电厂集控运行汽轮机运行优化措施探讨

【摘  要】随着市场经济的快速发展，各行各业日新月异的变化，对电能的需求量在不断的增加。汽轮机的正常运行，是影响电厂设备工作效率的重要条件，汽轮机设备的输出能量，也是电厂正常运行的重要保证。所以要想提高电厂工作的运行效率，就要对汽轮机启停、管理、配汽等方面进行改进和优化。本文将对电厂集控运行中通过改善汽轮机运行优化问题展开探讨，旨在为电力行业发展有所帮助。

【关键词】电厂集控;电能;汽轮机;优化

我国目前能源结构的体现就是油少煤多，在电力这项资源的获取上主要还依赖火力发电。随着社会的发展进步，电厂不管是技术上还是在设备上都有了翻天覆地的变化，吸收了非常多的先进技术也引进不少的新设备，对于电厂来说取得了很大的进步。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。

一、关于发电厂汽轮机的概述

1.所谓的汽轮机就是电厂在正常进行运行的过程中不可或缺的器械设备，其对于电厂是否可以正常运行有着非常大的影响。汽轮机工作的时候是按照冲动作用进行运转，把热能慢慢的变成机械能的一种旋转器械设备。从总体的构造结构上划分，可以分成两个不同的部分，其中一个部分就是转动部分。转动部分主要组成结构零件包括：动叶片、主轴以及联轴器等;另一部分就是静止部分，静止部分主要构成零件包括：轴承、气缸、汽封以及近气部分等。不管是哪个部分对于汽轮机来说是保证其正常运行的关键点。冲动作用原理就是让蒸汽喷嘴中的蒸汽在通过动叶气道时对方向进行改变，让其作用于汽轮机叶片，保证叶轮转动，最后让热能转化成机械动能。

2.汽轮机的工作原理。汽轮机根据不同的划分机制可以分成不同种类的汽轮机，从工作原理的角度实行划分的话，也可以分成两个部分，就是反动式汽轮机和冲动式汽轮机。以机构进行分类的话，可以分成多级汽轮机以及单级汽轮机。以热力特性划分的话。可以分成凝汽式汽轮机、抽汽式汽轮机、供热式汽轮机以及背压式汽轮机等。在电厂中人们经常看到的汽轮机大多数都是凝汽式汽轮机，也是使用范围最广的一种汽轮机。凝汽式汽轮机是由循环水泵、凝汽器、抽气器以及凝结水泵等部件构成，对于汽轮机的正常运行来说这些凝器设备都是辅助设备。凝汽式汽轮机的工作过程就是，排汽一旦遇到冷就会迅速凝结变成为水，这就导致其体积逐渐下降，让原本充满空气的封闭空间变成了真空空间，这就会导致气压下降，而蒸汽的理想焓降上升，设备的热效率也获得相应的上升。凝汽式汽轮机的排气压力对汽轮机的正常运行也存在非常大的影响，而影响排气压力的就是冷却水的进水温度以及冷却倍率，虽然可以取得非常高的真空度，于此同时也会导致循环水泵在运行的过程中功耗加剧以及设备资金的投入力度增加。

3.汽轮机的组织结构特点。除了根据工作原理可以把汽轮机分成冲动式汽轮机和反动式汽轮机以外，还可以根据结构把汽轮机分为单级汽轮机和多级汽轮机;根据热力特性也可以将汽轮机划分为凝汽式汽轮机、供热式汽轮机、背压式汽轮机、抽汽式汽轮机等。在实际生活中，火电厂中应用最广的就是凝汽式汽轮机。凝汽式汽轮机包括凝汽器、凝结水泵、循环水泵以及抽气器，这些凝器设备是汽轮机运行的辅助设备。在凝气设备中，排汽遇冷凝结为水，使得体积骤减，原来空气充斥的密闭空间成为真空状态，气压降低，蒸汽的理想焓降增加，装置的热效率得到相对的提升。凝汽式汽轮机的排气压力对运行效果也有影响，冷却水的进水温度和冷却倍率都会影响排气压力。冷却倍率高，就能够获得较高的真空度，但是也会使得循环水泵的功耗和设备资金增加。

二、关于电厂集控运行概述

1.集散控制系统。即控制系统是集散控制系统，指的是以微处理器为基础的全分布式控制系统，简称DCS系统。集散控制系统在20世纪70年代出现，并在工业自动化领域中得到了比较普遍的应用，在很多工业领域中都发挥着积极的作用。集散控制系统的特征是集中管理和分散控制，该系统在运行的过程中会对

