發電廠汽輪機組運行效率的優化

朱靜松

摘要：汽輪機組運行效率不僅關系到發電質量和發電廠的經濟效益，也影響著汽輪機組本身的使用壽命。由于汽輪機組的組成結構較為復雜，影響其運行效率的因素也是多種多樣。根據發電廠汽輪機的檢修、養護經驗來看，汽輪機自身性能與質量問題，凝汽器真空密封效果，以及輔助系統運行工況等，對于汽輪機組運行效率會產生較為明顯的影響。因此，發電廠的工作人員，無論是在常規檢查、養護，還是進行運行效率優化時，都可以從這幾方面著手，維護發電廠的經濟效益，延長汽輪機組的使用壽命。

關鍵詞：發電廠;汽輪機組;運行效率;輔助系統

引言：在發電廠轉型與改革的過程中，淘汰落后設備、提升運行效率，能夠讓發電廠進一步提高市場競爭力、增加經營效益。汽輪機組是發電廠的重要資產、核心設備，在運行一定的年限之后，汽輪機組因為自身的老化，或是技術落后等各種原因，會出現運行效率降低，能源消耗增加的情況。為此，發電廠一方面要加強設備的日常養護、檢修，避免汽輪機組出現嚴重事故;另一方面還要通過技術創新、局部改良，讓汽輪機組以更低能耗、更高效率運行，為發電廠帶來更多的效益。

一、影響發電廠汽輪機組運行效率的因素

1、汽輪機自身的性能與參數

當前許多發電廠正在投入使用的汽輪機，存在高壓缸的實際排氣量，明顯超出額定值的情況。當汽輪機高負荷運行時，大量的熱能消散到空氣中，造成了熱能浪費，使得汽輪機高壓缸的實際運行效率達不到標準值。還有就是汽輪機因為制造質量，或是后期老化、磨損等原因，氣密間隙遠遠超出最大允許范圍，在運行過程中因為氣密性差，出現了漏氣的現象。在泄露部位，也會造成能量的過度消耗，導致汽輪機的運行效率受到干擾。一些日常維護不到位的發電廠汽輪機，氣缸閥門處的塑料或橡膠墊圈因為磨損嚴重失去減震作用，氣缸閥門出現明顯振動，不僅對汽輪機的運行效率造成影響，也產生了較高的安全隱患。

2、凝汽器真空

在發電廠的整個汽輪機組系統中，凝汽器的功能是將排放的高溫蒸汽進行冷卻，并凝結成水，然后將這部分水利用水泵抽出，重新作為鍋爐供水實現循環利用。從具體組成上來看，凝汽器又可以分成空氣系統、循環水系統、軸封系統等。凝汽器真空不足是造成汽輪機組運行效率降低的重要原因。例如，因為密封不良，循環水蒸發導致循環水系統內剩余水量低于標準。這時凝汽器的熱負荷會明顯升高，消耗過多的能源，并造成機組運行效率降低。研究發現，汽輪機組在相同的工作狀態下，若循環水系統的水量足夠，冷卻水的溫度維持在25-30℃;循環水系統的水量每降低10%，則冷卻水的溫度升高3-5℃。

3、輔助系統性能

目前，發電廠汽輪機系統的機組軸封系統的熱經濟性普遍較高，然而發電廠汽輪機系統的機組軸封系統仍然存在一些問題。發電廠汽輪機系統的軸封系統相對簡單會導致電廠汽輪機組在啟動階段和停機階段的軸封壓力降低，同時在發電廠汽輪機系統運行過程中，汽輪機高壓軸封的氣密性較差會導致汽輪機在運行過程中出現大量蒸汽泄漏，降低發電廠整個汽輪機系統的運行效率。

二、發電廠汽輪機組運行效率的優化

1、汽輪機本身的優化

對于新建發電廠，或是需要更換汽輪機的情況，在安裝發電機前，需要對發電機本身的質量進行嚴格把關，做好調試并且確定各項運行參數符合設計要求后，再進行安裝、運行。另外，在汽輪機投入使用后，也需要做好設備運行工況和實時參數的監測。例如將氣體流量傳感器安裝于高壓缸的排氣口，若監測到實際排氣量超出標準值，則觸發蜂鳴器進行報警。然后技術人員及時進行問題處理，保證了汽輪機的穩定和高效運行。另外，還要每隔一段時間進行一次汽輪機的密封性檢查，若氣密間隙位置發生漏氣，需要及時更換設備。適當提升主汽壓力，也是一種優化運行效率的有效手段。考慮到主汽壓力提升后，可能會引起閥門振動。可以選擇用順序閥替換普通閥門，既能夠提升汽輪機的運行效率，又保證了運行安全。

2、凝汽器真空優化

（1）?????? 循環水泵運行優化

循環水泵在使用一段時間后，容易出現密封不嚴，進而導致循環水滲漏、循環水量減少的問題。在日常檢修時，要注意觀察循環水泵是否有漏水情況，保證密封效果。另外，還要考慮到循環水泵運行環境帶來的影響。例如夏季外界溫度經常會超過30℃，此時循環水的溫度也會有所上升。因此，進入夏季后，應當適當補充循環水，將實際水量控制在標準水量的110%-120%左右，可以有效降低水溫，減輕凝汽器的熱負荷。

（2）?????? 保證真空密封效果

凝汽器的真空系統出現漏氣后，在負壓力作用下，外界的空氣會進入到真空泵內部。空氣越多，則凝汽器的汽車熱阻越大。尤其是在冬季低溫環境下，凝汽器端差可以達到20℃甚至更高。除了會影響汽輪機運行效率外，也會引發嚴重的安全風險，甚至是出現安全事故。可以采取以下優化措施：優化循環泵運行方式，在常規負荷下采取低速、高速循環泵搭配運行的方式;在高負荷下采取雙循環泵高速運行的方式。這樣就可以汽輪機組運行負荷靈活調節水溫，提高對溫差的控制效果，可以改善汽輪機運行效率。

3、輔助系統優化

以往發電廠汽輪機組系統中，軸封壓力調控裝置為機械式，由于其運行環境比較惡劣，在使用一段時間后機械部件容易產生故障，軸封控制效果不理想，甚至會給運行維護人員的安全構成威脅。因此，在輔助系統優化中，要運用現代數字化控制系統，代替機械式控制裝置，并在新的軸封系統中增加一些電子式測量裝置，實現對壓力信號的靈敏檢測，進而根據軸封平衡管壓力的變化情況，實時調整電動調節閥，讓軸封蒸汽壓力始終維持在穩定狀態，保證了汽輪機組的穩定、安全和高效運行。優化后的軸封系統如圖1所示。

結語：在發電廠技術與設備革新中，進一步提升汽輪機組運行效率是一項重要內容。除了汽輪機自身的工作性能、運行狀態外，凝汽器的密封效果、軸封系統的運行方式等，也都是影響汽輪機組運行效率的重要因素。為此，發電廠的技術人員要從這幾個重點方面著手，對汽輪機組進行優化調整。一方面做好設備的動態監測，另一方面選用新技術、新設備進行改良，讓汽輪機組以更高效率和更加穩定運行。

參考文獻：

[1]??? 王巖.火電廠汽輪機組節能提效治理的研究與分析[J].中國新通信，2019（12）：223-224.

[2]??? 孟東棟. 某電廠機組A 修中實施的多種節能降耗措施及效果評估[C]// 火力發電節能改造現狀與發展趨勢技術交流會.2016.

[3]??? 鄭文凱.50MW 汽輪機配套凝汽器性能試驗及真空節能優化研究[J]. 應用能源技術，2019（04）：26-28.