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摘要：选择适用性强的汽轮机对于优化联合循环蒸汽系统，加速机组启动具有重要的价值与意义。因此，本文将在分析联合循环汽轮机特点的基础上，通过对不同类型的汽轮机核心部位的对比，选择出合理的、应用性能较强的汽轮机。
关键词：大型天然气联合循环厂；汽轮机；选择；研究
引言：汽轮机是联合循环电厂的重要组成部分，其在优化循环蒸汽系统以及提高机组启动速率的过程中扮演着十分重要的角色。在探讨大型天然气联合循环电厂选择蒸汽系统时发现，余热锅炉低温段烟气的热量不能在单压蒸汽系统中得到充分的利用，同时也无法将排烟温度降低到合适的水平范围内。但是在采用双压或者三压蒸汽系统时则可以达到较为理想的效果，因此本文主要分析三压蒸汽系统对汽轮机的选择问题，即在三压蒸汽系统的前提下，加强对汽轮机的对比分析，从而满足循环蒸汽系统的优化要求。
1 联合循环汽轮机的特点分析
与一般电厂使用的汽轮机相比，联合循环中配套使用的汽轮机在中低压缸和凝汽器等方面存在着显著的不同，下面对联合循环汽轮机的特点展开详细的分析。
1.1中、低压缸和凝汽器
在常规电厂的汽轮机系统中，余热锅炉的主要作用是给水加热和除氧，这使得汽轮机的任务得到了有效的减缓。加热给水的完成需要一定量的抽汽，一般电厂对抽汽量的要求是主蒸汽流量的28%。但是在双压或三压的联合循环厂中，中压缸和低压缸可以通过引入一定量的中压蒸汽和低压蒸汽，进一步减轻汽轮机的任务。其次，为了将汽轮机内的热应力控制在合理的范围内，还会考虑到补入气缸的蒸汽温度是否满足与中压和高压蒸汽膨胀做功后的温度相混合。由于与一般电厂的汽轮机存在功能上明显的区别，因此汽轮机的蒸汽参数也会形成一定的差异，下面以150MW级汽轮机为例，说明其在常规电厂和联合循环电厂中的差别[1]。
蒸汽参数主要包括主蒸汽参数、再热蒸汽参数、低压蒸汽参数和排入凝汽器的蒸汽参数，不同蒸汽特征下的子参数包括质量流量、压力、温度和体积流量。在常规电厂中，主蒸汽的特征参数依次为质量流量：449.064，压力：16.65，温度：538，体积流量：2.52，三压有再热的联合循环对应的参数值依次为质量流量：303.912，压力：12.50，温度：538，体积流量：2.29。再热蒸汽参数依次为质量流量：390.096，压力：4.00，温度：538，体积流量：10.31。通过计算发现，常规电厂有再热的循环（A）和三压有再热的联合循环厂（B）之间的体积流量比值分别为90.87%和140%。由此可见，常规电厂和循环电厂在使用汽轮机的过程中对待中低压缸和凝汽器具有不同的要求[2]。
1.2末级效率和排汽环形面积
通过上述内容可以总结出常规机组的排汽体积流量远远小于联合循环电厂汽轮机，因此对于联合循环汽轮机而言，为了适应这一功能特点，要具备更大的环形排汽面积和尺寸。由于排汽体积流量是影响联合循环汽轮机的重要参数，因此汽轮机末级效率和排汽环形面积的大小直接影响到大型天然气联合循环厂对汽轮机的选择。
1.3滑参数启动
联合循环快速启动是联合循环厂的硬性要求，因此选择汽轮机时要加强对该性能的重视。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆滑参数启动是联合循环汽轮机与常规电厂的重要区别，这种方式下的启动过程具有如下几方面的优势：1.汽轮机暖管可以在余热锅炉自身温态或者热态启动的同一时间完成，这一功能的实现主要是借助主蒸汽门前蒸汽参数，即当该参数达到冲转的要求时便会进行功能的转换。2.滑参数启动条件下的蒸汽参数较小，但蒸汽流量较大，从而有利于气缸均匀加热，提高对温度的有效控制。3.由于这种启动方式下的所有主蒸汽阀门均为敞开的状态，从而使节流损失降低到合理的范围内，暖管和暖机将成为蒸汽热能的主要来源[3]。
