电厂集控运行汽轮机运行优化措施王越

电厂集控运行汽轮机运行优化措施王越

王越

神华准能矸电公司内蒙古鄂尔多斯市010300

摘要:随着我国社会经济的发展以及人们用电需求的增加，电厂建设规模日益扩大，这对我国发电厂运行技术提出了更高的要求。汽轮机作为电厂重要发电设备，对于电网集控运行的安全稳定具有关键性意义。本文对电厂集控运行模式下汽轮机的运行方式进行优化，以此提升汽轮机运行效率，减少资源能源损耗，保障电厂运营效益，满足人们用电需求。

关键词：电厂汽轮机；运行优化；措施

一、电厂集控运行概述

集散控制系统（TotalDistributedControlSystem），以下简称DCS系统，是以微处理器为基础的全分布式控制系统。自20世纪70年代第一套DCS系统问世以来，已经在工业自动化控制领域获得了广泛的应用，遍及冶金、石油化工、纺织、制造和电力等行业。该系统的主要特征在于集中管理和分散控制，随着电子信息技术的发展，DCS系统向着网络化、实时化、高集成方向发展。DCS系统的产品繁多，但从系统组成来看，主要包括通信部分、集中管理与操作部分、分散过程控制部分，三者以通信部分作为纽带实现数据交换。

二、电厂汽轮机运行现状

汽轮机组的设计、制造和安装各个环节都能有效的改善汽轮机组的经济性能，优化运行效率。汽轮机组的实际的运行情况很大程度上影响着机组的经济运行，当正常运行时各个数据指标都是在额定的范围之内时，对于汽轮机组的经济型只会产生小的影响，但是当运行指标突然超过额定的参数时，就将会对汽轮机组产生运行安全威胁。原有系统的回热加热器对于火电机组的端差、散热损失和给水部分旁路的正常运行都不能有效的满足要求。回热加热器系统的各个部分都会参与到火电机组的运行当中，但是当回热加热器出现问题的时候，就会出现各种事故。另外加热器的旁路门关闭不严导致出现泄露，这会造成加热器的进水走旁路，这种情况会很大的影响火电机组的正常运行，影响机组热经济性能的降低。原有的系统如果加热器上端差增大，那么将会导致出水的温度降低，从而导致本级的抽汽量锐减，高一级的加热器抽汽量就会增加。相反下端差增大，则会导致本级抽汽量增加，低一级加热器的抽汽量减少[1]。而且，加热器切除后。来自给水泵的水的温度远远的低于正常的给水温度范围，导致循环的平均吸热温度大幅度的降低，循环效率降低。

另外，当加热器的旁路有泄漏的现象发生时，泄露量也大，经济性能就降低得越多，同时大旁路的泄露比小旁路的泄露所造成影响要大。再者，当加热器的疏水的切换方式采用疏水泵时，如果没有疏水备用泵，当疏水泵发生故障，那么疏水就将会自动的流到比较低的加热器，同样、疏水泵发生故障时会使疏水直接的排入到凝汽器，以上所述的各种故障都将会降低机组的正常运行。

三、汽轮机的构成及工作原理介绍

汽轮机作为电厂的主要生产设备，其运行情况会对电厂的发展产生尤为关键的影响。从结构上来说，汽轮机主要包括两大部分：转动部分与静止部分。其中转动部分，又可以称为转子部分，主要由叶轮、主轴、动叶片以及联轴器等组成，而静子部分则主要由气缸、隔板、进气部分、汽封以及轴承等组成。两大部分对于汽轮机的运行发挥着十分重要的作用[2]。

汽轮机的运行主要是利用蒸汽的热能从而实现做功的旋转机械，是通过将热能转换为机械能的过程。在整个运行过程中，汽轮机的运行主要涉及到两个工作原理：第一，冲动作用的原理。汽轮机中的高速蒸汽在通过动叶片构成的气道时，蒸汽的流动方向也会发生相应的变化，从而对叶片产生冲动力。这种冲动力会推动叶轮转动，从而做出机械工。第二，反动作用的工作原理。在汽轮机的运行过程中，蒸汽会在气道内膨胀并加速，这时强大的气流必然会对动叶片产生强大的反动力，从而推动叶轮的运动做出机械功。第一种工作原理下，动叶气道内的气流并不会出现膨胀加速的情况，仅仅会发生方向的改变。但是，第二种工作原理下，气流会发现膨胀加速，气流也会发现方向改变。

