汽轮机运行优化措施分析

郭存博

摘要：随着我国社会经济的迅速发展，电能也成为了我国能源结构中最为重要的部分。近年来社会各界对于电能的需求量都在不断的增加，这促使电厂必须要加强发电效率，而汽轮机的有效应用贼能够大幅度提高电厂的实际运行效率。但汽轮机在实际应用的过程中也存在着不少的难点，为此下文将对汽轮机的运行优化措施展开详细的分析。

关键词：汽轮机;运行优化;措施

1 电厂汽轮机概述

在发电厂运行过程中，汽轮机属于旋转机械。在汽轮机的实际运行时可以利用冲动作用的相关原理对热能进行转换，使其变成机械能然后进行发电。在应用中的具体冲动原理是利用蒸汽喷嘴内的蒸汽进行冲动，在蒸汽通过动叶气道后可以改变方向，将蒸汽作用在汽轮机的叶片上，这样能够使叶轮转动，然后将热能转化为机械能。而汽轮机的主要发动原理是汽轮机的蒸汽在汽轮机叶片上进行作用时，气道内膨胀并且不断加速会促使叶片不断转动，使叶片出现旋转做功。汽轮机的运行原理决定了其具有明显的机械设备特征，并且这种机械设备特征导致汽轮机的能耗相对较高。汽轮在运行时的单机功率比较大并且具有较高的热效率，因此，在对汽轮机进行优化改进时，需要重点考虑汽轮机能耗的节约问题，降低汽轮机能耗才能够提高电厂的整体能耗，从而保证电厂的经济效益。

2 汽轮机的工作原理

汽轮机运行可以分为冲动原理与反动作用原理，其中冲动原理主要是利用动叶气道改变蒸汽喷嘴中的蒸汽方向，利用蒸汽推动叶片转动，完成能量转换。反动作原理则是通过汽轮机运行过程中气道内的蒸汽不断膨胀，对叶片形成反动力，推动叶片转动。反动作原理与冲动原理不同的是，其既会改变蒸汽方向，同时蒸汽在气道内也会不断膨胀，因此，汽轮机的运行状态更加稳定，运行效率更高。

3 电厂汽轮机存在的问题

3.1 汽轮机启停

汽轮机无论是启动还是停机，实质上是转子应力的变化。汽轮机处于运行状态，转子表面蒸汽参数随之变化，若启动或者停止汽轮时，无法有效控制蒸汽参数，会导致转子内部形成动荡的温度场，进而使转子处于高壓、高温的环境，这不仅会造成严重的能耗，同时也会降低汽轮机运转效率及寿命。

3.2 汽轮机机组的运行能耗

在汽轮机运行中，气阀是增加汽轮机能耗的主要部件，汽轮机的气阀主要包括顺序阀调节以及单发调节两种。其中顺序阀调节主要是以喷嘴为主对蒸汽阀门的开关进行控制。而单阀调节主要是以汽轮机蒸汽参数为主对汽轮机进行直接控制的。顺序阀在对气阀门的开关进行控制时，一般是在气阀压力比较小的情况下，如果气阀压力比较大，可能会导致外缸以及喷嘴出现变形问题，从而使气轮机受到影响，而对驱轮机机组的能力产生影响，导致汽轮机机组能力损失，增加汽轮机的机组损耗。

3.3 汽轮机配汽方式

根据汽轮机实际情况来看，其配汽方式丰富多样，对于汽轮机而言，在运行过程中除了顺序阀方式可以达到其要求，单阀方式同样可以，不过需要将两种方式应用于不同阶段，一般在进入高负荷阶段之后使用顺序阀方式，而在低负荷阶段应用单阀方式。当汽轮机处于实际运行状态时，往往有机结合两者，不过应该改进与完善单阀方式，以此减小这一方式对运行效率产生的消极影响。

3.4 给水泵问题

一般情况下，给水泵的运行方式主要是使用定速给水的方法。但是运用定速给水的方式运行给水泵时，存在运行功率大、电耗高、启动电压降大等特点，往往会出现水资源节流损失的问题，增加电厂用电率，降低了机组的运行效率。