1.4汽轮机的结构调整
汽轮机结构需要适应汽轮机快速启动和滑参数启动方式的需求进行适当的调整，具体的优化内容如下：1.气缸的对称性进一步增强；2.在保证汽轮机效率的同时，适当增加汽轮机动件和静件间的缝隙，此外还要采用围带或者汽封的方式加强对动叶顶的密封；3.汽轮机各级均采用全周进汽结构，在运行过程中所有调节阀均为敞开状态，减少节流损失；4.与汽轮机主蒸汽管相关或者共同作用的部分组件要设置为2个或2组，并保证各组件的对称分布；5.高压缸和中压缸均要采用双壳体结构。除此之外，还包括很多改进措施，在此不再一一赘述。
2联合循环汽轮机的气缸和排汽形式
2.1气缸分析
联合循环汽轮机的气缸种类主要包括单缸、双缸和三缸。在单压或者双压无再循环中一般会采用单缸，与之相应的排汽方式为轴向排汽。在汽轮机的后面设置凝汽器，汽轮机的前端通过轴件驱动发电机，汽轮机和发电机的连接主要是通过柔性联轴器来完成。汽轮机的进汽端轴承座包括推力轴承和轴颈轴承，其为该结构形式下汽轮机的膨胀死点，转子和缸体可以在轴向进行自由移动。此外，在轴向排汽通道的中心部位还设置了垂直人孔和爬梯，其目的主要是为了提高设备检测和维修的便捷性[4]。
在三压再热循环中主要应用双缸和三缸，双缸主要是合缸，三缸为分缸。三压再热循环汽轮机的排汽方式也是多样化的，既可以采用轴向排汽，也可以采用双侧向排汽，此外双向下排汽方式也具有一定的可行性和实用性。一般情况下，在联合循环电厂中广泛应用双侧向排汽方式下的双缸和轴向排汽方式下的双缸，只有在特大型的循环联合电厂中才会应用三缸双向下排汽[5]。
2.2排汽形式分析
汽轮机排汽方式主要包括轴向排汽，双侧向排汽和双向下排汽，其中轴向排汽方式的利用率较高，其与其它排汽方式相比具有明显的应用优势，具体表现在以下几个方面：1.由于轴向排汽的阻力较小，且具备较好的对称性，因此其对汽轮机的快速启动具有明显的促进作用；2.地面低位布置方式有利于汽轮机、凝汽器以及发电机三者的维护和检测；3.汽轮机房不需要设置运转层；4.降低成本，提高效率[6]。
结论：综上所述，本文主要从联合循环电厂对汽轮机的几个方面的要求，说明了汽轮机的选择标准，具体结论如下：首先，汽轮机的流通能力以及凝汽器的换热面积要大于一般电厂使用的汽轮机。其次，联合循环电厂选择的汽轮机要保证一定的末级效率和排汽环形面积，因此在设计和制造过程中要保证其符合使用要求。最后，从汽轮机结构以及启动方式等方面入手，通过引入滑参数启动方式，保证汽轮机处于滑压运行状态下。对于单缸或者双缸汽轮机无再热蒸汽系统而言，推荐采用应用效果较好的轴向排汽方式。因此，只有满足上述所有条件，才可以保证汽轮机对蒸汽系统和机组的优化效果。
参考文献：
[1]何语平.大型天然气联合循环电厂对余热锅炉蒸汽系统的选择[J].中国电力，2004，02：21-25.
[2]何语平.大型天然气联合循环电厂对燃气轮机的选择[J].中国电力，2003，12：10-15.
[3]何语平.大型天然气联合循环发电技术的研究[J].浙江电力，2005，06：9-14.
[4]何语平.大型天然气联合循环电厂的设计优化[J].电力设备，2006，10：11-16.
[5]何语平.大型天然气联合循环发电技术[A]..浙江电力科学发展[C].：，2005：8.
[6]光旭.大型燃气轮机联合循环电厂优化设计研究[D].华北电力大学（北京），2010.
论文作者:蔡仁健
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/1
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