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摘要：为满足人们对电能越来越多的需求，我国大力发展电厂，引进先进的科学技术发展各种形式的发电模式，使得电厂的建设和革新上升到了一个新的台阶，取得了很大的进步。在这些革新和发展中，对汽轮机的优化设计和系统升级是电厂取得发展的重要环节，随着我国各地电网结构的不断升级和优化调整，电厂规模的逐步加大，对汽轮机的性能也提出了更高的要求。因此，必须强化对汽轮机的认识，不断对其进行技术革新和发明创造，以适应新形势下电厂的发展，只有如此才能提高电厂发电效率，节约能源，减少对环境的污染，为国家的发展作出贡献。
关键词：电厂集控运行；汽轮机运行；优化
1火电厂集控运行简述
现代火电厂与传统火电厂最大的区别在于，其控制技术更加集中，使原来分开的设备集中在一起进行控制，一方面体现了火电厂设备向现代化不断迈进，一方面体现了控制管理技术正不断迈向集中管理，真正实现了锅炉、发电机、汽轮机等设备的统一化管理。管控这些设备的系统主要是集散控制系统，该系统将机组合理分开管理，实现了集控运行。一般情况下，每个集控运行都会设置相应的值班组长和值班团队，这些工作人员需要对集控运行设备进行监督。因为集控运行自身不具备设备维护功能，因此就必须要增设相应的监控人员。随着电厂集控运行技术的不断发展，实现集控运行技术自动化、智能化势在必行，这样就不需要设置过多监控岗位，提高电厂的效益。
2火电厂集控运行的核心技术简述
实现电厂集控运行自动化，离不开高超的技术作保障。集散控制系统就是负责火电厂集控运行的系统，该系统不仅智能先进，综合性极强，还十分新颖。配备集散控制系统的电厂需要具备很高的自动化生产水平，由此可见，集散控制系统的运用需要电厂有雄厚的技术支撑。传统电厂的控制技术比较单一，已经逐渐不再适合现代化工业的发展。集散控制系统一改传统单独控制技术的模式和弊端，以更加先进的控制方式对设备进行集中控制和管理，实现了管理的自动化和智能化，减少人为监控存在的问题。通过这一系统所衍生的核心技术就是管控一体化技术。该核心技术重在“一体化”二字，结合了网络技术和计算机技术实现了生产过程的智能控制。与人工监控相比，该技术实现了生产过程中的不间断控制，同时融入通信技术、过程控制技术，以及4C技术，为实现电厂规模化运营和发展提供了重要的技术保障。安全第一，预防为主。火电厂涉及多个大型设备，如果不注意安全，一旦发生事故，后果不堪设想。4C技术就是为了有效预防事故的产生，提升系统安全指数。此外，4C技术还可以提供数据作为参考依据，使集控运行更加科学合理，提高生产效率。
3我国目前汽轮机的运行现状和存在的问题
3.1汽轮机的主要配汽方式和启停
汽轮机的配汽方式有很多种，我国大部分发电厂的汽轮机主要使用复合型配汽方式，这种配汽方式能充分发挥汽轮机的优点，根据汽轮机运行中不同的阶段，来调节配汽方式，即可保证汽轮机的高效运作，也能节约能源。如在汽轮机刚启动阶段和低负荷阶段，通过调节单阀门来满足汽轮机的运作，而在高负荷阶段，则通过调节顺序阀门来适应汽轮机的运作要求。但即便通过这种复合型的配汽方式，汽轮机在低负荷阶段运行时也会产生非常多不必要的能耗。汽轮机的启停是由其构造内的转子应力的变化来决定的，由于汽轮机在正常运行时，转子对温度和压力的要求比较高，所以需要长期保持在高温和高压的情况，才能维持汽轮机的正常运作，加之，转子表面蒸汽参数会发生时上时下的变化，导致转子内部的温度场非常不稳定。所以，对参数的处理要求非常高，一旦处理不恰当，就会严重影响发电效率，也会造成汽轮机的损坏，减短其使用寿命。
3.2汽轮机的机组运行能力和密封水系统
汽轮机在运作过程中，对气阀的调节是不可避免的经常性工作，而这也是导致能耗最主要的原因。前面已经介绍过，汽轮机在不同的负荷阶段需要调节不同的阀门来维持正常工作。在汽轮机气阀的两种调节方式中，单阀调节主要是通过汽轮机蒸汽参数直接调节控制，而顺序阀的调节则是由喷嘴控制蒸汽阀门的开关。前一种调节会影响到汽轮机的启停，造成不必要的能耗，后一种调节则对气阀的压力控制要求比较高，只适应于气阀压力较小的时候调节，当气阀压力较大时，则容易造成外缸和喷嘴变形，导致汽轮机的密封性和其他机组部分受到损坏，并会因此产生较多的能耗。汽轮机的密封水系统在水泵正常运行时可以满足给水要求，它的汽动给水泵在轴端进行密封处理，可以间歇的控制泄漏。但当遇到汽动给水泵紧急停机的情况，常会造成密封水回水不畅的现象，使得水容易进到小机油箱中，对汽动给水泵的完全运行造成隐患。
