摘要：现阶段，资源出现了严重的匮乏，环境受到了严重污染，这样很多行业就将节能环保工作放在首要位置。但是汽轮机在运行的过程中，能源消耗较大，所以作为相关单位在使用中要对汽轮机节能性能进行不断探索，采取相应的措施不断提升汽轮机运行，促使投入成本的减少，经济效益的增加，推动单位的健康稳定发展。基于此，本文主要对提升汽轮机运行经济性的途径进行研究。
关键词：汽轮机：运行经济性；途径
一、前言
近年来，节能环保已经成为人们重点关注的话题之一。为提高人们赖以生存的环境质量，在各个领域中强化节能环保工作，从而促进我国的经济与环境共同发展，改善人们的生活质量。因此，要采取相应的措施，优化汽轮机的重热和消除过高的进气阻力与排气阻力来提高汽轮机在运行中的经济效益，减少汽轮机的消耗，降低汽轮机运行成本。
二、汽轮机概述
汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外作功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。
汽轮机在社会经济的各部门中都有广泛的应用。 汽轮机种类很多，并有不同的分类方法。按结构分，有单级汽轮机和多级汽轮机；各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机，和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮机；各级装在一根轴上的单轴汽轮机，和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机等。
按工作原理分，有蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶) 中膨胀的冲动式汽轮机； 蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机； 以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用的速度级汽轮机。
按热力特性分，有为凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。 凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，因此具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机；供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械，又提供生产或生活用热，具有较高的热能利用率；背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机；抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机； 饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。
三、提升汽轮机运行经济性的重要意义
从目前的现状来看，各个行业的正常生产以及民众日常生活都不能缺少电能作为保障，电厂本身构成了电能供应的关键所在。然而实质上，各个行业针对电能生产的实效性仍然相对较低，尤其是火力发电。相比于发达国家，我国整体上呈现33%或者更低的电厂效率。在电厂现有的各类装置与设备中，汽轮机应当属于核心性的装置，汽轮机的价值在于保证顺利的电能生产，为其提供所需的动能。
现阶段市场上，煤炭与天然气价格正在呈现高水平趋势，与之相应的能源需求也表现为更高的水准。受到上述现状带来的影响，很多地区都呈现了相对紧张的能源供应。煤炭行业的“上大压小”政策，迅速崛起的燃机及分布式能源，从根本上符合了新形势下的节能和环保宗旨。汽轮机作为煤机和燃气联合循环中最重要的一环，应当保持最优的综合效益，其中涉及到经济效益以及其他效益。企业及其技术人员有必要密切结合自身的真实状况，运用适当的手段来提升汽轮机的效率和经济性。
四、提升汽轮机运行经济性的途径
1、优化汽轮机的重热
近些年来，多数电厂都引进了多级汽轮机。对于多级的汽轮机而言，在正常运行时很可能涉及到重热的现象。具体来讲，重热现象指的是随着比熵的逐渐增加，各条等压线之间的比焓将会表现为递增的单一化特征。因此可见，比熵与焓损失之间具有特定的联系，二者体现为同步升降的特征。汽轮机如果表现为相对较大的比焓损失，那么对于此种损失可以予以优化利用，因而构成了汽轮机特有的重热现象。具体来讲，针对汽轮机装置如果要优化重热，则要运用如下的手段与措施：
（1）选择适当的机组规格
电厂运行不能缺少发电机组，机组运行能否达到最优的实效性，直接关系着各个时间段的发电效率。因此可见，机组效率以及发电容量二者具备内在的联系。对于单机的汽轮机来讲，受到叶轮强度与叶片带来的影响，汽轮机通常都会表现为相对较小的焓降。
然而相比于单级汽轮机，多级汽轮机拥有更大的发电容量，同时也有助于缩小体积并且减少整体上的成本。也就是说，多级汽轮机如果设置了较低的焓降值，那么与之有关的叶片转速就会变得更大。此外，针对温度参数以及蒸汽压力都要予以实时性的控制，确保将其限制于特定的温度以及压力范围内，在此前提下保证了热循环的实效性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆多级汽轮机本身具备更高层次的内效率，针对此类汽轮机组应当予以优先选择。
