摘要：随着我国人民生活水平的不断提高，人们对电的使用要求越来越严格。汽轮机作为电厂的重要生产设备，对其运行效率的优化，能有效确保电厂的正常运行，提高电厂的经济效益。汽轮机在低负荷工况下长期偏离设计工况时，热经济性较差，安全系数将会降低。系统设计、设备状态、运行方式等因素在变负荷运行下，会影响机组的热经济性和安全性。本文就此进行了分析探讨。
关键词：电厂；汽轮机组；变负荷运行；安全经济性
随着国民经济的迅速增长和用电结构的变化，我国电网负荷的峰谷差越来越大，大容量机组需要参与电网调峰运行的时间也越来越多，机组经常处在变负荷运行状态。汽轮机组变负荷运行时，偏离设计工况，热经济性和安全性会明显降低，如何在确保机组安全运行的前提下，提高机组在部分负荷下的热经济性是一个亟待解决的问题。影响机组变负荷运行热经济性的主要因素有系统设计、设备状况、运行方式等，其中只有运行方式可人为调整。所以研究电厂汽轮机组在变负荷下不同运行方式对机组的影响具有十分重要的意义。通过对不同运行方式的比较，选择合理的运行方式，可以大大改善机组的热经济性和运行安权性。
一、汽轮机变负荷运行方式
在机组变负荷运行中，通常有定压和滑压两种运行方式。
1.定压运行方式。定压运行是在主蒸汽压力、温度等进汽参数保持不变的情况下，通过改变进汽调节阀的开度来进行机组负荷的调节。定压运行的汽轮发电机组可以采用节流配汽，也可以采用喷嘴配汽。节流配汽调节也称单阀方式，通过同时开启调节阀进行调节；喷嘴配汽调节也称顺序阀方式，是通过各个调节阀按顺序依次启闭改变进汽度，进行负荷的调节。在变负荷下，定压运行方式由于调节阀的开度变小，节流损失增加，使热经济性下降，同时使通流部分的蒸汽温度和汽缸温度发生变化，影响机组设备运行的稳定和安全。
2.滑压运行方式。滑压运行又称变压运行，是相对于传统的定压运行而言的。汽轮机滑压运行时，调节阀全开或开度不变，根据负荷大小调节进入锅炉的燃料量、给水量和空气量，使锅炉出口汽压和流量随负荷升降而升降，但出口汽温不变，借以调节汽轮机的功率。机组变工况运行中，汽轮机的进汽压力随外界负荷增减而上下“滑动”，故称滑压运行。滑压运行有纯滑压运行、节流滑压运行和复合滑压运行３种方式。汽轮机滑压运行时，各级温度变化较小，对安全性方面是有利的，而且在一定的负荷范围内还能提高机组运行的经济性。目前大型汽轮机组滑压运行中广泛采用复合滑压运行方式。复合滑压运行方式即所谓的定－滑－定运行方式，在高负荷区采用定压运行方式，在中间负荷开启部分阀门进行滑压调节，极低负荷下又回到低压水平的定压运行。
二、电厂汽轮机运行效率优化
电厂汽轮机运行效率的优化对于电厂的长远发展有着十分重要的意义。要想对电厂汽轮机的运行效率进行优化，就要优化电厂汽轮机整体、优化电厂汽轮机输水系统、优化电厂汽轮机轴封系统、优化电厂汽轮机的启动以及优化回热加热器等。电厂要不断创新，并积极引进先进技术，进行汽轮机运行效率的优化，进而提高电厂的经济效益。
1.电厂汽轮机整体优化。要想优化电厂汽轮机运行效率，就要对电厂汽轮机整体进行优化。汽轮机的购置要控制好质量关，并且严格按照规定进行安装，避免因质量差或安装不当而出现各种问题。当汽轮机发生故障时，要及时采取有效的措施及时解决，从而减少其他问题的产生。在检查和维修的同时，还要注意加热环节是否有漏点，加大对密封性能的关注度。
2.电厂汽轮机输水系统优化。要想优化电厂汽轮机的运行效率，就要对电厂汽轮机的输水系统进行优化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆保证输水系统的密闭性，并要进行密闭性试验，做好检查维修工作，发现有水垢等问题要及时清理。确保水温、水位都处于规定的范围内，使整个输水系统处于安全、稳定的运行状态。
