汽輪機運行調節方式優化策略探析

盧士麗

山東誠信工程建設監理有限公司 山東濟南 250000

汽輪機又稱為蒸汽透平發動機，是一種旋轉式的蒸汽動力裝置，其作用原理為：經過鍋爐作用而生成的高溫高壓蒸汽穿過固定的噴嘴，成為加速的汽流，并噴設至葉片上時，推動裝有葉片排的轉子轉動，同時對外做功，實現蒸汽動能、機械能的定向轉化。在現代社會，城市化的深度發展要求電廠必須隨時隨地、保證保量地供應優質電能。基于電廠集控運行模式，優化汽輪機運行機制十分重要。

1 汽輪機運行中的常見故障

1.1 嚴重超速問題

對于汽輪機嚴重超速的判斷標準是，以危急保安器動作轉速差作為參考，當汽輪機轉速超過該轉速差時，并且繼續上升，則稱為嚴重超速，嚴重超速有著極大的安全隱患，并且嚴重超速會使得汽輪機出現一些不正常的現象，比如汽輪機的機組振動增大，以及運轉聲音異常等等，這些都會使得汽輪機的壽命嚴重受損，并且極有可能發生事故，因此要時刻觀察汽輪機的工作狀態，以便對這些問題做出及時的處理[1]。

1.2 轉子不平衡問題

轉子質量的不平衡，是導致汽輪機組振動發生異常的主要原因之一，目前來說，汽輪機和發電機的轉子大多數都是柔性轉子，柔性轉子有一種特性，就是當轉速升高時，柔性轉子的繞區也會相應發生改變，從而導致轉子的平衡狀態發生一定的變化，因此轉子的不平衡會較大概率的導致其輪機組振動發生異常。

2 汽輪機運行調節方式優化策略

2.1 調控主蒸汽壓力值

通過調控主蒸汽壓力值，能夠維持汽輪機內部壓力循環的穩定性，從而優化汽輪機的工作環境。在具體的應用過程中，需要對汽輪機定壓數值和滑壓參數進行計算，確定最佳的應用范圍，這也是用作汽輪機監督的重要參考之一。為了提高分析結果的準確性和可靠性，可以在分析過程中引入大數據分析技術、云計算技術、專家系統等手段，根據技術最終的應用效果來調整系統運行時的節點負荷，同時對轉折點進行優化選擇，從而提高參數調配的可靠性。需要注意的是，主蒸汽壓力值并不是一個固定數值，需要根據汽輪機工作狀態、生命周期做出適當調整，從而確保系統運行時的工作效率，提升系統運行過程的穩定性。

2.2 配汽方式進行優化

造成汽輪機運行效率低的一個關鍵原因在于，運行過程中損失了大量可以避免的能耗，故對傳統復合型汽輪機配汽方式進行全面梳理并優化，是一種可行性較高的方案。傳統的配汽方式為：①節流配汽，原理為使進入汽輪機的所有蒸汽均需經過一個或多個同時啟動/關閉的調節閥；其中，第一級為全周進汽，沒有調節級。此種配汽方式的結構相對簡單，且啟動或改變復合時，第一級的受熱十分均勻，溫度變化幅度較小，產生的熱應力也十分有限。但該方式的缺點在于，處于低負荷狀態時，因節流而造成的損失極大。②噴嘴配汽，原理在于將第一級分為3-6個噴嘴組，各組之間具備一定的間隙，處于“隔開”狀態；各自配備一個調節汽門控制裝置。在蒸汽進入汽輪機的過程中，各噴嘴組依次開啟，能夠有效降低因節流而造成的損失。此種配汽方式的缺點在于，調節級的受熱分布均勻程度不足，部分噴嘴組會因進汽而產生損失；此外，調節級的余速基本無法利用，一旦負荷下降，高壓缸內各級的溫度變化存在巨大的差異。將上述兩種配汽方式整合為一個整體，形成“節流－噴嘴聯合配汽”模式，不僅能夠解決單一模式下的所有問題，還能夠基于閥門狀態管理功能，實現配汽方式的自由切換。如圖1所示，為噴嘴配汽汽輪機的示意圖，其中，（a）為全機示意圖，（b）為調節級示意圖；1代表自動主汽門，2代表調節汽門，3代表噴嘴組間壁。在此基礎上，在自動主汽門下方，盤整期進入汽輪機之前，設置節流裝置，即可形成“節流－噴嘴聯合配汽”模式，從而提高汽輪機的運行效率。

圖1 噴嘴配汽汽輪機示意圖

2.3 調整再熱器減溫水量

在對再熱器減溫水量進行調整時，首要任務便是適當減少再熱器減溫水的使用量。結合目前的設備使用情況，再熱器的汽溫大都采用以煙氣側調節為主、以減溫水調節為輔的方式。基于此類情況進行調節時，可以根據不同狀態下燃煤的燃燒情況進行調整，以確保再熱汽溫保持在既定的溫度范圍內，從而起到減少減溫水使用總量的作用[2]。

2.4 更新汽輪機啟停方案

①基于汽輪機轉子在運行過程中的損耗率、壽命、受熱變形情況、膨脹差值等，精確計算針對轉子的溫度和變化率，減小誤差；②進入汽輪機的溫度變化率會隨著機組設備放熱系數的變化而變化，故將之控制在相對穩定，能量浪費幅度較小的范圍之內，具備較高的可行性；③對溫度、膨脹差、振動等采用不超限的測點監控模式，及時發現汽輪機運行過程中的異常參數變化；④盤車預熱和正溫差的啟動過程，應該實現最佳溫度匹配；⑤在保證設備安全的前提下，需要盡可能地縮短啟動時間，有效降低電能及燃料的消耗量，從整體的角度對汽輪機的運行過程進行優化；⑥在優化期間，技術人員可以將額定參數停機模式轉變為滑參數停機模式，保證各部件在停機過程中有效降溫，提升設備后期的檢修效率。

3 結語

我國發電主要是采用火力的方式，應該不斷地完善與優化當前的運行方式，并提高資源的使用率。應當不斷提高火力發電廠汽輪機運行效率，在保證機組安全穩定運行的情況下，實現火力發電廠最大的經濟效益。