赵鲁冰
内蒙古创源金属有限公司 内蒙古通辽市 029200
摘要：汽轮机作为电厂的核心设备之一，其运行效率直接影响电厂的生产效率。根据汽轮机的组织结构及运行原理，分析电厂集控运行中汽轮机运行中存在的问题，并在配汽方式、启停、机组能力以及密封水系统等方面提出优化改进措施。
关键词：电厂集控；汽轮机；运行优化
引言
随着我国市场经济不断发展，能源市场的竞争也愈加激烈，热电厂想要提高经营效益、市场竞争力，就必须减少不必要的浪费，降低运营能耗。热电厂在运营中，主要是将化学能转变为电能、热能，在转化过程中会损耗掉大量能耗，节能降耗成为热电厂降低运营成本的关键点，提升能源转换率是热电厂节能的重要手段。汽轮机作为热电厂运营中的重要设备，并且汽轮机作为能源消耗大户，应重点做好汽轮机的节能降耗工作。
1汽轮机结构形式及工作原理
1.1结构形式
汽轮机作为发电厂的关键设备，直接影响电厂的整体运行效率，其主要作用是完成能量的转换。其整体结构可分为两部分，即静止部分与转动部分，其中静止部分包括气缸、轴承、隔板、汽封以及进气装置；转动部分包括叶轮、动叶片、主轴以及联轴器。汽轮机的类型多种多样，根据组织结构特点，可以将其分为单级、多级汽轮机；以热力特性分类，可分为背压式汽轮机、供热式汽轮机、抽气式汽轮机以及凝汽式汽轮机。目前，电厂使用最为普遍的是凝汽式汽轮机，当排汽遇冷可凝结为水，体积会大幅缩减，原本被空气充斥的空间会变成真空状态，此时气压降低，理想焓降上升，装备热效率可显著提高。
1.2工作原理
汽轮机运行可以分为冲动原理与反动作用原理，其中冲动原理主要是利用动叶气道改变蒸汽喷嘴中的蒸汽方向，利用蒸汽推动叶片转动，完成能量转换。反动作原理则是通过汽轮机运行过程中气道内的蒸汽不断膨胀，对叶片形成反动力，推动叶片转动。反动作原理与冲动原理不同的是，其既会改变蒸汽方向，同时蒸汽在气道内也会不断膨胀，因此，汽轮机的运行状态更加稳定，运行效率更高。
2热电厂中汽轮机运行中存在的故障
2.1油系统故障
当汽轮机运行时，随着运行时间的增加，汽轮机内的油温会逐渐升高，以致于出现油系统溢流现象。同时，当汽轮机内的油箱冷却水温度太高时，冷却水水压会不断下降，大幅的水压变化极易导致汽轮机运行困难。
2.2汽轮机叶片故障
汽轮机中的叶片是汽轮机中很容易出现问题的部分，而一旦汽轮机叶片出现故障，汽轮机的整体运行将会受到极大的阻碍，造成其故障的原因主要有三点：(1)汽轮机使用的油质量过于低劣；(2)系统的轴颈部等磨损严重；(3)汽轮机叶片遭受破损。
3电厂集控运行汽轮机运行优化
3.1配汽方式优化
汽轮机采用复合型配汽方式，只有当汽轮机处于高负荷状态运行时，才能保持较高的运行效率和较低的能耗，但在汽轮机启动或者低负荷状态运行时，损耗比较大，运行效率不高。针对这种情况，可以考虑采用三阀式配汽方式，这种配汽方式不仅可以有效分担运行负荷，同时对于调节级要求相对较低，节能效果良好。三阀式配汽方式下，无论汽轮机处于高负荷运行状态还是低负荷运行状态，都能实现有效调节，并且三阀式配汽方式流通性能良好，瞬间转换效率较高，可以有效降低能耗。
3.2机组性能优化
3.2.1循环水泵优化