4汽轮机的优化措施
4.1优化汽轮机的启停
4.1.1 汽轮机启动过程优化
600MW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0.5MPa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。
4.1.2 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。
4.2优化汽轮机的机组和循环水泵
首先要优化汽轮机的辅机设备，汽轮机的正常运作，离不开机组各部分的相互协调，只有各种辅助机器设备性能完好，才能整体提高汽轮机的发电效率。因此，对汽轮机机组辅助设备进行优化，在一定程度上也可以达到节约能耗，提高运行效率的目的。其次，要注重对循环水泵的优化设计。机组长时间在负荷的情况下工作和冷却水温度不变时，循环水的流量发生改变会影响到凝汽器压力的改变，从而导致循环水泵的功能受损。循环水量的变化与凝汽器压力的变化成反向变化，当水量增大时，凝汽器压力变小，导致机组的出力增大，从而水泵的功耗也会增大。但水泵的功耗会与机组的出力相抵消，使得凝汽器压力值便成为二者相抵消的差值。所以当凝汽器处于最佳压力状态时，循环水泵的运行状况也最好。
5汽轮机运行案例分析
本文以温度因素中的蒸汽温度影响汽轮机运行为例，分析它的相关内容。
我们知道，工业汽轮机中的部件热应力影响大的是汽缸，它的内外温度差别很大，况且温度分布也不均匀。为了直观地看到汽轮机工作状态下的有关构造，我们用如图1所示的构造图加以表示。
我们假设汽缸壁的厚度是S，在冷启动状态之前，沿着壁的温度都等于室温to，如果用温度为ts的蒸汽对内壁进行一定地加热，因为刚开始的蒸汽凝结放热系数很大，这样它的内壁温度就会很快地升高到汽压下的蒸汽饱和温度tn，而这个时候外壁的温度再经过一段时间才能从室温升高到tw值，缸壁的平均温度此时是tc，这个时候沿缸壁的厚度方向温度分布不均匀。
另一方面，因为汽缸内壁温度过高，而外壁温度低，这样内壁就会在短时间内出现膨胀现象。我们假定外壁最初的状态是冷态，这样它的后续膨胀也是比内壁小的。当外壁温度较低时候它的膨胀比应该比内壁小，此时内壁的热膨胀力要比外壁的大，我们可以这样说外壁受的应力就是拉应力。
经过我们的试验结果比对，得知汽轮机的热应力与金属材料有很大的关系，也与内壁和外壁的温度有相关联。同时还可以推知，汽缸壁面的热应力与内外壁的温度有关，并且和内外壁面的温度成正比。
另外，在汽轮机启动停运时，我们要控制内壁热应力不要超过允许值，只要控制汽缸内外温差不要超过他的最大范围就可。另外当汽轮机在达到额定的转速之前，在升速过程中，我们还要注意排汽温度的变化，如果排汽温度过高，可以促使汽缸受热和膨胀不均匀，这样就会使汽轮机发生变化，使冷却水流出。
6结论
当科技越发进步时，火电厂要做到与时俱进，不断引进先进的技术才能配合生产工作。为了提高集控运行的质量，不断提高集控技术含量是关键。集控运行自动化可以为企业减少不必要的人力成本，提高工作效率，确保系统可以正常运行，实现安全生产和管理。
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[4]周燕辉.电厂集控运行与机组协调控制应用研究[J].河南科技，2016，23：144-145.
论文作者:袁振旺
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
标签：汽轮机论文; 电厂论文; 温度论文; 机组论文; 内壁论文; 火电厂论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第19期论文;