张运礼
广东粤电博贺煤电有限公司 广东茂名 525000
摘要：电厂汽轮机组有定压运行和滑压运行两种设计模式，两种模式的热经济性和安全系数不同。如若汽轮机组与设计工况之间的误差交大，并且运行时间过长，那么就会降低自身的热经济性，安全性较低，容易出现故障停机。部分负荷下电厂汽轮机组经研究证明，采用滑压方式支撑运行，可以有效提高机组热经济性，降低能源消耗，提高设备安全系数。
关键词：汽轮机组；变负荷；热经济性
因为经济高速增长和用电结构的变化，我们电网波峰波谷差值逐渐变大，这就使得较大容量的机组长期处于变负荷状态下。而汽轮机组处在变负荷运行时，因为其长期偏离了设计时的理想工况，其热经济性和安全系数都被降低。如何在变负荷运行时，让机组得到热经济性和安全性的补偿，是本文要探讨的重点问题。
一、电厂汽轮机组变负荷运行方式
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（一） 电厂汽轮机组定压运行方式
电厂汽轮机组需要在固定的压力下才可以运行，要保证蒸汽压力和温度是固定的，通过改变调气阀的开关程度来控制负荷。汽轮发电机组在固定的压力下工作时通常采用节流配汽或喷嘴配汽两种方式。节流配气一般情况下也可以称之为单阀调节，可以同时打开调节阀来调节，优势是汽轮机最开始调级所能承载的负荷非常小，缺点是节流配气在超低负荷的情况下工作时需要的节流损耗程度是非常大的，机组的工作效率很低。与此同时，当气流量不断改变的情况下，机组的各部分温度不会发生特别明显的变化，这充分说明了节流配汽比较容易适应负荷的一些起伏波动。另外，喷嘴配汽调节又叫做顺序阀调节，主要是指所有的调节阀需要按照一定的顺序进行开启和关闭，进而可以调节负荷，这样的方式一般只有一个调节气门能有这样的作用，最大限度的降低节流的损耗。在电厂汽轮机组变负荷下，定压运行调节阀如果减小开度，会损失更多的节流，与此同时还有部分蒸汽温度会逐渐发生一些改变，机组设备能否安全的运行都受到影响。
（二） 电厂汽轮机组滑压运行方式
电厂汽轮机组滑压运行又称为变压运行。汽轮机在进行滑压工作的过程中，调节阀可以全部打开，也可以保持开度固定，进入锅炉里面的燃料要按照负荷的不同来进行调节，负荷的变化会严重影响锅炉的蒸汽压力和流量的不断变化，不过出口的蒸汽温度是不会发生变化的，这样一来可以快速调节汽轮机的工作效率。在机组工作的时候，汽轮机的内部蒸汽压力会根据负荷的变化而变化，因此发展成为滑压运行。纯滑压运行的优势在于调节阀没有节流损耗,机组效率更高,热应力变化更小。其劣势在于降低了快速响应能力,无法满足电网调峰的需求,导致目前电厂也较少采用纯滑压运行。
为了提高机组的快速响应能力在纯滑压运行基础上进行了优化的成为节流滑压运行。正常情况下的汽轮机的使用阀门需要在全部打开的情况下关小10%，这样可以很好的应对负荷的一些不定时改变。不过在发生改变的机组进行调节阀门的大小时，先对调节阀门开度,锅炉也会不断发生辩护，这样就可以改变调节阀的开关程度，更好的提升锅炉适应负荷变化的能力。节流滑压运行的优势就是可以不断适应机组的负荷会随时发生一些不确定的变化，这样非常有利于机组进行调峰的工作。不好之处在于一些已经打开的节流阀会增加电流的损耗，减少调节阀的工作任务。不过由于在调节级上进行了焓降，使得所有机组的发热性还是会逐渐升高。
在负荷不断改变的情况下运行，可以把定压和滑压这两种不同的方式结合起来形成一种全新的运行方式，使用喷嘴配汽的运行方式有很多优势，更加的安全、可靠，而且不会有太多的经济投入。
