摘要：目前，我国正在大力倡导可持续发展，要求在资源开发的过程中将对环境的影响降到最低，提高对环保的重视。在这一理念下，许多火力发电厂为了提高生产效率不断增加机组容量，给生产系统造成了过大的压力，难以保证系统的正常运行。提高生产效率的正确手段应从生产系统的优化入手，汽轮机作为生产系统的主要组成部分，优化汽轮机的运行能够减轻生产系统的压力，有效提高生产力。
关键词：火电厂；汽轮机；优化运行；策略
一、火电厂汽轮机运行原理分析
汽轮机为旋转式动力机械，能够利用环形配置喷嘴与动叶将锅炉系统产生的蒸汽热能转化为机械能，设备运行过程中，可以利用多种方式来实现能量的转化，相应的不同方设备运行原理也存在一定差异。火电厂生产常用汽轮机主要包括单级汽轮机与多级汽轮机两种，而以蒸汽能量值为依据则可以划分为速度级、反动级与冲动级三种。其中，速度级运行时通过两列动叶，多次对蒸汽在喷嘴处膨胀动能进行利用。反动级蒸汽膨胀位置为动叶与静叶流道，促进蒸汽动叶流道速度加快，具有更高的流动性能。冲动级运行时，蒸汽在喷嘴位置膨胀，使得喷嘴流道截面积减小，流动速度加快。对于三种形式，在处于相同运行条件时，双列速度级中6-8个反动级与3～4个冲动级做功相等。为提高汽轮机运行效率，在设计生产系统时，尽量不要选择多级汽轮机，在蒸汽等熵焓降大于一般冲动级或者反动级所能利用限度情况下，应选择一个速度级。
二、汽轮机运行中存在的问题
2.1振动问题
造成汽轮机异常振动的因素有很多，比如转子质量不合格、轴承安装精度不合格、轴承座安装不合格、滑销间隙控制不到位等等。转子质量不合格主要是转子不平衡，在转动时会产生离心力，间接造成机体产生振动。这种振动具有周期性，只需将离心力解决就能排除故障。轴承座安装不合格主要是轴承的几何中心没有与受力中心重合，这会造成轴承的整体运动，从而产生振动。
2.2超速转动
汽轮机一旦出现异常的超速转动，后果将不堪设想。由于汽轮机属于精密组合的机械设备，长期工作在高速转动的条件下，为发电机组提供动力，所要承受的外力矩十分巨大。若调节系统失效，无法控制转子转速，使其超速转动，机械承受应力值超过规定范围时，必将导致汽轮机叶片甩脱，破坏轴承，折断转子。严重时可能破坏整个机组或发生机组飞车，造成安全事故，危及工作人员的生命安全。
2.3凝汽器真空不高
如果汽轮机的循环水量不足，同时，汽轮机处于运行状态，真空泵内部工作液水温相对较高的情况下，就会对降低抽吸能力，对工作效率产生不利影响。另外，不同的加热系统与汽轮机本身所具备的疏水系统很容易出现疏水阀门内漏的问题，所以，会增加凝汽器热负荷，进而降低其蒸汽的利用率。
2.4轴封辅助系统问题
如果电厂汽轮机机组在启动或者是停机的状态下，其轴封压力的变化比较明显，并且在实际运行的过程中，汽轮机的高压轴封气密性与低压轴封气密性比较差的情况下，空气会漏入对凝汽器的真空产生不利的影响，进而降低机组的工作效率。如果轴封压力较高，且轴加无水位，蒸汽会漏入凝汽器，增加凝汽器热负荷影响真空。
三、火电厂汽轮机运行优化要点分析
3.1机组膨胀优化
为了有效引导机组正常运行，我们引入滑销系统，其可以抑制汽轮机组的膨胀自由度。如果滑销系统运行不畅，则发电机组会产生振动异常的现象。如果发电厂工作人员操作不当，机组受热膨胀无法被正常引导的现象会出现在汽轮机日常运行中。例如汽轮机从冷态开始逐步启动过程中，机组要完成暖机操作并逐步增加负荷。如果在转子升速过快或者暖机不充分，则设备各组成部分的受热膨胀不同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆出现这种情况，热应力会产生的汽轮机的不同组件之间，进而造成设备使用寿命降低，造成汽轮机组机械损伤；其次，不同组件见的膨胀差一旦过大会对正常开机和汽轮机安全运行造成影响。
3.2回热加热器优化