（2）优化各项系数
多级汽轮机涉及到各项相关系数，其中关键就在于重热系数。具体来讲，重热系数指的是焓降比例，汽轮机内部的各个层次与整个装置相互比较就能得出焓降的精确比例。在构建表达式的前提下，可以提前优化设计汽轮机的各项参数。那么，如果要从源头入手来优化重热，关键应当落实于整个机组实效性的提高。这是因为多级汽轮机很难彻底杜绝潜在的热损失，因此将会减损整体上的机械效率。为了提升装置整体的运行实效性，就要因地制宜选择适当的优化路径。如果能够致力于优化重热量，就能保证最佳的运营效益，同时也减少了综合性的成本消耗。
2、消除过高的进气阻力与排气阻力
（1）对于进气损失
对于蒸汽进气的整个环节来讲，能量损失都是无法进行避免的，然而针对此类损失应当能够予以相应的降低。通常情况下，工作舱室应当包含调节气体流量的阀门、蒸汽室以及主汽阀的关键性设备。上述设备在通过蒸汽的过程中，将会出现特定比例的压力损耗，尤其是调节气体流量的阀门出现较为严重的压降现象。针对其中涉及到的散热损失如果能够予以重视，那么就能从根源上优化节流过程。
在特殊状况下，高压蒸汽也会携带特定比例的损耗，典型的在于压力损失，上述损失通常占据了16%左右的能耗比例。如果涉及到蒸汽流通的再热管道，那么汽轮机就会表现为5%左右的压力损耗。因此可见，汽轮机是否呈现相对较大的进气损耗，很可能决定于节流阀门以及蒸汽流速，上述两项指标都具备动态性的基本特征。经过测量可以得知，管路蒸汽一般来讲能够达到每秒55米左右的均匀流速。因此在减损的过程中，对于进气阀门可以将其替换成带有扩压室的新型节能阀门。
（2）对于排气损失
排气压力损失来源于排气管对于流动蒸汽产生的损耗，此种类型的损耗涉及到流动转向、蒸汽涡流以及内侧管道的阻力。对于排气管路出现的压力损耗如果要予以全面的降低，那么应当关注排气做功，具体来讲可以借助扩压的措施来消除过高的排气损耗。通过运用上述措施，针对管道出现的压力损耗就能予以有效弥补。
五、主要提高汽轮机的热效率
一座汽轮发电机总功率为1000兆瓦的电站，每年约需耗用标准煤230万吨。如果热效率绝对值能提高 1%，每年可节约标准煤6万吨。因此，汽轮机装置的热效率一直受到重视。为了提高汽轮机热效率，除了不断改进汽轮机本身的效率，包括改进各级叶片的叶型设计(以减少流动损失)和降低阀门及进排汽管损失以外，还可从热力学观点出发采取措施。
根据热力学原理，新蒸汽参数越高，热力循环的热效率也越高。早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低，热效率低于20％。随着单机功率的提高，30年代初新蒸汽压力已提高到3～4兆帕，温度为400～450℃。随着高温材料的不断改进，蒸汽温度逐步提高到 535℃，压力也提高到6～12.5兆帕，个别的已达16兆帕，热效率达30％以上。50年代初，已有采用新蒸汽温度为600℃的汽轮机。以后又有新蒸汽温度为 650℃的汽轮机。现代大型汽轮机通常采用新汽压力 24 兆帕，新汽温度和再热温度为535～565℃的超临界参数，或新汽压力为6.5兆帕、新汽温度和再热温度为535℃的亚临界参数。使用这些汽轮机的电站热效率约为40％。
另外，汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越高。不过排汽压力主要取决于冷却水的温度，如果采用过低的排汽压力，就需要增大冷却水流量或增大凝汽器冷却面积，同时末级叶片也较长。凝汽式汽轮机常用的排汽压力为0.005～0.008 兆帕。船用汽轮机组为了减轻重量，减小尺寸，常用0.006～0.01兆帕的排汽压力。
此外，提高汽轮机热效率的措施还有，采用回热循环、采用再热循环、采用供热式汽轮机等。提高汽轮机的热效率，对节约能源有着重大的意义。大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向，这其中研制更长的末级叶片，是进一步发展大型汽轮机的一个关键；研究提高热效率是汽轮机发展的另一方向，采用更高蒸汽参数和二次再热，研制调峰机组，推广供热汽轮机的应用则是这方面发展的重要趋势。
六、结束语
总之，目前汽轮机会消耗很多的重热量，所以要遵循节约的原则，在分析与对比的前提下归纳可得排气压力与进气压力带来的运行损失。对此就要采取相应的措施对运行经济性进行提升，因地制宜改进汽轮机的装置与设备，就能确保汽轮机更好的得到运用，也能保障运行经济性。
参考文献：
[1]伍全利.汽轮机运行的节能降耗措施研究[J].低碳世界，2015，（34）：38-39.
[2]丁相城.提高电厂汽轮机效率标准与经济性研究[J].中国标准化，2016，（13）：225-226.
论文作者:朱其武
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/25
标签：汽轮机论文; 蒸汽论文; 压力论文; 热效率论文; 损失论文; 温度论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第4期论文;