火电厂汽轮机的优化运行策略孙成

火电厂汽轮机的优化运行策略孙成

孙成王晓婉

（中北大学（朔州校区）山西朔州036002）

摘要：在火电厂运行中，汽轮机作为核心部件，其运行的安全性、稳定性和工作效率，会对电厂的发电效率和实际效益产生较大影响。在实际生产中，为避免发生影响汽轮机安全性和工作效率的问题，必须持续对电厂运行汽轮机开展优化工作，使汽轮机能够长期安全高效运行，保障电厂的发电效率和经营效益，进而满足社会对电能的需求。

关键词：火电厂；汽轮机；优化运行；策略

1引言

为了能够更好的满足现在人们日常生活用电需求，电力行业也内部做出了重大变革，还优化升级了全国的电网结构，但是想要更好的提高电厂的生产效率，其关键的核心还是在于发电设备上，所以对于汽轮机的优化和升级也是非常必要的。就目前而言我国各地电厂的汽轮机都存在一定的问题，不仅运行的效果差，生产效率也非常的低，甚至部分电厂的汽轮机，威胁着人们的生命财产安全。

2火电厂汽轮机结构组成及其工作原理

2.1火电厂汽轮机结构组成

一般火力发电厂中使用的汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功，具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。汽轮机的本体结构分为固定部分和转动部分两大类。其中，固定部分包括气缸、滑销系统、隔板、喷嘴、汽封、轴承等一些固定零部件；转动部分主要包括主轴、叶轮、叶片、拉筋、围带等紧固件。

2.2火电厂汽轮机的工作原理

火电厂汽轮机的工作原理主要是将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，通过将来自锅炉的蒸汽送入汽轮机，再经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，最终将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。同时将汽轮机输出轴和发电机进行连接就可以实现发电。假设将锅炉视为火电厂的基础设备，那么汽轮机就是最重要的能量转换设备，按照不同形式结构可以将其分为以下两种单级汽轮机和多级汽轮机，根据蒸汽能量与机械能的转换值还可以划分为速度级机，冲动级机和反动级汽轮机。其中速度级汽轮机工作原理是依照蒸气在喷嘴处膨胀动能情况来运行的，而冲动级汽轮机的工作原理则是通过蒸汽在喷嘴处膨胀速度以及减少喷嘴流道截面积来运行的，反动级汽轮机的工作原理而是通过蒸汽在动静两叶之间流道中膨胀来运行的，从而实现加快蒸汽流动的良好目的。此外，为了更好的提高汽轮机的性能，使其能够稳定运行，还应从做功的角度去考虑不同汽轮机的做功能力，因为只有这样才能为火电厂选择最合适且适宜的汽轮机，从而实现节能减排以及提高汽轮机运行效率的目的。

3火电厂汽轮机运行中存在的问题

3.1配汽方式问题

就现在的情况来看，汽轮机的配汽方式上主要采用的是复合型配汽这种方式。当汽轮机实际进行工作的过程中，不同的阶段都需要不同的配汽方式来保障汽轮机的正常运行。比如说在汽轮机的低负荷或者刚开启动的阶段，只要采用单阀这种方式就可以让汽轮机运行起来，但是在低负荷这个阶段运行时，不仅运行的效率比较低而且还会消耗非常多的能量。

3.2汽轮机启停问题

决定汽轮机启停的动力源是其内部的转子应力变化。汽轮机在常规工作阶段，其内部转子对自身所处环境的压力与温度要求较高，只有转子一直处于合适的高温、高压状态时，才能为汽轮机的正常运行提供充足动能。同时受实际工作条件的限制，汽轮机内转子表面蒸汽的压力与温度无法保持绝对恒定，而是处于一定程度的波动状态，这使转子内温度场十分不稳定。因此，汽轮机的频繁启停会导致能量损失，同时也会减少汽轮机的寿命，为此，必须优化汽轮机的启动过程与停机过程。