回热加热器是维持火电厂生产机组正常运行的重要保障，为提高生产系统运行综合效率，需要对其进行优化。对汽轮机进行优化后，各级抽汽间会存在能级的差别，其中抽汽压力越高则改级抽汽返回汽轮机时做功越多，能级越高。汽轮机回热系统主要负责增强抽汽在汽油机内做功效率，在对其进行优化时，需要将重点放在上端差、下端差以及抽汽压损变化上。对原有系统进行更新，来提高汽轮机运行可靠性。
3.3转子热变形优化
在很多情况下，当机组从冷态启动，并进入定转速，拖动负载的时候，伴随着转子的温度将阶段性地提高，源于转子内部的应力会造成其形状的改变，这将造成一倍频振动从幅值和与相位两方面的改变。这就能解释转子温度与蒸汽参数对一倍频振动的影响。转子不论是的永久性的，还是短时性的形变，都和转子质量偏心，有着相同的产生故障的原因，均会形成旋转的激振力使轴的两端进行锥形的运动，这将造成50Hz的轴向振动。
3.4汽封系统优化
汽轮机轴端汽封系统即汽轮机轴封，它能防止外界空气进入汽轮机内部，和内部的蒸汽混合，对汽轮机的运行效率产生影响。通过优化汽封系统，使其密封效果更好，可以减少蒸汽的泄露，控制其化学补水量，防止高能位的工作介质流向低能位。汽轮机汽封系统在运行的时候比较容易受到各个因素的影响而降低性能，根据其易受损的性质，应该采取优化措施，尽量减少因质量问题造成的损失。近些年火电厂汽轮机不断的完善密封技术，因此优化的时候应该根据实际需求，保障机组的热效率，控制系统运行的能耗，使其生产的经济性得到提升。
3.5发电机转子电流优化
机组的振动变化还和转子的电流有着必不可分的关系，由于转子上有电阻，电流流过时，电阻将电能转化为内能，使得转子温度升高，并且产生形变。这种形变促使不平衡质量分布产生的力矩发生变化，进而带来发电机的振动变化；即使冷态下转子质量平衡有着相对好的状态，转子本身不平衡的膨胀也会造成动态的质量失衡，但是这种不平衡状态随着机组恢复到冷态，它也就不存在了。而当转子发生短路故障的时候，此时转子上的电流增大，这会产生更多的热量，造成转子较大的形变，这与发生于别处的膨胀形变有所不同，并带来动态的质量失衡。
3.6凝汽器真空抽气系统优化
在电厂机组构成中，其中凝汽器真空抽气系统是十分关键的部分，对机组的正常运行具有十分关键的作用。传统的凝汽器真实系统存在着较大的故障率，漏气现象时常发生，从而导致水环真空泵过载，破坏机组设备。而利用优化改造来使凝汽器内部保持真空的状态，这对于机组运行的经济性起到了非常好的效果，有效的提高了热力循环的效率，实现了节能增效的目的。
结语
以提高汽轮机运行综合效率为目的，火电厂需要结合自身实际生产现状与需求，对各项影响因素进行综合分析，针对现存不足进行优化。并对管理系统进行完善，掌握汽轮机组实时运行状态，便于随时调整生产方案，将设备运行效率维持在最佳状态，提高火电厂生产效果。在对火电厂汽轮机进行运行优化研究时，需要结合机组容量不断增加的事实，在传统技术与系统上进行完善。
参考文献：
[1]周林林.论火力发电厂汽轮机的优化运行[J].科技与企业，2014.
[2]王学文，冯金刚.浅析火电厂汽轮机运行及优化[J].科技创新导报，2014.
[3]马立恒，王运民.火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化研究[J].汽轮机技术，2010.
作者简介：
宋清刚（1977.09.11），性别：男；籍贯：山东诸城；民族：汉；学历：本科、学士；职称：工程师；职务：电厂集控运行值长；研究方向：火电机组集中控制
论文作者:宋清刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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