3.电厂汽轮机轴封系统优化。要想提升电厂汽轮机的运行效率，就要对电厂汽轮机的轴封系统进行优化。要加强对高新技术产品的应用，通过对调节阀开度的调整，使得电厂汽轮机的轴封蒸汽压力一直处于合理的范围之内。在汽轮机停机时，通过有效运用停机参数，能够有效延长整个系统的使用寿命。
4.电厂汽轮机启动优化。要想提升电厂汽轮机的运行效率，就要对电厂汽轮机的启动进行优化。汽轮机在正常的启动状态下，要保证参数的合理性，对启动曲线的参考值进行选择。确保汽轮机组真空压在合理的范围之内，从而有效提高汽轮机的运行速度，减少其运行损耗。
5.回热加热器优化。要想优化电厂汽轮机的运行效率，就要对电厂汽轮机的回热加热器进行优化。回热加热器的正常运行有着十分重要的作用，新型系统比原有系统的效率更高。抽汽的压力越高，改级抽汽返回时做的功就越多。
三、汽轮机组变负荷运行的安全性分析
在汽轮机变负荷运行中，机组负荷变化所带来的调节级温度和高压缸排汽温度等的变化会引起汽轮机内各零部件受力发生变化，进而产生汽缸和转子的热应力、热变形以及动静部分差胀，这些对于机组的稳定性和安全性都有较大影响。同时，高压缸排汽温度变化过大将使再热蒸汽温度在较高的负荷下就开始降低，对机组的安全性和经济性也会产生不利的影响。因此，在电厂汽轮机组不同运行方式下，根据运行数据结合变工况热力计算，得出其调节级蒸汽温度和高压缸排汽温度随机组负荷的变化曲线进行对比分析，比较不同运行方式的特性。根据分析结果选择适合的运行方式，以保证和改善机组运行的安全性。汽轮机组的安全性是机组运行的首要前提,所以机组参与低负荷调峰后,其在变负荷下运行的安全性也是必须要考虑的因素之一。汽轮机在变负荷下运行时,可以通过分析调节级温度和高压缸排汽温度随负荷的变化来进行机组运行安全性的评估。调节级温度的变化以及高压缸排汽温度的变化会导致设备部件温度分布不均匀,进而导致设备部件产生额外的热应力。设备长期在这种热应力的作用下,不仅会影响设备的使用寿命,而且会危及机组运行的安全性。设备的弹性模数及膨胀系数在不同负荷下的变化较小,可以忽略。故设备所受的热应力与温度变化量成正比,即变负荷下设备温度变化量越大,其承受的热应力也越大。
四、经济性分析
由上述分析可知，大型汽轮发电机组从100％负荷工况到部分负荷工况，不同类型的机组经济性变化是不同的，这主要是因为：不同类型的机组在额定工况下影响机组热耗的各个效率值在不同的位置；不同类型的机组在变负荷时，影响机组热耗的最重要的两个因素——循环热效率以及汽轮机内效率的变化趋势也不相同。相应地，额定工况经济性好的机组，其循环热效率和汽轮机内效率的改变对机组热耗的影响较小，同时，在机组变负荷时，其循环热效率的下降幅度也小。而汽轮机内效率的变化主要和机组的设计点以及调节类型有很大关系。
汽轮机组变负荷滑压运行是当前电厂大型机组调峰的一种主要运行方式。汽轮机组部分负荷下滑压运行不仅热经济性有所提高，而且调节级温度和高压缸排汽温度变化较小，有效的减小了汽轮机组的热应力、热变形，提高了设备的运安全性，且有利于改善机组的调峰性能。汽轮机组变压运行的安全经济性反映了定功率下可行阀位区间内不同初压下汽轮机组热耗率的连续变化趋势，符合定功率调峰运行模式的电力生产需求，在电力生产过程中具有较好的工程应用价值。
参考文献：
[1]宋涛.汽轮机变负荷运行时经济运行方式的研究[J].电站系统工程,2014,18(6):23-26.
[2]毛小晓.汽轮机变负荷运行时经济运行方式的研究[J].华中电力,2014,20(2):12-14.
论文作者:孙晓龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：汽轮机论文; 机组论文; 负荷论文; 电厂论文; 汽轮论文; 方式论文; 温度论文; 《电力设备》2019年第1期论文;