几个控制部分进行分散式的控制，每个部分在应用的过程中都能够起到不同的控制效果而其中管理则指的是对所有的部分进行集中统一管理，从而保证控制工作的高效性。随着我国信息技术和计算机技术的不断发展，集散控制系统也得到了很大的发展，整个集散控制系统的运行向着智能化、自动化和集成化的方向发展，控制效率显著提高，在工业领域中的作用也越来越突出。

2.系统运行特点。集控系统在运行的过程中具有以下显著特点。（1）标准化、模块化和通用化。集控系统是对传统控制系统的延伸和发展。从软硬件方面出发，对整个控制系统进行模块化的设计，从而使其能够被应用于不同的工业领域和生产过程中，提高控制的效率。而且该系统在应用的过程中采用了大量标准化和通用化的技术，能够使系统具有良好的适用性和兼容性。（2）控制能力强，集控系统在应用的过程中能够通过软件进行有效的控制和管理，实现控制功能，并且通过算法优化的方法提高系统的稳定性和控制能力。（3）人机互动。集控系统在应用的过程中设备操作比较便捷，操作界面比较简洁，通过简单的图形和模块设计，能够简化操作流程，更加直观地反映出操作的内容，使得操作人员的操作更加便捷，获取信息更加便利。

三、存在的问题

配汽方式上的问题。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。启停上存在的问题。汽轮机的启停可以说成汽轮机的应变能力，汽轮机在正常运行的过程中，转子的蒸汽参数是不确定的，在数值上会有升降的变化，转子内部在一个动态的温度厂内，转子要一直保持在这种高压高温的環境下工作，如果蒸汽参数没有处理好，很容易会导致汽轮机的工作效率下降，甚至减少汽轮机的使用寿命。在机组能力上存在问题。汽轮机的气阀可以说是导致汽轮机出现耗能现象的主要影响因素。汽轮机的气阀就目前来说可以分成两个种，即顺序阀以及单阀。两者之间的区别就是，是调节的过程中，顺序阀依赖汽轮机的喷嘴实现，而单阀依赖蒸汽参数来实现。在汽轮机运行的时候这两种调节方法都是有条件限制的，只能在气阀压力比较小的时候才能完成，在气阀压力大的时候进行运行，那么很容易会出现问题，比如说喷嘴会出现变形的问题、外缸的形状出现变化，甚至部分的机组能力和密封性都会出现严重的问题，最终的后果就是加剧了汽轮机在能源上的消耗。密封水系统存在的问题。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。

四、电厂汽轮机优化措施

1.优化配汽方式。传统的复合型配汽方式只能在额定负荷下才能较好的运行，但在低负荷条件下，损耗较大。所以采用三阀式的配汽方式，可以有效的改变这种现状。配汽方式的转变，可以有效的分担负荷，同时对调节级的要求较小，实现节能。而且，三阀式的流通能力也较好，可以实现更圆滑的转变，提升瞬间转换的效率，实现节能。

2.优化汽轮机的启停。（1）汽轮机启动过程优化。如330MW汽轮机组启动方式采用高中压缸联合启动的方式，启动过程一般为：锅炉点火及暖管，冲动转子升速暖机，并列接带负荷等。锅炉点火及暖管：锅炉点火前，汽机应做好提前期准备包括凝汽器通循环水，检查润滑油系统，启动盘车连续运转等。联系锅炉点火，汽机抽真空，送轴封。锅炉升温升压，应及时开启旁路。但在实际的高中压缸联合启动过程中，高压缸排汽的温度较高。为使得高压缸排气温度下降，可以在启动时将再热蒸汽压力设定在某一压力以下，使高压缸排汽逆止门及时打开，增大高压缸通流量，高压缸排汽温度高的现象就不会出现，达到很好的效果。（2）汽轮机停机过程优化。汽轮机停机的过程中，各部件的工作都在陆续归零，进汽量在一步步减小到零，主汽门也将被关闭，汽缸等各个零部件的温度都逐渐冷却。依据进汽参数的不同，汽轮机停机分为两种，滑参数停机和额定参数停机。采用滑参数停机方式，一方面可以提高汽轮机运行效率，能够有效地利用锅炉机组的预热进行发电，减少热量的浪费。同时也能够对汽轮机各部件进行有效的降温，对设备的检修非常有利。（3）汽轮机运行过程中的优化措施。在汽轮机的运行过程中需要依据实际负荷的变化来对汽轮机采用定-滑-定的运行方式进行及时调整。在发电负荷不同的情况下采用不同的汽轮机运行方式。高电荷采用能够改变通流面积的喷嘴调节，低电荷采用能确保锅炉机组正常运行的定压调节。

