電廠汽輪機運行優化工作重點分析

閆鏘

（山西大唐國際神頭發電有限責任公司，山西 朔州 036000）

當前社會對電力能源的需求量在不斷地增加，這就必然會帶給發電環節一定的工作壓力。從電廠的角度看，一方面是要盡量提升整體產出，另一方面也要落實節能，將發電過程中的能源進行有效利用。而汽輪機作為發電過程中的重要生產設備，其運行的平穩性以及節能狀態，則是關系到整個發電工作效率的一個重要因素。能夠提升汽輪機工作效率的因素很多，節能是一個主要方面，而要想從日常運行優化的角度出發對節能這個目標進行落實，則需要深入汽輪機運行的每個運行細節中進行考察，才能提出針對性的方案。

1 汽輪機節能影響因素分析

在電廠發電的過程中，汽輪機承擔著實現能量轉換的重要作用。有了汽輪機的參與，電能、熱能以及動能這些不同的能量形態之間才能實現轉換，而汽輪機的工作效率，就關系到能量轉換的效率，其意義之重大不言而喻。汽輪機的結構參見圖1。

圖1 電廠汽輪機結構示意圖

在圖1 中，1 為輪鼓，2 ～5 為動/靜葉柵，6 為氣缸，7 為環形進汽室，8 為平衡活塞，9 為聯絡蒸汽管。

深入汽輪機的運行過程中進行考察，可以發現汽輪機的能耗問題，其根源存在以下3 個方面。

（1）汽輪機自身的老化，是導致能耗效率過低的重要原因。無論是機體老化變形，還是使用過程中產生的腐蝕以及漏氣等問題，都是節能的重要敵人。

（2）在展開對于汽輪機調節的時候，有時候會對其運行過程中的諸多情況和細節考慮不足，從而造成具體在工作中所產生的的負荷與計劃設計偏差較大，參數也會存在差異，導致汽輪機無法在最優狀態之下運行。

（3）則是汽輪機水冷凝器在真空和冷卻方面要求比較高，從而成為電廠能耗需求的一個重要部分。尤其是考慮到冷凝設備的運行效率本身會受到外界環境的影響，不僅僅外部環境的溫度會影響到冷凝設備能耗，其他諸如工作過程中所導致的冷凝水中的溶氧等細節，同樣也會成為影響汽輪機熱量傳輸的重要影響因素。

明確了造成能耗的幾個主要原因，進一步落實到汽輪機工作方面，考察汽輪機運行過程中的哪些因素，會成為導致整個工作系統能耗增加、效率降低的根源所在。只有明確了這些細節問題，才有可能通過日常的運維來對汽輪機的工作進行提升，并且最終實現發電體系效率的提升。

汽輪機在發電過程中的核心意義在于實現不同形態能量的轉化，比較突出的方式即將燃煤熱能轉化成為電能輸出，這個轉化過程中的效率也就是汽輪機本身的工作效率。在理想的狀態下，這個工作效率會保持在一個比較高的水平上，但是，實際工作中汽輪機存在細節層面的不足，日常維護不到位或者老化等問題，都會造成工作效率的下降，最終影響整個發電系統的工作效率。從微觀的角度對汽輪機的工作狀態和效率展開審查，可以發現，發電環境中的汽輪機大多都存在效率問題，提升空間是普遍存在的。除了常見的日常維護不足以及老化等問題外，一些工作參數或者屬性也會成為影響汽輪機工作效率的因素，這種影響是相互的，很難通過一個單向的關系決定全局。例如，汽輪機缸效率越高，對應的能耗必然越高，并且隨著氣流面積的提升，氣流量也會增加，能耗對應的也會增加。作為汽輪機而言，唯有在諸多參數中間尋找一個平衡點，謀求成本和產出的最優。

汽輪機主蒸汽壓力和溫度，作為汽輪機運行的主要指標，同樣也是關系到節能的重要因素。對于汽輪機而言，這兩個參數本質上就是汽輪機在運行過程中所產生的的蒸汽壓力和溫度。運行過程中的汽輪機蒸汽流量會與蒸汽壓力保持反向相關，因此，在汽輪機持續的運行過程中，如果無法及時補充燃料，就會導致汽輪機主蒸汽壓力和溫度降低，對應的反而會造成能源的浪費。

除此以外，電力需求側的潮汐變化同樣是不能忽視的重要問題。在我國，夏天是用電高峰，這一需求特征在南北方基本相似，在農村，因為人口特征，可能這種潮汐相對于人口密度比較大的城市并沒有那么突出，但是整體看特征基本一致。在用電高峰時期，電力負荷經常會拉滿，為了保證汽輪機能夠正常穩定的運行，必須依據具體情況，平衡供需來進行調整，保證汽輪機組安全運行。并且汽輪機運行能耗還會受到空氣冷凝器的影響，如果冷凝水中的溶氧過高，同樣也會影響節能的實現。

2 從運維的角度落實汽輪機節能問題

前文已經明確了汽輪機運行過程中導致能耗偏高的主要因素，進一步可以落實在汽輪機的運維工作中，來有的放矢地從諸多細節實現節能改進。

2.1 加強汽輪機汽封管控

汽封屬于汽輪機的一個常規管控項。無論是從理論角度還是在實際工作中，電廠都會對汽輪機展開過熱力性能測試，保證其符合運行指標，這也是保證汽輪機能量轉化效率的一個基礎。但是，對汽輪機進行抽查就會發現，工作中熱力性能不足的問題仍然十分普遍，汽輪機缸效率通常都會比理論值低超過20%，有些還會超過30%。這就導致汽輪機在運行過程中必然會出現汽封齒因為摩擦等原因而脫落，而這一問題的產生，直接會對隨后的工作環節產生影響，并且進一步形成安全隱患。

