压热焓降基本上保持在一个固定的位置，所以说此时的各级叶片和隔板的应力都在安全的范围之内；当压力增高的时候排汽侧的温度将会发生很大的变化，超过一定的限制就会使汽轮组中心发生偏离，产生振动严重危及着汽轮机以及机组的稳定。排汽压力低也称之为真空度高，当真空降低1%时，汽轮机的热耗一般要增加0.7～0.8%。所以，凝汽式机组运行时，应维持较高的真空度。

5 排汽温度对汽轮机的影响

汽轮机排汽温度升高也称之为汽轮机真空下降。排汽温度过高会使排汽缸温度受热不均匀而变形，同时还会导致汽轮机轴的中心发生变化引起机组的振动而产生一些列的动静摩擦。在变压运行的过程中，主蒸汽的温度以及再热蒸汽的温度都能维持在一个相对稳定的范围内，汽轮机的各级金属温度几乎不会发生变化，也不会产生附加的热应力。而汽缸温度以及排汽温度和振动在低负荷的时候变化不会很大。在变压运行的过程中，调节阀没有节流损失所以汽轮机效率高而且还能改善汽轮机运行的工作条件。虽然汽轮机容积流量和温度都不发生变化但是机组的焓降还是会有一定的变化。

6 在热汽温对汽轮机运行的影响

再热蒸汽就是在中间再热发电的机组中，将由汽轮机的高压缸做过的功的蒸汽引回到在加热的装置，当加热到一定的温度后在送回汽轮机中继续做功。在热蒸汽的温度同样会对汽轮机的安全以及热经济性有着很大的影响。如果再热蒸汽的温度超过额定的限制范围那么就会使压缸前几级的金属材料的强度下降，使叶片的使用寿命降低。如果低于额定的限制值，那么就会使末级叶片的压力以及湿度增大，如果汽轮机在这样的环境下运行就会使汽轮机的叶片遭到严重的腐蚀。在平稳运行过程中如果再热蒸汽温度发生剧烈的变化那么就会引起中压缸金属部件的热应力以及热变形发生巨大的变化，会造成巨大的安全稳定隐患。如果机组中采用在热能以提高汽轮机的乏汽的干度，那么低压缸中末几级的蒸汽湿度就会响应的减少到安全范围内，如果不这样那么就在蒸汽中出现少量的小水滴，小水滴会腐蚀末几级的叶片，威胁着汽轮机的安全运行。

7 结语

小型及微型电网由于距离负荷近且能源综合利用效率高，将是互联大电网的有益补充。但小型汽轮机具有蒸汽参数变化范围大、工况多变的特点给稳定性的分析带来了困难。通过分析我们可以看到蒸汽参数的变化对汽轮机工作状况的影响非常大，本篇文章详细的介绍了在汽轮机运行的过程中蒸汽参数对其的影响以及危害程度，这对现场蒸汽机运行人员提供了很好的技术指导，对以后汽轮机的事故分析以及事故判断和事故处理提供了一定的理论支持。在今后的实践中我们要对汽轮机的运行进行进一步的深入研究和探讨，为身在一线的工作人员提供更有效的技术服务。

[1]孙才勤.船舶电力系统建模仿真及动态稳定性研究[D].大连：大连海事大学，2010.

[2]韩志勇，贺仁睦，徐衍会.汽轮机压力脉动引发电力系统低频振荡的共振机理分析[J].中国电机工程学报，2008，28（1）：47～51.

[3]王艳军，吴彦坤，张春发，等.主蒸汽参数变化对机组功率影响的定量研究[J].热力透平，2007，36（3）：164～167.

[4]黄树红.汽轮机原理[M].北京：中国电力出版社，2008.

TM621

A

1004-7344（2016）05-0257-02

2015-12-29

庞威（1988-），男，助理工程师，本科，从事火电厂运行工作。