工业汽轮机变工况运行的研究及试验

【摘 要】 能源作为我国国民经济实现可持续发展战略的重要物资基础条件，降低能源消耗，节约能源的使用，是当今社会高度关注和探讨的问题之一。汽轮机能取得廉价的动力和能源，并且能使一次能源得到有效充分的使用。汽轮机将热能转化成电能或机械能，在利用能源方面有着重要的影响地位。随着化工装置和设备趋向于大型化方向发展，工业汽轮机的使用越来越广泛，在实际运行过程中，工业汽轮机运行工况一直处于变化的状态，相对的不变，绝对的变化。根据汽轮机变工况的实际现状，结合蒸汽初压变化和新鲜蒸汽温度变化对汽轮机产生的影响数据分析，进行相关的蒸汽初压调整试验，找出工况变化的影响因素，对试验结果进行探讨研究为汽轮机相关工程技术设计人员提供资料参考，保证汽轮机在变工况下能可靠、有效地连续运行。

【关键词】 工业汽轮机 变工况 试验研究 参数变化

我国作为人口第一大国家，能源的消耗量是世界上最大的能源消耗国家之一。电煤的需求随着人口的增长和我国经济的快速发展，使其需求量越来越大，为改善用电需求日趋紧张的状况，提高化工企业的经济效益，减低化工企业自身的成本消耗，对利用汽轮机变工况进行研究，从而实现节约能源的目的。利用对汽轮机进行精确的变工况试验研究，得出工况变化过程中汽轮机的运作经济效益，从而优化运作达到节约能源的效果。对汽轮机进行详细的变工况计算，分析研究在工况变化基础上汽轮机的经济运行状态，从而达到节约能源，科学合理运行的最终目的。但是就目前情势而言，我国的工业汽轮机变工况在理论上明显落后，制约着 工业可持续发展以及工业现代化管理目标的实现。结合汽轮机性能特点，试验研究，为解决汽轮机在实际运行中遇到的问题提供参考依据。

1 汽轮机变工况运行的影响因素

汽轮机在实际的运行过程中，所引起的变工况主要有：新蒸汽参数与设计值相偏离；排气参数数据与设计值相偏离；以及其他条件不变的情况下，新蒸汽参数数据保持为设计值等。变工况引起的情况不一样，其处理研究的试验方案也会不一样。

在实际的工业汽轮机运行过程中，新蒸汽的温度和压力都会发生变化，汽轮机组，甚至是整个电力厂的蒸汽系统都会随着蒸汽系统或者是用汽单位的情况的改变而发生变化。同时蒸汽参数数据的变化会影响汽轮机的工作效率，甚至造成某个汽轮机部件温度偏高。了解汽轮机工作性能，针对新蒸汽参数变化引起的汽轮机变工况进行试验研究，保障机组安全经济实效地运作[1]。

1.1 新蒸汽温度变化对汽轮机的影响

研究新蒸汽温度对汽轮机的影响，减少故障发生频率。汽轮机在实际的运作过程中，温度波动属于正常现象。但是当温度过高时，锅炉或者是过热器的温度偏高，就会造成气泡的出现，甚至是爆管等严重事故的发生。同时汽轮机内部的部件热变形性能和热应力不断增加，导致强度降低，机器使用寿命缩短，造成严重的安全事故。当新蒸汽温度过低，低出了最低温度的允许范围时，温度下降的速度过快，要快速的采取措施，避免蒸汽中的带水问题而造成的水冲击事故。通过提高蒸汽初温的方法，提高工作效率，从而提高经济效益[2]。

1.2 蒸汽初压的变化对变工况运作的影响

根据科学数据计算分析，汽轮机工作效率随着初压的增长而增长，汽轮机的出口压力越大，新汽压力变化和汽轮机工作效率之间的影响就越大，当调节级喷嘴内或者凝汽式汽轮机存在临界转速情况时，蒸汽流量和初压力之间呈正比例关系。

2 工业汽轮机变工况运作试验研究

2.1 试验的意义

试验的主要意义在于研究汽轮机变工况的影响因素，试验通过对配汽调节体系的调整，进而调整蒸汽压力，提高机组的工作效率。了解汽轮机变工况的运作实际情况，保证汽轮机经济可靠运行。

2.2 试验过程陈述

新蒸汽压力通过对汽轮机组功率的影响，从而影响汽轮机变工况的实际运行性能。试验过程中，当初压发生变化时，由于调整的时间过于漫长，因此要先利用本工号对蒸汽流量的调整，进而调整蒸汽初压，调整蒸汽参数（此实验只需要做适当的调整即可）。在实际的运行过程中，通过在蒸汽进口管线的地方，适当的增加调整配汽的机构设备来调节压力。同时注意限制流量的调整，从而避免汽轮机组的工作效率不超出额定压力的最大值和出现汽轮机部件超负荷现象[3]。

2.3 试验数据研究

在实际的运作过程中，蒸汽初压会不断变化，下面是利用流量计算出压力和功率的公式：

蒸汽参数实际值为：

P0=90ata（8826kPa），t0=535℃，Pk=0.05ata（4.90kPa）

改变配汽结构，从而使得参数发生变化，

P0′=85ata（8335kPa）t0=500℃，Pk′=0.07ata（6.86kPa）

根据汽轮机变工况公式，得出新工况下的流量数据和设计流量数据之间的关系，进而限制配汽结构，实现调整压力的最终目的[4]。

2.4 试验数据结果分析研究

通过试验，可以得出结论：通过调整蒸汽管线配汽部件，调整蒸汽初压，从而实现机组的经济稳定运行的目的。试验中不难发现，利用调整配汽元件的方式来实现蒸汽压力的调节这一方案并不够完善，中间还存在许多的不足之处，如配件调节不合理，导致蒸汽压力上升，机组超负荷工作，造成机组的部分元件的损坏，蠕变震动等问题的出现，最终导致事故的发生。因此要结合不同的汽轮机的型号规格等实际情况，进行试验研究。

3 结语

汽轮机作为整个化工企业的关键结构设备，是实现化工企业预测性管理维护的重点和关键。随着汽轮机频繁运行，汽轮机负荷加剧，导致汽轮机的各个部件出现故障，进而引发汽轮机低效率的工作状况，降低汽轮机的使用寿命。同时汽轮机流通部分的腐蚀、磨损等常见故障导致热力参数数据的变化。利用变工况内部的性能参数变化，判断汽轮机出现故障的原因，针对性的提出试验方案，进行试验研究、计算分析，将得出的参数数据用作汽轮机相关设计研究的参考资料，从而提高汽轮机运行的经济性和安全性。在蒸汽参数发生变化时，研究蒸汽初压和蒸汽初温对汽轮机的影响，提高机组强度和机组的使用寿命，达到工业汽轮机变工况运作试验研究的最终目的。

参考文献：

[1]赵宁，张伟斌，童涛，刘子恒.汽轮机变工况下流量与压比关系及热力参数应达值研究[J].汽轮机技术，2012（11）.

[2]张莉，程超峰，姚秀萍，张丹，邓志成，王勇.大型汽轮机变工况热力参数的3种计算方法及其比较[J].汽轮机技术，2012（02）.

[3]姚秀萍，烈红梅，于茂静，李伟.双背压凝汽式汽轮机变工况运行的热经济性分析[J].工业控制计算机，2013（04）.

[4]吴艳梅，孟春丽，李家荣.工业汽轮机变工况运行的研究及试验[J].汽轮机技术，2010（09）.

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