在负荷比较高的位置要始终保持机组的运行压力是固定不变的，当负荷在中间区间变动时让两三个调节阀门全部打开来完成调节工作，如果机组运行到负荷非常低的位置上时，要及时改变成低压状态进行运行。
二、 汽轮机组变压运行热经济特性的获取方法
（一） 理论计算
汽轮机组运行有很多的特性，其中经济性是比较明显的，而衡量经济性的标准有很多，一般情况下是热耗率和电效率。其中热耗率是比较常见的衡量标准，而且精确度是很高的。利用计算机组上述3个指标的高低可以定量比较不同运行方式的热经济性。
（二） 现场实验
用试验法来确定汽轮机组初、终参数的变动对出力及经济性的影响最符合实际。以往较少使用的试验法随着热力设备及协调控制系统的完善逐渐具备实施条件。
三、 汽轮机组变负荷运行热经济性的影响因素
（一） 循环热效率
汽轮发电机组的整体热力循环以及主机设备在变负荷工况下属于非设计工况运行，降低了循环给水温度和循环的平均吸热温度，直接降低了热论机组热效率，最终导致机组的运行经济性降低。在各级抽汽压力与机组的负荷率成正比的常规回热系统里，各级抽汽压力随着机组负荷率的下降而下降。回热系统抽汽压力降低是非常重要的一个原因，可以使得热力循环不能按照正常的工况进行工作和运行。常见的回热装置系统内的温度和运行负荷会呈现出一定的线性关系，与之相对应的热力循环的温度和负荷也是呈现与线性非常相近的关系。
（二） 汽轮机内效率
汽轮机在变负荷工况下采用定压运行会带来很大的节流损耗，从而严重降低机组的运行效率。绝大多数的机组可以用来提高汽轮机的运行热性，最好的一个方法就是利用滑压的方法。汽轮机的运行负荷在利用全滑压进行工作的过程中，需要确保压缸的效率不会发生变化，低压缸的运行效率会根据机组负荷的变化而出现一些波动，倘若压缸的效率是固定的，不发生改变，那么整个的机组运行效率会逐渐升高，这样在很大程度上可以促进机组的热性。
四、汽轮机组变负荷运行的经济性分析
由于不同类型的机组在额定工况下影响机组热耗的各个效率值在不同的位置，不同机组在负荷工况下的热经济性、循环热效率以及汽轮机内效率的变化趋势各不相同。循环热效率和汽轮机内效率的改变对机组热耗的影响较小的都是额定工况经济性好的机组，这些机组在变负荷时循环热效率的下降幅度小。汽轮机内效率的变化主要和机组的设计点以及调节类型有关。湿冷机组的设计点选择低，湿冷机组变负荷时汽轮机的内效率会有很大程度的调整；空冷机组的设计点选择高，其调整幅度则较小。高中压缸效率基本上保持不变的节流调节、滑压运行机组变负荷时，整机内效率变化平缓，而喷嘴调节机组变负荷时由于高压缸效率降低，也会明显降低整机内效率。
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五、汽轮机组变负荷运行的安全性分析
机组运行的首要前提是安全。通过分析电厂汽轮机在变负荷下运行时调节级温度和高压缸排汽温度随负荷的变化可以评估机组整体运行安全性。设备部件温度分布不均匀可能的原因是调节级温度的变化以及高压缸排汽温度的变化,这导致设备部件产生额外的热应力。长期在这种热应力的作用下的设备使用寿命和安全性都会大打折扣。设备变负荷下设备温度变化量越大,承受的热应力也越大，机组的使用寿命就越短，安全性就越差。
结语：
当前电厂大型机组调峰都把汽轮机组变负荷滑压运行作为主要方式。 汽轮机组部分负荷下滑压运行可以兼顾机组的热经济性和安全性，并能改善机组的调峰性能。
参考文献：
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