4 电厂汽轮机运行优化措施分析

4.1 启停优化

（1）启动优化。汽轮机启动流程包括锅炉点火、暖管、冲动转子加速暖机、并列接带负荷等。锅炉点火前，需要提前检查凝气器循环水、润滑油系统以及盘车运转状态，然后开始点火，将汽轮机抽真空并送轴封，当锅炉内温度以及压力升高到一定程度时要实时开启旁路。此过程中存在的主要问题是高压缸与中压缸联合启动时，高压缸排汽温度过高，对此，启动汽轮机前可以调整再热蒸汽压力的上限，控制在0.5MPa，以便可以及时打开排气逆止门，增加高压缸通流量，进而有效调节高压缸的排汽温度。

（2）停机优化。汽轮机停止运行时，各系统逐步停止运行状态，进汽量逐渐下降为0，主汽门关闭，汽缸等零部件开始冷却。汽轮机根据参数不同，有两种停机方式，即滑参数与额定参数，相较于额定参数的停机方式，滑参数停机的综合效益更好，不仅可以利用机组预热发电，提高热能利用效率，减少热能散失，并且便于各部件快速降温，有利于设备的检修维护。

4.2 汽轮机辅机优化措施

在对汽轮机辅机系统进行优化的过程中需要从以下方面出发，保证辅机系统优化效果，提高辅机节能效率，从而提升汽轮机的节能水平。首先，需要对循环水源进行优化，如果汽轮机的机组负荷以及冷却水温是确定的，循环水流量出现改变，会导致凝汽器内的压力发生变化。这会在一定程度上影响循环水泵的功耗情况，而增加循环水泵凝汽器的压力会减少，会增加机组的出力，也会增加循环水泵功耗。但是如果大量增加循环水量，循环水泵的功耗问题不断增加会抵消机组出力的增加值，从而降低整个系统功耗。因此，在对循环水量进行增加的过程中，需要准确确定循环水的增加量。

4.3 围绕汽轮机的配汽方式进行优化

造成汽轮机运行效率低的一个关键原因在于，运行过程中损失了大量可以避免的能耗，故对传统复合型汽轮机配汽方式进行全面梳理并优化，是一种可行性较高的方案。传统的配汽方式为：（1）节流配汽，原理为使进入汽轮机的所有蒸汽均需经过一个或多个同时启动/关闭的调节阀;其中，第一级为全周进汽，没有调节级。此种配汽方式的结构相对简单，且启动或改变复合时，第一级的受热十分均匀，温度变化幅度较小，产生的热应力也十分有限。但该方式的缺点在于，处于低负荷状态时，因节流而造成的损失极大。（2）喷嘴配汽，原理在于将第一级分为3～6个喷嘴组，各组之间具备一定的间隙，处于“隔开”状态;各自配备一个调节汽门控制装置。在蒸汽进入汽轮机的过程中，各喷嘴组依次开启，能够有效降低因节流而造成的损失。此种配汽方式的缺点在于，调节级的受热分布均匀程度不足，部分喷嘴组会因进汽而产生损失;此外，调节级的余速基本无法利用，一旦负荷下降，高压缸内各级的温度变化存在巨大的差异。

4.4 优化给水泵

优化给水泵运行就是优化汽轮机的运行效率，要优化给水泵运行，我们就要改变传统的给水泵运行方式。改变给水泵的运行方式就是要求给水泵相关技术人员对给水泵的变动速率和平移泵的曲线进行研究，并制定出更合理的运行方式。变速给水的方式就是新型的给水方式，在变速给水方式下，给水泵的运行效率有了极大的改善。变速给水的方式就是通过变速控制水流调节，从而控制给水泵的水流量，这样可以解决汽轮机低负荷运转下能源耗费量大的问题，也解决了汽轮机因能源耗费而产生的机械故障。变速给水的运行方式，很大程度上节约了汽轮机运行时耗费的资源，并且有效的提高了给水泵的运行效率。

5 结束语

综上所述，在当前全球范围内能源紧张的背景下，电厂必须要不断优化设备、革新技术，以提升电厂的电能输出效率，通过优化汽轮机的配汽方式、汽轮机启停、机组性能以及密封等问题，可有效降低机组能耗，提升汽轮机的运行效率。

参考文献：

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