摘要：汽轮机是发电厂火电机组的三大主要生产设备之一，对重要设备要定期进行检查与优化，提高火力发电厂的工作质量，增加火力发电厂的发电量。发电厂汽轮机组等设备运行状态不佳，是国内火力发电厂普遍存在的问题，如果不及时的对生产结构进行优化，则会降低电厂的经济效益，更有甚者会影响到发电厂的安全生产。因此，对于火力发电厂汽轮机的优化研究是必须并且应当长期坚持的一项工作，保证发电厂的工作效率，增加发电量，满足社会对于电能的需求。
关键词：电厂集控运行；汽轮机运行；优化措施
一、汽轮机的构成及工作原理介绍
汽轮机作为火力发电厂的主要生产设备，其运行情况会对电厂的发展产生尤为关键的影响。从结构上来说，汽轮机主要包括两大部分：转动部分与静止部分。其中转动部分又可以称为转子部分，主要由叶轮、主轴、动叶片以及联轴器等组成，而静子部分则主要由气缸、隔板、进气部分、汽封以及轴承等组成。两大部分对于汽轮机的运行发挥着十分重要的作用。
汽轮机的运行主要是利用蒸汽的热能从而实现做功的旋转机械，是通过将热能转换为机械能的过程。在整个运行过程中，汽轮机的运行主要涉及到两个工作原理：第一，冲动作用的原理。汽轮机中的高速蒸汽在通过动叶片构成的气道时，蒸汽的流动方向也会发生相应的变化，从而对叶片产生冲动力。这种冲动力会推动叶轮转动，从而做出机械工。第二，反动作用的工作原理。在汽轮机的运行过程中，蒸汽会在气道内膨胀并加速，这时强大的气流必然会对动叶片产生强大的反动力，从而推动叶轮的运动做出机械功。第一种工作原理下，动叶气道内的气流不会出现膨胀加速的情况，仅仅会发生方向的改变。但是，第二种工作原理下，气流会发现膨胀加速，也会发现方向改变。
早在上个世纪五、六十年代，汽轮机开始在热电厂应用，并发挥巨大的效益。但是，随着社会经济的发展，国家能源结构也在进一步调整，国内的天然气供应不足，原有的汽轮机也满足不了社会发展的需求。针对目前汽轮机运行机组逐渐老化的情况，相关工作人员要完善点检定修工作，从而做好汽轮机的状态监测、故障诊断及劣化处理工作，及时应对设备的突发情况。同时，还要提高各种辅机设备的可靠性，做好设备维护工作，及时整改各种安全隐患。
二、目前汽轮机出现的问题
（一）汽轮机的配汽方式问题
目前汽轮机的主要配汽方式是复合型配汽方式。在汽轮机工作的过程中，不同的阶段需要不同的方式来运行汽轮机。在汽轮机的启动阶段或者是低负荷阶段，只需要通过单阀的方式来使汽轮机运行，但是低负荷阶段的运作效率不高，也会造成耗能损失严重。在高负荷阶段，可以通过顺序阀的方式让汽轮机运行，它的运行效率也比较高。
（二）汽轮机的启停问题
其实转子的应变能力就是汽轮机的启停，在正常运行的阶段，转子的蒸汽参数会发生升降的幅度和变化，转子内部在一个动态的温度场内，转子也要长期在高温高压下工作，一旦参数处理不当，汽轮机的启动和停用都会出现比较大的损耗。这不仅会影响到汽轮机的工作效率，也会让汽轮机的寿命缩短。
（三）汽轮机的机组能力问题
汽轮机的汽阀是影响汽轮机能耗的主要原因。汽轮机的气阀分为两种，单阀调节和顺序阀调节。单阀调节的实现是由汽轮机的蒸汽参数来直接调节和控制；顺序阀的调节是由汽轮机的喷嘴来控制。但是，在汽轮机运行的过程中，单阀调节和顺序阀调节都是只能在气阀压力较小的时候才能运行；当气阀压力较大的时候，容易造成外缸变形和喷嘴变形，密封性和部分机组能力都会损失，造成的后果就是汽轮机机组耗能增大。
（四）密封水系统的问题
通常来说，汽轮机汽动给水泵轴端密封采用的都是迷宫密封，这种密封设计在汽动给水泵紧急停机的情况下，会经常发生密封水回水不畅的状况，使得小机油箱中进水，对汽动给水泵的正常运行造成极大的安全隐患。
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（五）其他故障问题分析
