电厂集控运行汽轮机运行优化研究
刘建勋
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刘建勋,. 电厂集控运行汽轮机运行优化研究[J]. 中国电气工程,2021.5. DOI:10.12721/ccn.2021.157043.
摘要:
随着市场经济的快速发展,各行各业日新月异的变化,对电能的需求量在不断的增加。这对电厂的规模提出更高要求的同时,也对汽轮机的运行提出了更高的要求。因为电厂正常运行的根本保证是汽轮机设备输出的能量。提高汽轮机的运行效率,是实现电厂经济效益的有利保证。所以,本文对目前汽轮机运行的问题以及对其的优化进行了具体的阐述。
关键词: 电厂集控 电能 汽轮机 优化
DOI:10.12721/ccn.2021.157043
基金资助:

一,关于发电厂汽轮机的概述

1 .1 汽轮机系统组织结构特点分析

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,应用最广泛地汽轮机形式是凝汽式汽轮机。 凝器设备主要包括凝汽器、循环水泵、凝结水泵和抽气器。凝器设备是汽轮机系统运行的辅助设备。汽轮机主要由转动部分和静止部分组成,其中转动部分可以分为叶栅、叶轮、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件;固定部分主要有汽缸、蒸汽室、密封等。汽轮机是将蒸汽的热能转化为机械能的涡轮式机械,在汽轮机运行中,蒸汽在喷嘴中发生膨胀,速度增加,压力降低,热能转化为机械能。汽轮机主要用于热力电厂中发电机的原动机,为发电机提供能量。汽轮机的运行需要多个设备进行联动,其中最主要的辅助设备即凝器设备。汽轮机的排汽在凝器设备中受冷凝结为水, 体积骤减, 因而原来充满蒸汽的密闭空间局部变成真空,导致压力降低,使得蒸汽的理想焓降增加,装置的热效率得到提升。凝汽式汽轮机的排汽压力对经济性运行效果由明显影响,主要的影响因素是冷却水的进水温度和冷却倍率。冷却倍率高,可以获得较高的真空度,但冷却倍率增加也会提升循环水泵的功耗和设备的投资。

1.2 汽轮机的工作原理

汽轮机的工作运行主要有两个原理。(1)冲动原理。就是通过蒸汽喷嘴中的蒸汽经过动叶气道时改变方向,使其作用于汽轮机叶片,让叶轮转动,进而让热能转化成机械动能。而发动原理则是汽轮机中的蒸汽作用于汽轮机叶片,形成气道内膨胀并且不断地加速叶片转动,使得叶片旋转做功。(2)反动作用原理。汽轮机在运行工作的过程中,气道内蒸汽会加速膨胀,强大的气流对动叶片产生强大的反动力,进而推动叶轮做出机械功。在冲动原理的作用下,动叶气道内的气流主要是发生方向上的改变,不会出现膨胀加速的情况;但是在反动作用原理下气流既会发生方向上的改变也会进行膨胀加速。汽轮机根据它本身的工作原理将热能转化为机械能,在整个工作运行中,蒸汽在喷嘴中发生膨胀、降低压力,增加速度。

二,汽轮机运行中存在的问题

2.1 配汽方式问题

当前电厂的汽轮机在运行的过程中主要以复合型配汽方式为主,根据汽轮机的实际运行情况和要求选择不同的配汽方式。但是在当前汽轮机的配气过程中,汽轮机如果处于启动阶段或低负荷阶段,只需要使用单阀的方式运行,这种运行方式的效率比较低,而且成本也比较高,会造成比较大的能耗。但是在高负荷阶段,会通过顺序阀的方式运行,这时负荷比较高,但同时运行效率也很高。在这种情况下,汽轮机运行过程中的配汽方式选择就存在着比较大的矛盾。

2.2 启停问题

汽轮机在启动和停止时,经常会出现比较大的损耗,这是汽轮机运行中的一个常见问题。一般来说,汽轮机在运行的过程中,转子的蒸汽参数会随着汽轮机的启动和停止发生相应的改变,使得转子处于一种动态的温度场内,从而减少汽轮机启停过程中的损耗。但是转子在应用的过程中也可能会出现参数设置不当的问题,使得汽轮机的工作效率受到影响,还会出现比较大的损耗。

2.3 机组能力问题

汽轮机在运行的过程中主要应用了单阀调节和顺序阀调节两种调节方式, 而不同的调节方式在应用的过程中会产生不同的效果,气阀的运行是影响汽轮机能耗的重要原因。当前汽轮机在使用的过程中,气阀调节往往存在很多问题。在气阀压力较小时,调节效果比较好,但是一旦气阀压力增大,就很容易出现外观变形和喷嘴变形的问题,使得机组的性能受损,从而造成较大的能耗。

2.4 密封水系统问题

汽轮机在运行的过程中,密封水系统是其中十分重要的系统,能够保证水泵密封的设计。 但是当前密封水系统在运行的过程中经常会出现回水不畅的问题,使得小机油箱进水,从而引发安全事故。

三,电厂集控运行汽轮机运行优化措施

3. 1 优化配汽方式

传统的复合型配汽方式只能在额定负荷下才能较好的运行,但在低负荷条件下,损耗较大。所以采用三阀式的配汽方式,可以有效的改变这种现状。配汽方式的转变,可以有效的分担负荷,同时对调节级的要求较小,实现节能。而且,三阀式的流通能力也较好,可以实现更圆滑的转变,提升瞬间转换的效率,实现节能。

3.2 优化汽轮机的启停

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。

3.3 汽轮机的管理和维护优化。

科学合理的管理和维保证汽轮机有效运行的关键。在汽轮机启动之间,对系统的设备进行安全检查可以有效避免事故的发生。尤其是高压设备的维护和检查。例如,做好高压管道的定时清理,保证其具有较好的传热效率,减少热量的浪费。

3. 4 建立健全管理机制

建立健全管理机制不只是在工作方式上,还有在人员的使用上应该因人而异, 能者多劳。创新基层管理,推进规章建设,盘活体制、机制, 充分发挥广大职工参与管理的积极作用。单位的建设与发展需要全段职工的支持如何培养和提高职工的主动性、积极性和创造性,将对单位的发展产生巨大的作用。而要取得职工的支持,就必须对职工进行激励,调动职工积极性是管理激励的主要功能。发电厂能够对汽轮机机组定期维保,对内部任何地方都可以实时检测,能够根据实际需求进行调度。现代化的管理要求科学性、合理性、可持续性,利用计算机相关技术知识统筹设备和人员的工作,减少了人力资源,可以从客观上得到实时的生产数据和进度情况。发电厂企业只要做好管理工作,坚持技术革新,就能够增强竞争力。

结束语:

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

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