排汽压力对汽轮机运行优化试验结果的影响研究巩凡

排汽压力对汽轮机运行优化试验结果的影响研究巩凡

巩凡赵波

巩凡赵波

（内蒙古大板发电有限责任公司内蒙古赤峰市025150）

摘要：目前，汽轮机组一般采用复合运行方式，即定一滑一定运行方式。机组在高负荷区域采用定压运行，以获得较高的循环热效率；在较低负荷范围采用滑压运行，获得较高的热力系统内效率；在最低负荷之下又采用初压水平较低的定压运行，以保证锅炉在低负荷下的稳定运行。本文分析了排汽压力对汽轮机运行优化试验结果的影响。

关键词：排汽压力；汽轮机；运行优化；

汽轮机的运行排汽压力不仅对汽轮机的运行经济性有一定的影响，而且对汽轮机的运行安全性及调速系统性能也有比较大的影响。同时，当凝汽器冷却水流量增大引起汽轮机排汽压力降低时，不仅引起耗水量的增大，而且也引起电厂向河流或通过冷却塔向大气排放热水（汽）量的增大。

一、排汽压力对汽轮机运行优化试验结果的影响

汽轮机运行的排气压力研究十分关键，它不仅对汽轮机运行经济性能有着影响，而且对汽轮机的运行安全、运行速度以及运行稳定性有着重大的影响。因此，在分析汽轮机低压排汽缸压力变化的同时，我们还需要考虑周边环境问题和实际工作条件，综合分析汽轮机的运行变化模式，从而达到综合评估和评价标准要求。

1.汽轮机压力变化对汽轮机运行经济影响。关于排气压力引起的汽轮机运行经济性变化十分关键，但是基于不同的观点我们也可以得到不同的结论。在这里，我们主要针对热力学、能量耗损以及运行费用等方面做了研究和分析。一是热力学观点。这种观点是研究最早的观点以及内容之一，它在研究的过程中通常都是讲汽轮机低压排汽缸的排气压力变化作为主要的对象，当其它参数不变时排汽压力变化所引起的汽轮机功率及热耗率的变化情况。单纯从热力学的角度看，当汽轮机排汽压力低于极限排汽压力时，随着排汽压力的降低，汽轮机的电功率逐渐增大，而热耗率相应减小。即单纯从热力学的观点考虑，当凝汽器的排汽压力高于极限排汽压力时，排汽压力越低，汽轮机的热经济性越高。二是能耗量观点。在汽轮机的实际运行中，不仅要考虑到汽轮机的热经济性，而且还要考虑到运行过程中的能量消耗量。这样，在确定汽轮机的排汽压力时，就要考虑到维持所需排汽压力时循环水泵所消耗的能量。三是运行费用的观点。前述的能耗量观点虽然已经被电厂广泛应用，但这种方法有时并不能反映运行费用的全部。例如，该方法只考虑到循环水泵所消耗的电功率，而未考虑到循环水消耗量本身所引起的费用。实际上，随着对环境及水资源保护意识的增强，循环水本身的价格已不容忽视。

2.排汽压力变化对汽轮机调节性能的影响分析。当汽轮机排汽压力变化时，不仅引起汽轮机功率的变化，而且还将引起汽轮机转子时间常数及调节系统速度变动率的变化.例如，当其它运行参数不变，而排汽压力提高时，在同样的调节汽门开度情况下，汽轮机的功率降低，调节系统速度变动率增大；同时，由额定参数时的转子时间常数的定义可知，凝汽器的排汽压力提高后，其对应当时排汽压力条件下的转子时间常数与额定参数下转子时间常数的关系为：Ta1=TaNt0/Nt1，其中，TaNt0Ta1Nt1分别为额定排汽压力及变排汽压力条件下的转子时间常数和功率.这样，便可以计算出200MW汽轮机排汽压力变化所引起的速度变动率及转子时间常数的变化情况，随着排汽压力的提高，速度变动率和转子时间常数均增大。

3.排汽压力变化对汽轮机轴系振动状态的影响分析。当汽轮机排汽压力变化时，一方面由于大气压对低压缸排汽部分作用力改变，使低压轴承中心线发生变化；另一方面由于排汽温度的变化可能导致原有的轴承标高发生变化，从而使各轴承的静负荷重新分配，上述两方面均可能引起汽轮机发生振动，区别上述两种振动原因的方法一般是通过振动试验来确定，如果振动振幅随排汽压力的降低而增大，则表明振动是由于真空提高使转子中心下移而引起的；反之，如果振动振幅随排汽压力的降低而减小，则表明振动是由于排汽压力提高使相应的排汽温度提高而导致轴承标高发生变化而引起的。