3.3密封水系统问题

一般的情况下，汽轮机汽动给水泵轴端密封采用的基本都是迷宫密封，这种方法在运行的过程中经常出现问题，一旦汽动给水泵出现问题的时候，想要停止使用的过程中，经常会出现密封水回水不顺畅的情况，这样很容易导致小机油箱经常出现进水的问题，在一定程度上为汽动给水泵的正常运行埋下了安全隐患。除此之外还有许多其他的原因也会导致汽轮机运行出现问题，比如说转子弯曲变形、转子的振动故障、传热性恶化堵塞以及水环真空泵过载等。

4火电厂汽轮机的优化运行策略

4.1优化汽轮机的配汽方式和启停

汽轮机运行过程中的负载不能保持稳定，在低负载状态下，还要控制汽轮机的运行能耗。传统复合型配汽方式不能满足此要求，优化设计人员需要对配汽方式进行优化创新，使其能改善低负荷能耗问题。三阀式配汽方式可以满足高负荷和低负荷两种状态的汽轮机运行要求和能耗要求，且在高负荷状态下，其还可以分担负荷，减小汽轮机的运行负担，提高其运行效率。在能源节约方面，其可以通过提高转换效率等方式来减少能耗。这些优势都使得该种配汽方式应用更加广泛。优化设计人员还要对启停过程进行调整优化，使其在频繁启停状态下，不会造成过多能耗。在启动优化中，主要将高压缸和中压缸联系起来，在两者结合状态下，开启设备。在停止运行控制中，主要借助滑参数停机方式和额定参数停机方式来达到节能降耗目的。前者的作用优势要优于后者，其在汽轮机运行效率优化改善和机组部件温控中占据优势。

4.2优化汽轮机的循环水泵

在负荷状态下的机组水温被冷却到特定温度时，伴随循环水流量的变化凝汽器压力也会随之产生一定程度的变化，从而对循环水泵的耗功产生较为直接的影响。所以当增加循环水流量后，机组所承受的压力随之减小，出力也会相应增加。那么一旦机组出力增加值与循环水泵耗功值差达到最大，凝汽器就处于最佳运行状态，这时也是循环水泵的最佳运行方式。由于循环水泵的流量是不可持续调节的，可以根据现有的循环水泵数量以及泵叶片调整角度的变化来组合出不同的循环水泵运行方式。在工作实测中笔者发现，对循环水泵进行不同的组合，通过泵流量及耗功、凝汽器性能、汽轮机出力增加值与机组的负荷状态、循环水温变化情况相结合，从而计算出特定条件下的机组最佳运行背压，最终可以确定出循环水泵的最佳运行方式。但是在实际操作中，还应考虑循环水泵切换操作的安全性。可以通过在机组间加装联络管、采用双速电机、安装变频器等方法，实现辅机的节能效果。

4.3重视汽轮机轴封系统以及通流部分的性能

轴封系统以及通流部分的性能对汽轮机的实际运行效率有着重要影响，但是由于其结构的原因，使得轴封系统以及通流部分难以在汽轮机运行过程中进行维护。所以，相关工作人员应在机组大修期间加强对轴封系统以及通流部分的检查与维护工作。对于轴封系统的检查维护工作，主要是检查是否存在蒸汽外泄可能，疏水管道是否存在堵塞情况，以及是否存在供汽带水问题等。而汽轮机通流部分的检修工作，需要使用专用工具对隔板以及叶片进行冲洗以及喷砂清理，然后需要检查隔板以及叶片的腐蚀、松动、伤痕等情况，并判断组件是否需要更换，除此之外还应对通流部分的轴向间隙、叶片顶部径向间隙进行检测，从而确保轴封系统以及通流部分的性能良好，避免对汽轮机的运行效率带来影响。

5结束语

电厂汽轮机是我国电力行业发展的设备基础，是推动我国整个电力行业发展的硬件设施。所以无论是对汽轮机生产后能上的优化还是新型三阀门的配汽方式，都是对电厂汽轮机更大范围的应用在电力行业中提供基础，本文通过对电火电厂汽轮机结构组成及其工作原理、火电厂汽轮机运行中存在的问题、火电厂汽轮机的优化运行策略三个方面进行详细分析，争取在电力行业中汽轮机的使用提供经验，为电厂汽轮机的发展和优化提供基础，保证电厂汽轮机和整个电力行业快速发展。

参考文献

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