摘要：电厂设备的运行状态直接关系电厂运行的经济性和市场竞争里，汽轮机是电厂的重要设备，对其进行运行优化调节是提升经济性的重要手段和途径。本文通过对汽轮机运行中存在的问题进行简析，对汽轮机启停、配汽和管理等方式进行优化调节，可以有效提升电厂企业的运行经济性。
关键词：电厂运行；汽轮机；运行优化
1引言
随着我国经济的迅速发展，社会对于电力能源的需求量也与日俱增。我国的能源结构是多煤少油，因此我国电力的主要来源是火电厂。随着火电厂企业不断地引进和研究新型的火力发电技术和设备，我国电厂的建设和革新都取得了新的的成就，提升了一个台阶。目前，我国加大对于电力行业的改革，各地电网结构不断地进行升级和优化。在这个关键的时刻，如何提升电厂的设备运行效率是提升自身企业竞争力的核心关键，在整个电厂设备运行效率提升和改进中，汽轮机的优化设计和系统升级是重要环节。因此，必须强化对于电厂汽轮机系统的认识，对其进行运行优化和升级，以适应新形式下市场发展的需求。本文针对电厂汽轮机运行优化进行展开说明，首先对汽轮机系统的结构特点进行了简析，并根据实践经验对汽轮机运行中存在的问题进行浅析，并提出了相关的优化策略建议。以旨为相关的电厂运行提供理论和实践参考。
2发电厂汽轮机的类型与空冷方式
汽轮机是将蒸汽能量转化为机械能的旋转式动力设备，是蒸汽动力设备的主要设备之一。按照结构区分，汽轮机可以分为单级汽轮机和多级汽轮机；按照工作原理进行区分，汽轮机可以分为冲动式汽轮机、反动式汽轮机及速度级汽轮机。而按照热力学特性进行区分，汽轮机可以分为凝汽式、供热式、背压式、抽气式等。
在火电厂运行应用中，电厂机组的空冷主要分为两种，即直接空气冷却系统和间接空气冷却系统，而间接空气冷却系统又可以分为表面式空气冷却系统和混合式空气冷却系统两种。目前，空冷系统在国内电厂中的应用较为广泛，具有显著的优势。间接空冷系统的运行过程如下，汽轮机的排汽进入表面凝汽器的凝汽侧，与进入冷却侧的循环冷却水进行换热。换热后，排汽凝结成液体水进入锅炉给水循环系统，经过一系列处理后进入锅炉，而换热器冷却侧的循环冷却水吸热后进入空冷塔与空气进行换热，换热后进行循环冷却系统，继续与汽轮机的排汽进行热交换。间接空冷系统主要包括循环冷却水系统、空冷散热器补水稳压系统、空冷散热器补水、排水系统和空冷散热器清洗系统等。电厂直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽机排出的饱和蒸汽经排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，冷凝后的凝结水，经凝结水泵升压后送至汽机回热系统，最后送至锅炉。直接空冷系统主要包括以下系统：空冷凝汽器，空气供给系统、汽轮机排汽管道系统、抽真空系统、空冷凝汽器清洗系统、空冷凝汽器平台及土建支撑。
3发电厂汽轮机运行中存在的问题
3.1 实际汽轮机运行过程中，普遍的存在的现象为高压缸的排汽量比设计值高，最终导致汽轮机的高压缸工作效率偏低，从而对整个设备的经济性运行产生一定的影响。
3.2 汽轮机的配汽方式。目前，汽轮机的配汽方式主要采用复合式配汽方式，即在高负荷运行时，采用顺序阀的方式来实现汽轮机的运行；而在启动初期或者低负荷运行时，采用单向阀实现对汽轮机的运行。
3.3 汽轮机的启停。汽轮机的启停过程伴随着转子的应力变化，在正常的运行中，转子表面的蒸汽参数发生扰动，造成转子内部产生动态地温度场。转子在高温高压下长期运行工作，如果相关的参数处理的不合理，容易带来较大的损耗，影响汽轮机的正常效率，缩短其使用寿命。
3.4 密封水系统。汽轮机的汽动给水泵轴端密封装置采用的迷宫密封，即通过间隙控制泄露的方式进行轴端的密封。这种密封装置在设备运行过程中，密封效果较好，但在泵的紧急停机过程中，会出现密封水回水不畅的现象。造成小机油箱进水，影响泵的安全运行和效率。
