电厂集控运行汽轮机运行优化措施分析

电厂集控运行汽轮机运行优化措施分析

李国强

天富能源有限公司天河分公司 新疆 石河子， 832000

摘要：汽轮机又称为蒸汽透平发动机，是一种旋转式的蒸汽动力装置，其作用原理为：经过锅炉作用而生成的高温高压蒸汽穿过固定的喷嘴，成为加速的汽流，并喷设至叶片上时，推动装有叶片排的转子转动，同时对外做功，实现蒸汽动能、机械能的定向转化。在现代社会，城市化的深度发展要求电厂必须随时随地、保证保量地供应优质电能。基于电厂集控运行模式，优化汽轮机运行机制十分重要。

关键词：电厂管理；集控运行；汽轮机；措施分析

1电厂集控运行管理模式的优势分析

电厂的集控运行模式，是指对机(汽轮机)、炉(锅炉)、电(发电机)进行统一集中式的控制管理。尽管汽轮机系统运行过程较为复杂，但随着技术的持续更新以及管理理念的提升，目前已很少采用人工操作，几乎全面覆盖自动化、智能化运行系统。在集控运行模式下，电、汽的输送、停止均由主控室的值班人员统一操作，可调整的内容在于：监视锅炉燃烧情况，保证供应至汽轮机的蒸汽处于稳定状态。

集控运行管理模式的优势在于：

(1)使电厂的正常生产过程及原料投运、设备的启动及停运等均处于可控状态，发现任何问题时，能够及时进行干预，避免出现大规模停工停产事故；

(2)为设备的定期检修、维护作业创造安全环境(不包含对设备的直接维修)；

(3)通过辅控运行，对包含燃料、化学、除灰、脱硫在内的所有必要运行过程加以梳理，提高生产效率；

(4)对所有资源进行统一调配，一旦单台机组出现事故时，迅速将之“断开”，防止进一步对其他正常运行的设备造成影响。

2汽轮机常见的故障及其原因

2.1汽轮机的震动异常问题

汽轮机通过转子、主轴联轴器等结构来进行旋转，而在转子转动的过程中会产生一定的震动现象，该震动将会通过结构来传递，使得汽轮机整体发生震动情况。由于机械设备由多个结构联结而成，所以汽轮机的震动现象是正常的，同时也具有一定的震动范围。而汽轮机的震动异常问题所指的就是在其工作过程中，汽轮机的震动频率超过了相应的范围，使得汽轮机各部件加速磨损，进而使得汽轮机提前老化和报废，影响到发电效率以及成本。目前，汽轮机的震动可以通过频谱仪来进行检测。在对以往案例的分析中可以得出，汽轮机的震动异常问题大多是汽轮机在安装上存在漏洞，某些紧固件不牢固以及结构松散造成的。另外，在维修和养护中可能会涉及安拆零件的情况，这也很有可能会导致结构问题，进而引发震动异常。

2.2汽轮机叶片问题

汽轮机叶片的故障原因有很多，其中最为常见的原因就是蒸汽的品质问题。其次就是叶片自身的结构和紧固问题。最后，机组运行状态也会对汽轮机叶片产生影响。而机组低压级叶片在实际运行过程中，末级叶片出汽边的水冲蚀损伤已成为影响大机组安全运行的普遍问题，应给予高度重视。出汽边水冲蚀所造成的后果不仅使叶栅的气动性能恶化，级效率降低，还会改变叶片的振动特性，导致机组发生强烈振动，而且可使级效率下降，增加了末级叶片断裂的危险性。当断落的叶片落入凝汽器时，会将凝汽器管束打坏，使凝汽器内循环水漏入凝结水中，还会造成转子失去平衡或摩擦撞击产生剧烈震动。

2.3汽轮机油系统问题

汽轮机组的油系统包括储油箱、油泵、油冷却器等多个结构，是汽轮机中比较复杂的系统，而其主要的工作就是为汽轮机的各个工作部件和结构提供润滑作用和保证能量的供应，从而保证汽轮机内部结构能够正常运转，减小因摩擦带来的损害。汽轮机油系统的重要性不言而喻，而其在运行过程中存在的故障问题主要就是润滑油油质不合格，主要原因为油系统在检修过程中的残留物未清理干净，导致润滑油中含有焊渣、乌金及硬质颗粒。还有就是油中进水导致油质恶化，主要原因为汽封供气调整不当或轴封漏气外漏增大，使汽轮机油系统进水。油系统故障会危及汽轮机的安全运行，为将油系统故障降低至最小程度，必须抓好设备质量管理，特别是设备的制造、安装、检修质量，强化运行管理工作，加强油质监督，疏忽了其中的任一环节都有可能造成事故的发生，给企业带来巨大的经济损失。

3电厂集控运行汽轮机运行的优化措施分析

3.1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。

将上述两种配汽方式整合为一个整体，形成“节流-喷嘴联合配汽”模式，不仅能够解决单一模式下的所有问题，还能够基于阀门状态管理功能，实现配汽方式的自由切换。比如，汽轮机处于负荷较低的状态，可采用节流配汽，以牺牲小部分经济效益为代价，全面提升机组设备的安全性；在负荷较高时，转换为喷嘴调节模式，提升汽轮机的运行效率。

3.2更新汽轮机启停方案

常规模式下，汽轮机的启动方式以高中压缸联合启动方式为主，启动过程包含锅炉点火、暖管冲动、转子升速暖机、并列接带负荷等；汽轮机的停机过程并非骤然完成，而是在一段时间内，各部件的工作均会逐渐停止，进汽量会逐渐降低，直至完全停止，最终关闭主汽门。对汽轮机的启停过程进行梳理后，可将优化的重点放在如下方面：

(1)基于汽轮机转子在运行过程中的损耗率、寿命、受热变形情况、膨胀差值等，精确计算针对转子的温度和变化率，减小误差；

(2)进入汽轮机的温度变化率会随着机组设备放热系数的变化而变化，故将之控制在相对稳定，能量浪费幅度较小的范围之内，具备较高的可行性；

(3)对温度、膨胀差、振动等采用不超限的测点监控模式，及时发现汽轮机运行过程中的异常参数变化；

(4)盘车预热和正温差的启动过程，应该实现最佳温度匹配；

(5)在保证设备安全的前提下，需要尽可能地缩短启动时间，有效降低电能及燃料的消耗量，从整体的角度对汽轮机的运行过程进行优化；

(6)在优化期间，技术人员可以将额定参数停机模式转变为滑参数停机模式，保证各部件在停机过程中有效降温，提升设备后期的检修效率。

4结束语

综上所述，汽轮机对我国发电事业来说十分重要，相关单位必须要加强对汽轮机的维护和保养，提高汽轮机的运行质量，进而更好地保障电厂的长期运行，从而应对各种技术以及环境的影响，更好地促进我国电力事业发展。

参考文献：

1. 孙贺新. 电厂集控运行汽轮机运行优化措施分析[J]. 信息周刊, 2019, 000(030):1-1.

2. 马国强. 电厂集控运行中汽轮机运行优化策略的分析[J]. 商品与质量, 2019, 000(004):85.

3. 万谜谜. 电厂集控运行中汽轮机的优化技术措施研究[J]. 探索科学, 2019, 000(009):277-278.

4. 王文斌, 王永明, 王波,等. 探索电厂集控运行中的汽轮机运行优化策略[J]. 科技与创新, 2020(19).