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摘要：在汽轮机正常工作过程中，其自身配汽方式设计的合理与否直接关系着整个汽轮机的工作性能与运行效率。即配汽方式的设计对汽轮机性能与优势的发挥具有直接巨大的影响。为提高汽轮机配汽方式设计的合理性与科学性，本文首先从利弊两方面对国内汽轮机现有配汽设计主要方式进行了相关分析，然后依据这一分析提出了汽轮机配汽方式的优化设计方案。
关键词：汽轮机；配汽方式；利弊；优化设计
前言：作为一种特殊的机械设备，汽轮机工作环境十分特殊，不是气流频繁变化的高空就是盐含量极高的海下。若汽轮机没有足够强大的配汽系统，缺乏科学的配汽设计，在实际使用过程中就可能造成汽轮机故障，进而引发更大的事故，影响人们正常作业。所以跟随时代发展，跟随科技发展，对汽轮机配汽方式进行不断的优化设计是汽轮机制造领域工作的重中之重。
1.国内现有汽轮机配汽设计主要方式
从经济性与安全性角度考虑，目前我国汽轮机所用配汽方式主要包括三类，即喷嘴式配汽方式、节流式配汽方式和旁通式配汽方式。不同配汽方式有着各自的优缺点，对这些配汽方式进行分析，能够为汽轮机配汽方式的优化设计提供重要依据和参考。即汽轮机配汽方式的优化设计需要按照经济功率来进行，在此基础上改变机组出力，调节蒸汽量。
1.1节流式配汽方式
所谓节流式配汽方式指的是机组内所有蒸汽均通过一个调节汽门来调节，利用调节汽门的节流作用同时开启一个或多个调节汽门，从而使汽轮机进汽流量发生改变。在部分载荷情况下，若调节汽门开启幅度小，则蒸汽流量小，机组输出功率也小，随着载荷的逐渐增大直至最大，调节汽门全开机组进汽流量最大，输出功率也达到最大[1]。可见，节流式配汽方式不需要额外设置专门的调节级，但节流后继续通流的部分运行效率会大大降低。整体而言，节流式配汽方式具有配汽方式简单，不需要调节级，结构制造成本低，当流量发生变化时，各级温度受影响变化幅度小，即整个配汽过程温度较为稳定和较好的负荷适应性等优点。但由于整个调节过程都是在定压情况下进行并完成的，因而这种方法只适用于基本负荷下的汽轮机配汽运行。
1.2喷嘴式配汽方式
喷嘴式配汽方式针对的是汽轮机的一级调节，即调节级。通常喷嘴调节级被分成4组或更多组，而每一组都作为一个独立的阀门对供汽进行调节。根据机组运行方式等的不同，每组喷嘴可以同时开启也可以顺序开启[2]。当同时开启时它等同于节流配汽；当顺序开启时随着机组运行负荷的逐渐增大，喷嘴调节汽门开启的幅度也逐渐增大直至全开，以减少负荷对机组运行效率的影响。这种配汽方式的优点在于能够在一定程度上减少节流损失，在部分荷载下工作具有较好的经济性，但调节级后结构不变，且其他开启的汽门节流被减至最小。
1.3旁通式配汽方式
旁通式配汽方式主要应用于船舶汽轮机、工业汽轮机当中。采用这种配汽方式通过在机组内、外部分别设置一个旁通阀，从而增大汽轮机总体流量、输出功率与供热量。但这种方法在其他场合汽轮机中较难以适用。
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2.汽轮机配汽方式的优化设计
2.1降低阀门重叠度
汽轮机工作过程中每个阀门流量的调节均受到众多其他因素的影响，这种影响被称为阀门的重叠度。可见，阀门重叠度越高阀门对于流量的调节作用就越小，即阀门对于流量的调节和控制越不灵活。因而汽轮机配汽方式的优化设计还必须要降低阀门的重叠度，提高阀门流量调节灵活性[3]。鉴于阀门开启必须要带有一定的重叠度，以确保汽轮机拥有较好的不等率，汽轮机总体流量具有良好的线性特征和良好的动态调节品质，并满足调频稳定性需求，而过高的重叠度会降低阀门运行效率，所以需要对阀门的启动顺序进行相应调整。根据实践所得经验分析，第二个阀门的启动应在其前一阀门流量调节线性度变差之前即开始进行，这样就会使阀门产生重叠度，而为避免阀门重叠度过高，减小阀门的重叠度，还需要将每一阀门的流量线性特性段延长，这样即能够达到适合的阀门重叠度，又能够保证配汽效率满足汽轮机工作需求。
2.2将进汽方式设计成对称对角形式
根据造成汽轮机配汽系统出现不平衡气流原因分析，发现进汽不对称是造成配汽气流不平衡产生的主要原因之一。一旦汽轮机出现配汽气流不平衡现象，就会给机组埋下安全隐患，影响机组正常工作。针对喷嘴式配汽方式的这一问题，需要对汽轮机进汽方式进行优化设计，将原来非对称的进汽方式改装成对称对角式进汽方式，这是配汽优化设计的最基本思想与最有效方式[4]。通过设计对称对角式的进汽方式，以完全消除汽轮机配汽过程中产生的不平衡气流力。不仅如此，设计对称对角式进汽方式，还能够提高节流调节的效率，改善节流损失情况，使汽轮机整体机组安全性与经济性得到兼顾。
当机组负荷持续升高时，为保证机组运行效率，就需要减少配汽过程中的节流损失，对称对角式进汽方式的设计就能够较好的实现这一目标，并能保持顺序阀高调节级效率优势。同时，为达到进一步优化效果，需要根据机组喷嘴数和机组运行负荷区对阀门组进行重组，重新调整阀门的开启顺序，设计最优化阀门组启动方案，最终实现汽轮机配汽方式的优化设计。
2.3增加配汽阀点
配汽阀点是指进汽阀门没有节流损失功率点存在，而在这些阀点上汽轮机工作效率最高，因而增加配汽阀点，汽轮机的工作效率会得到显著提升，这是汽轮机配汽方式进行优化设计的一个主要目标[5]。采用不同调节阀门对汽轮机进行单独供汽，并根据汽轮机实际工作负荷需求按照设定好的顺序依次开启各个阀门。经过这种方式调整，可以有效增加配汽阀点的数量，进而提升整个汽轮机工作效率。例如，当前使用最多的DEH调节系统通过程序方式实现汽轮机的配汽，不仅各种配汽方式切换十分方便，而且该系统提供有上百种切换方式，可以大大增加配汽阀点的数量，保证汽轮机拥有高效率的运行保障，实现汽轮机在负荷区域运行效率的最大限度提高，保证汽轮机配汽方式优化设计后切实取得成效。
总结：本文主要阐述了国内汽轮机几种主要配汽方式的利与弊，并从进汽方式、阀门重叠度和配汽阀点几方面对汽轮机配汽方式的优化设计进行了详细分析。从上述分析中我们可以得到，每种配汽方式都有它的好处和弊端，既能够满足相应的要求也受到一定的限制。在对汽轮机配汽方式进行优化设计时，设计人员应吸取各种配汽方式的优点，改进各种配汽方式的缺点，促进配汽方式不断优化。
参考文献：
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作者简介：郝庆翔（1981-），男，新疆乌鲁木齐市，助理工程师，从事汽机技术管理E-mail：13619902311@163.com
论文作者:郝庆翔
论文发表刊物:《电力技术》2016年第4期
论文发表时间:2016/7/23
标签：汽轮机论文; 方式论文; 阀门论文; 机组论文; 优化设计论文; 流量论文; 喷嘴式论文; 《电力技术》2016年第4期论文;