3.5 汽轮机的机组能力。汽轮机的汽阀调节是汽轮机能耗的重要原因，在汽轮机的运行中，采用汽阀实现对不同状态下汽轮机的运行调节。其中单向阀的调节直接通过蒸汽参数调节来完成，而顺序阀则需要喷嘴控制蒸汽阀门的运行，这种调节方式只能在蒸汽压力较小时完成，压力较大时容易造成喷嘴和汽缸的变形。
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4发电厂汽轮机优化运行的有效对策
4.1 优化汽轮机的配汽方式
传统的复合型配汽方式只能在额定负荷下才能实现较好的运行控制，对于汽轮机的运行负载控制要求高，因此在低负荷下进行调节时，容易造成较大的损耗。因此，可以采用三阀式的控制方式进行改进，该控制方式对于负荷控制要求低，可以有效地在低负荷运行下降低损耗，实现更圆滑的转变，提升瞬间转换的效率，实现节能。
4.2 汽轮机启停过程的优化
目前，汽轮机的启动方式主要采取高中压缸联动配合的方式进行调节。但在实际的运行过程中，高压缸的排汽温度相对较高，容易造成较大的能耗。因此，需要适当降低高压缸的排气温度。可以在启动过程中将蒸汽压力预定在0.5MPa以下，及时打开高压缸的排汽逆止门，增大通流量，改善温度上升的情况。
汽轮器的停止方式主要有两种：额定参数停机和滑参数停机。相对于前者，滑参数停机可以有效的利用锅炉的余热进行发电，减少热量浪费。另外，还能对各部件进行有效的降温处理，对检修工作十分有利。
4.3 湿冷机组最佳真空度与最佳进水量的确定
真空度与汽轮机的排汽量及循环水的进水温度、流量有关。在机组运行中，存在一个最佳真空值，使得机组的运行经济性最好。蒸汽流量和进水温度不变的条件下，影响真空度的因素就是进水的流量。进水流量可以通过调节循环水泵的叶片角度实现，当水泵的耗能量与功率的输出量的差值最大时，整体输出即为最大。差值最大的状态下对应的凝汽器真空度就是最佳真空。
改变汽轮器的排汽量，循环水的进水温度和进水量不变的情况下，凝结水的温度出现变化，根据温差变化和排汽的变化，可以计算得到吸收的热量，进而求得凝汽器的饱和温度和饱和压力。循环水的增加使得凝汽器真空度增加，当水量增加时，机组的出力功率与循环水泵的耗功相同，而在这之前，两者之差存在最大值，改变循环水泵的流量，最大值处的进水量为最佳进水量。
4.4 直接空冷机组最佳真空的确定
其它条件不变，增加风机出力，机组背压下降，出力增加。风机在某转速下运行，此时增加风机转速，机组出力增加值小于风机群功率增加值；降低风机转速，机组出力下降值大于风机群功率减少值，该背压就是直接空冷机组在特定工况和边界条件下的最佳运行背压。
通过汽轮机组和空冷系统性能试验得到下列关系：
4.4.1不同负荷下，机组背压对汽轮机出力的影响关系；
4.4.2不同负荷、不同环境温度下，机组背压与空冷风机转速的关系；
4.4.3不同环境温度下，空冷风机功耗与转速的关系。
通过以上关系确定空冷风机不同环境温度下，机组不同负荷时空冷风机的最佳运行方式。
5结语
在目前能源紧缺的大环境下，我国火电企业应该积极完成对于电厂设备运行的优化工作，尤其是汽轮器运行的优化，提升企业的经济性和竞争力。通过对汽轮机的配汽方式、启停和管理等方面进行相关的优化调节，可以在一定程度上保证汽轮机在良好状态下运行，提升经济性。
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论文作者:刘海渊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/31
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