4.汽轮机排汽压力变化对最优主蒸汽压力的影响。汽轮机功率不同，其排汽压力对热耗和功率的影响不同。为了分析讨论方便，假设汽轮机不同功率下，其排汽压力对功率及热耗的影响量相同。机组实际运行中，汽轮机排汽压力随着功率、季节等的变化而改变。对于湿冷机组汽轮机排汽压力变化范围为4～12kPa；空冷机组排汽压力变化范围为8～35kPa。当汽轮机排汽压力发生变化，最优定、滑压运行参数将发生改变，运行优化试验结果已不再适用于新的汽轮机排汽压力。同样随着功率的增加差值变大。因此，在同一最优主蒸汽压力下，不同的汽轮机排汽压力对应不同负荷，即同一负荷下，不同排汽压力，存在不同的最优主蒸汽压力。相同负荷下，随着汽轮机排汽压力增加，最佳主蒸汽压力提高，且随着排汽压力的增加，定、滑压临界点负荷减小。

二、建议

1.汽轮机优化运行中，同一负荷下，随着汽轮机排汽压力变化，汽轮机运行的最优主蒸汽压力也发生变化。同一负荷下，随着汽轮机排汽压力增加，最优主蒸汽压力增大，定、滑压临界点负荷减小；随着汽轮机排汽压力降低，最优主蒸汽压力减小，定、滑压临界点负荷增加。汽轮机排汽压力变化不大时对不同负荷下最优运行主蒸汽压力的影响较小，使用同一经济主蒸汽压力，对机组运行经济性影响较小。

2.在实际应用中，如果对应不同的汽轮机排汽压力确定不同的最优主蒸汽压力，将得到多条最优定、滑压曲线，使用非常复杂，机组运行难以操作实现，并且优化试验工作量很大。实际运行中可根据运行优化试验得到的不同负荷下最优主蒸汽压力的进汽调节阀阀位运行。当主蒸汽压力达到额定主蒸汽压力时即可确定滑压点，如果达到额定主蒸汽压力，负荷仍不满足，则可增大汽轮机进汽调节阀开度。

3.建议最优定、滑压曲线在机组全年最低和最高汽轮机排汽压力的算术平均值下给出，减小不同汽轮机排汽压力下最佳主蒸汽压力的偏差，提高机组运行的经济性。

4.排汽压力变化对汽轮机的安全性、经济性、调节性能以及耗水量和热污染程度均产生较大的影响，这样，在确定汽轮机最佳排汽压力时就应该对这些因素进行综合考虑，最终得到汽轮机运行的综合最佳排汽压力，由此可见汽轮机综合最佳排汽压力的确定实际上属于多目标优化问题。多目标优化最基本的方法是评价函数法，其基本思想是，根据问题的特点和决策者的意图，构造一个把m个分量目标函数转化为一个数值目标的函数—评价函数，然后对评价函数进行最优化计算。由于上述各因素如安全性、经济性、调节性能等无法采用同一指标来评价。因此，在优化计算之前一般需要首先对各个目标函数值作统一量纲的处理。排汽压力降低，调节系统的稳定性变差，在极限排汽压力时稳定裕度达到最小，但不会引起200MW汽轮机调节系统失稳。

随着环境保护及水资源保护意识的提高，循环水量对水资源及环境的影响已经受到人们的重视，在确定汽轮机最佳经济排汽压力时，应考虑到循环水的消耗量及排放的热水（汽）量对水资源及环境的影响。由于汽轮机排汽压力变化无论对经济性、安全性、调节系统性能以及耗水量和热污染程度均有一定的影响，因此，在汽轮机的运行过程中，应该保证汽轮机在综合最佳排汽压力下运行。

参考文献：

[1]张全胜，徐卓.金桥热电厂300MW机组汽轮机节能诊断及经济性分析[J].内蒙古石油化工.2017（21）

[2]于淑梅，李金磊.汽轮机组不同运行方式热经济性比较的通用数学模型[J].汽轮机技术，2015（01）

[3]李国超，胡丽蓉.按照科学发展观的要求加快可再生能源的研究与开发[J].大众科技，2016（09）