實際工作中，要想實現汽封的優化，首先，需要對汽封間隙進行重新確定。在空港的情況下，對隔板數據的實際值、設定值進行測量，而后對獲取的數據進行匹配篩選，再對汽輪機內缸進行配置并且查看汽封環齒環是否存在變形問題。在對汽封環裝入前需要確定好汽封環的間隙指標，并且在裝入后，需要將汽封齒高度控制在0.2mm 范圍內。隨后測量記錄動靜間隙大小，確保汽封環得到有效控制，并且將新一步考察汽輪機的實缸汽封間隙，對考察結果進行記錄存檔。其次，另一個需要關注的問題則是對原有汽封的拆除，拆除過程中，首先，需要確定在密封環境中展開工作，確保諸如水垢、鐵銹等雜質不會帶來不良影響，導致汽封模塊安裝與動靜間隙距離工作存在較大誤差。對于此種問題，在進行汽封安裝前，需要注意首先依據設計圖來確定汽封相關屬性，并且對相關配件進行妥善規劃和編號，通過質檢后才能進行安裝。

2.2 汽輪機冷卻塔優化

汽輪機在運行的過程中，需要冷卻塔進行配合，而冷卻塔的工作本質就是用大量的水來進行冷卻。整個過程對于水資源的需求量比較大，這就涉及冷卻工作的效率問題。對于汽輪機而言，其溫度和機組功率密切掛鉤，因此冷卻塔的工作效率，在整個汽輪機組工作過程中就顯得十分重要，尤其是考慮到其自身運行還需要大量水，就更應當加強冷卻塔工作效率的提升。

冷卻塔結構參見圖2。

圖2 冷卻塔結構圖

圖2 中，標號1 ～4 分別為電機、風筒、風機以及減速器，5 ～10 為冷卻塔外圍結構，包括墻板、扶梯、框架、金峰創、底梁以及基礎墩，11 ～18 為水循環裝置，分別為集水容器、出水口、排污口、漫水口、自動補水口、快速補水口、集水盆以及進水管。19 ～20 為填料托架和填料本體，21 ～23 為淋水噴頭、布水管以及收水設備，24 為機架。

對于冷卻塔的改進優化，填料是一個工作重點，填料的作用就在于協助水溫冷卻下降，因此，在技術進步和冷卻塔填料自身老化等因素的驅動下，需要及時考察填料狀況并且進行更換。在某些維護良好的環境中，填料可以維持5 ～8 年，但是在某些極端情況下，填料的壽命只有兩年左右。因此，加強對填料的檢測，并且及時更換，就成為冷卻塔節能以及工作效率實現的重點環節。在進行填料改造的時候，首先，需要拆掉冷卻塔原有的舊托架和填料并更換除水器等，在更換配件的過程中，需要在無任何雜物以及浮塵的環境中進行。現階段，填料可以考慮選用小片距的PVC 白色塑料T 型淋水填料，托架可以考慮H58 等級的玻璃鋼。注意填料塊高度不要超過1m，厚度保持在0.4mm 水平。首先，進行現場組裝，完成組裝后即可展開鋪設任務。安裝的不銹鋼帶配水管應當有0.9mm 厚，寬度保持15mm 水平。對于冷卻塔而言，淋水填料的波形、換熱面積等，都是影響冷卻塔降低汽輪機運行溫度的重要因素，因此必須進行妥善的規劃。

2.3 凝汽器的維護

凝汽器的穩定運行，是保證汽輪機組正常工作展開的重要根基所在，實際工作中，必須面向凝汽器展開對應的維護，及時發現問題并且進行排除，才能為汽輪機節能鋪平道路。

對于凝汽器的運維而言，首先，要加強對于凝汽器的檢查，考察其是否存在泄漏，確保汽輪機組件密閉特征。除此以外，凝汽器管道在使用的過程中會不可避免地產生水垢，這同樣是影響汽輪機有效運行的不良影響因素。針對這一問題，維護人員同樣需要定期加強對于凝汽器管道水垢的清理，避免水垢堆積。在汽輪機機組運行的時候，如果凝汽器的真空太低，汽輪機軸承就會承受額外壓力并且進一步導致凝汽器的水位提升，進一步成為汽輪機機組正常運行的阻礙力量。為了保證汽輪機的正常運行，還需要針對此種情況進行管控，保證凝汽器在真空環境中運行。對于凝汽器運行環境的保持，能夠有效減少燃料消耗，提升能量轉化效率，同時，也有利于汽輪機整體壽命的延長。除此以外，凝汽器的凝結水位同樣需要予以充分關注。汽輪機啟動的時候，凝汽器的凝結水位必須控制在標準水位內，任何不規范的操作都有可能導致凝汽器內部冷卻面積的下降，從而導致凝汽器真空下降的情況發生。

3 結語

從上述分析中可以看到，汽輪機的節能與否，與汽輪機運行過程中的諸多細節都有著密切的聯系，因此想要落實好節能問題，關鍵就在于汽輪機運維。只有從每個細節出發加強完善，才能將能量的轉化保持在一個比較高的水平上。實際工作中的細節重點，除了上文中提到的幾個主要方面外，如機組水溫，以及其他諸多細節，也都應當作為重點對待。如水溫，就是因為汽輪機運行過程中，過低的水溫會給燃料的燃燒帶來不利影響，從而造成汽輪機燃料消耗增加，熱損嚴重的問題，因此，必須在運行過程中對水溫進行控制。又如汽輪機在啟動以及停止環節的合規操作，注意保持汽輪機啟動時候的旁壓等細節，都是能夠有效延長汽輪機壽命，對其工作狀態實現優化的要點。實際工作中，唯有從細節出發不斷優化，才能在節能領域實現不斷提升。