3.优化汽轮机辅机。汽轮机的辅机设备相当的多，做好了辅机的节能工作，汽轮机的节能工作便也实现了一半。可以对辅机的进行优化改造。（1）优化循环水泵。当机组负荷和冷却水温一定，循环水流量发生改变的时候，凝汽器压力也会发生改变。这就会导致循环水泵的功耗受到严重的影响。循环水量增加，凝汽器压力减小，增加了机组的出力，循环水泵的功耗也会增加。但是当循环水量增加很多时，循环水泵的功耗增加就会抵消机组出力的增加。因此增加循环水流量时，最大时的凝汽器运作压力是机组出力增加值与循环水泵功耗增加值的差。只有当凝汽器处于最佳的运行压力时，循环水泵运行才能处于最好的状态。（2）冷却液体系的优化。冷却液体系可能出现的问题有很多，比如体系运行受到的阻力不定，出水点的流量控制力度不显著等，这是因为减小冷却液调节门的开度，阻力就会变大，造成资源的浪费，且易发生安全事故。所以对冷却液体系的优化采取调整冷却液水泵的运输速度，全部打开调节开门，适量降低水流速度，达到降低扬程的目的，使得冷却液体系实现优化。

4.定期清理高压管道。优化锅炉的大小和燃料的质量与充足量对于水温调节优化是必不可少的，当水温不高时，必然需要充足的燃料来进行加热，而这就造成了大量的浓烟排放，热量也流失。所以对高压管道进行定期清理，可以有效的提高热传递的效率，降低热能的损失，实现节能。

5.提高锅炉的给水温度。工程热力学告诉我们，在发电厂的热力循环过程中，提高循环效率的关键是提高循环的初参数。所以因锅炉与汽轮机共同构成了热力循环系统，所以看似与汽轮机运行没有多大作用的给水温度却发挥着重要的作用。要提高给水温度，我们就要对高压加热系统进行调整。（1）加强高压加热器的运行为维护。在汽轮机的正常运行前应该相对高压加热器设备进行检查，一切正常后开始运行。运行过程中也应该注意高压加热器的正常工作。如果高压加热器出现故障，会使得给水温度下降，导致热力散失，影响耗能，所以，要保证高压加热器随时处于正常的状态，一旦发现问题，通知维修人员对其进行维护。（2）保证高压加热器运行时的水位。高压加热器的水位对回热系统运行的经济性和电站等多种设备的安全运行起着直接决定的作用。在汽轮机运行时必须要保证高压加热器运行处于最佳的状态。对此，需要定期对加热器的换热管道进行清理来保证液位的精准，并且防止管道发生泄漏。如果存在漏点，要及时通知维修人员对其修补，来保证水位处于最佳的状态。

结语

当前，我国经济的发展对能源的需求量非常大，我国的电力行业也应该不断地提高自身的发电能力和发电效率。各个电厂应该通过对汽轮机配汽方式，汽轮机的启停，汽轮机辅机等方面进行优化处理和技术革新，让汽轮机可以高效的运行。这样不仅能够延长汽輪机的使用寿命，减少安全隐患，还可以提高发电效率，提高电厂的经济效益，缓和我国电力资源供需紧张的矛盾，对社会的经济发展和人们的生产生活提供有利的支持和保障。

参考文献：

[1]李玉.电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨[J].机电信息，2017（36）：81-82.

[2]丁晓迪.浅谈电厂集控运行汽轮机运行的优化措施[J].南方农机，2017，49（05）：148-149.

[3]马倩琼.电厂集控设计与运行技术探讨[J].河南科技，2017（13）：29-31.

[4]李瑞.GE最近推出新型的联合循环电厂--集燃气轮机、汽轮机和发电机为一体、适应90年代发电需要[J].燃气轮机技术，2017（03）：55-57.

（作者单位：神华准能集团有限责任公司）

推荐访问:运行 汽轮机 电厂 探讨 优化