1、振动故障问题。当发电机的转子在高速旋转时，轴承油膜的载荷作用太大，这样会导致发电机转子的初始稳定性被破坏，从而产生振动故障。如果汽轮机的运行时间过长，转动部分的零件在高速旋转的情况下，受到高速离心力的影响，温度也会升高。这样的话零部件会发生热弯曲，汽轮机也会出现异常的振动。2、弯曲形变问题。汽轮机的机组在进行冷态启机定速之后，进入负荷运行阶段，这样就容易出现转子的热弯曲，转子的工作温度和蒸汽参数都会导致转子热弯曲的发生。旋转的部件在离心力的作用下，进行长时间的高速运转，长时间以来就会产生应力，使得弯曲变形，汽轮机发生故障。3、水环真空泵过载问题。在水环真空泵长期的使用和磨损的情况下，水环真空泵就很有可能出现故障，再加上凝汽器真空抽气设备的质量欠佳，就会导致真空系统漏气，漏气量也比较大，使得水环真空泵出现过载的现象，整个汽轮机组的真空状态就会遭到破坏。4、传热性恶化堵塞问题。这是由空冷凝汽器的性能决定的。空冷凝汽器容易受到沙尘暴天气的影响。所以在我国西北部风沙现象严重的地区，传热性恶化堵塞冷却通道堵塞的现象就非常严重。因为沙尘在翅片管的积聚，会使得翅片管热阻增加，情况严重的话会导致传热性恶化，冷却通道堵塞。
三、汽轮机问题解决优化的对策
（一）优化汽轮机的配器方式
之前的复合型配器方式只有在定额的负荷下才能够实现理想的运行控制。汽轮机的运行负载控制高，所以在低负荷运行条件下时，就会产生较大的损耗。而如果采用三阀式的控制方式，负荷控制的要求就会大大降低，低负荷运行下的损耗状况也会被改善，提升转换的效率，以便实现节能。
（二）优化汽轮机启停的过程
当前汽轮机的启动方式大多数是高中压缸联合配动。但是在目前电厂生产过程中，高压缸的排气温度较高，很容易产生较大的能耗损失。改善这种问题的有效方法就是降低高压缸的排气温度，可以采取降低启动过程中蒸气预定压力的方法，及时打开高缸压的排汽逆止门，加大流通量，降低温度上升的幅度。
（三）对汽轮机组进行管理和维护优化
保证汽轮机组正常有效运行的重要步骤就是进行科学合理的维护和管理。在汽轮机工作启动之前，要对各个部件，系统设备进行严谨仔细的安全检查和隐患排除工作。特别是对高压设备的维护和检查，对高压管道进行及时的清理，维护良好的传热效率，减少不必要的能源损耗。
（四）优化给水泵
以往都是通过定速给水的方式来运行给水泵，但是这种方式存在着明显的缺陷，因为会造成很大的节流损失。要优化给水泵，就要求技术人员依照变动的速度和平移泵的曲线来设计，相比于定速的给水泵，变速的给水泵能够解决许多问题，比如说调节阀控制水流量的问题，变速自动控制水流的调节方式可以有效的缓解发电汽轮机在低负荷状态下能源损耗的状况，这样不仅起到了节能效果而且还能提高电厂的发电效率，提高经济收益。
（五）其他优化方法
对于水环真空泵的优化的有效方法是优化凝汽器内部真空，通过改进电厂的热力循环功率等措施，使机组的水环真空泵在更加经济，更有效的情况下运行。改善汽轮机组的压力参数也是一项关键的措施，因为背压是属于汽轮机的排汽压力装置，如果背压发生变化，汽轮机组的各种参数也会产生一系列的变动。要想保证汽轮机组的高效工作，就要对汽轮机的机组负荷，循环水温度，流量的背压参数值进行分析和改善。在这个基础上，提出完整的汽轮机背压优化方案，对汽轮机进行优化，以便更好的运行。
结论
当前我国的能源紧缺，在这样的大背景下，我国电力行业应该加快对汽轮机运行效率的提高，通过对汽轮机的配汽方式、汽轮机的启停、汽轮机辅机等方面进行优化处理，使得汽轮机能够在良好的状态下工作，有效的实现经济化与效益化，使得资源得到充分的利用。
参考文献
[1]欧俊师.电厂汽轮机冷端系统运行优化[J].低碳世界，2017（7X）：105-106.
[2]刘勇.关于热电厂汽轮机运行节能降耗的分析[J].石河子科技. 2017（01）：42-43.
论文作者:杨文玉1,李清2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
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