四、目前我国汽轮机运行现状和存在的问题

在影响汽轮机的经济性能的众多因素中，汽轮机组的设计，制造和优化等方面是主要的因素。将汽轮机组的设计，制造和安装等环节优化好将大大提高汽轮机组的运行效率。

4.1汽轮机机组能力

造成汽轮机组能耗的因素有很多，比较重要的因素是汽轮机的气阀。汽轮机的气阀种类很多，按照不同的方式汽轮机的气阀具有不同的分类方法。通常情况下，汽轮机的气阀可以简单的分为顺序阀调节和单阀调节两种方式。单阀调节主要受到汽轮机蒸汽参数的影响，顺序阀主要受到喷嘴的影响[3]。顺序阀的使用范围受到了限制，只能使用在气阀力不大的情况。如果气阀压力较大的情况下仍然使用顺序阀，外缸和喷嘴会产生较大形变，严重的情况下会影响到汽轮机组的密闭性，同时还会影响汽轮机组的能耗增加，甚至导致汽轮机组不能运行。

4.2汽轮机的配气方式

汽轮机的配气方式很多，但是应用最广泛的是复合式的配气方式。受到汽轮机工作载荷的影响，不同阶段汽轮机的配气方式是不同的。通常情况下主要分为两个阶段，第一阶段是汽轮机的在高负荷的工作载荷下，汽轮机要想实现运行一般情况下采用顺序阀的方式，第二阶段是汽轮机在低负荷的工作载荷下，汽轮机想要实现良好运行一般情况下应该采用单阀的方式。虽然两个阶段不同的载荷方式都能得到很好的运行，但是在低负荷阶段，汽轮机会产生节流消耗，降低使用效率，影响发电厂的经济效益。

4.3汽轮机的启停阶段

汽轮机的启停阶段主要是转子的应力变化作用的效果，一般情况下，当转子在正常运行阶段，汽轮机内部会产生温度场，该温度场会随着汽轮机的启停产生规则性的动荡，与此同时，转子表面存在的蒸汽会影响转子蒸汽参数的变化，或出现参数上升，或出现参数下降。因为转子存在启停，所以转子的工作环境不稳定，有时候会出现在高温的环境，所以汽轮机的参数设计应该做好，否则将会严重的影响汽轮机的正常工作。值得注意的是在汽轮机的启停阶段，汽轮机的会产生较大的电流消耗，这在很大程度上影响着汽轮机的使用寿命。

五、电厂汽轮机耗能分析

5.1汽轮机的启停耗损

汽轮机的启停过程是转子应力的变化。汽轮机在运行情况下，转子表面蒸汽参数发生升降，转子内部处于不稳定的温度场，转子长期在这种高温、高压下持续工作，如果参数处理不当，启动停止的过程中会产生较大的损耗，最终导致降低汽轮机工作效率较低，同时减短汽轮机的使用寿命[4]。

5.2汽轮机组能量耗损

电厂整体运行中，汽轮机是实现所能量转化的原动力。其运行的复杂、配合的复杂是导致能量损耗的重要原因。其中较为明显的表现是汽轮机的汽阀，通常汽轮机的的汽阀分为单阀调节和顺序阀调节。单汽阀的调节是通过汽轮机蒸汽参数直接控制，而顺序阀是通过喷嘴来控制蒸汽阀门的开关。所以汽阀压力大、喷嘴室和外缸容易变形、密封性及部分机组运行能量损失都是汽轮机组耗能的原因所在。

5.3汽轮机空冷凝汽器损耗

汽轮机中空冷凝汽器是热效率传递的枢纽，空冷凝汽器的影响直接导致热效率降低，从而使整个热传递的效率大幅下降。而凝结水中溶氧出现问题，不仅热传递受到影响，而且管道和设备也会产生氧化腐蚀。寒冷天气的时候，空冷凝汽器就会出现流量不均匀的问题，导致汽轮机的工作效率下降[5]。