若机组负荷与冷却水温保持恒定，当循环水流量发生变化时，凝汽器压力也会随之发生变化，这会对循环水泵造成一定影响[5]。循环水流量增加，则凝汽器压力变小，机组出力增加，循环水泵的功耗增大，当循环水流量增加至一定程度后，循环水泵功耗的增加会抵消机组增加的出力。当循环水流量保持增加时，凝汽器最大运作压力为机组增加出力值与循环水泵增加的功耗值之差，因此，必须使凝汽器保持最好的运行状态，才能确保循环水泵运行良好。
3.2.2汽轮机冷却液体系优化
汽轮机冷却液体系比较常见的问题是出水点的流量控制偏弱以及运行汽轮机时阻力不定，出现这些问题的主要原因是冷却液的调节门开度偏小，造成阻力偏高，使汽轮机能耗增加，并且存在安全隐患。对此，可以尝试调节水泵的运行速度，并完全打开调节门，控制流速，降低扬程，可有效解决上述问题。
3.3改造方案优点
(1)经济性：进行汽轮机通流改造后，汽轮机热耗降低，使得供电标准煤耗降低，机组效率提高，出力增大，从而获得节能效果。因而汽轮机运行经济性得到提高。(2)安全性：重新设计调节级喷嘴及调节级动叶、减小调节级单级焓降，可显著改善调节级的安全可靠性；更换新的高强度焊接隔板，采用自带冠动叶、改善其成组特性、优化设计叶根强度，可大幅提高各压力级通流叶片的安全可靠性；高中压转子及低压转子均采用新的整锻无中心孔转子，较运行已久的旧转子，可明显提高其安全性及使用寿命；优化设计低压去湿结构、采用先进的防水蚀措施、提高低压末级叶片根部反动度，可有效防止低压末两级叶片水蚀问题，并有利于机组低负荷运行时末级叶片的安全可靠性；通过通流优化设计、叶片选材及表面强化处理等措施，可明显提高调节级喷嘴、中压第一级静叶的防固体颗粒冲蚀性能。
3.4提高效率及出力
重新设计高压调节级喷嘴，调整调节级喷嘴面积，提高调节级效率；将原高压部分反流结构改为顺流结构，消除因反流造成的气动损失；适当增加高中压通流级数、分配各级焓降；同时更换转子、内缸、静叶持环有利于动静匹配及动静间隙的合理调整，对各级动、静叶型线进行气动优化设计来提高其气动效率，通过调整根径实现各级速比的优化，减小各级余速损失；重新设计新高中压内缸进汽接管结构及其密封形式，减小蒸汽泄漏；优化设计内缸、静叶持环结构，提高内缸及静叶持环（尤其是低压内缸）的刚度，合理选择中分面密封措施，解决缸体变形导致漏汽量大、级间窜汽等问题；优化低压部分的去湿结构，合理选择低压末级、次末级叶片防水蚀措施；优化汽封、轴封的形式，调整其通流间隙，增加叶顶汽封齿数，以减小汽封漏汽损失。
3.5汽轮机运行优化
汽轮机启动时，应根据汽轮机的启动曲线科学选择启动参数，汽轮机启动前会经过预热暖机，因此会增加并网时间，提高了启动时的耗电量，增加了发电成本。因此，启动时可以先开启旁压维持内部压力，之后手动打开真空门。该开启方法可以有效增加蒸汽量，提升暖机运行速度，启动时间也会有所缩短，保证膨胀差值在可控范围内，减少并网周期。汽轮机运行中，应采用“定一滑一定”的方式操作，确保汽轮机在低负荷运行下提高锅炉燃料的燃烧率、水循环效率。还可以控制液偶水栗转速，保证汽轮机组运行效率。“定一滑一定”操作方式可以适应在负荷变化幅度较大的情况下保持汽轮机组运行效率，实现一次性调频控制。通过优化操作方法有助于凝结器的有效控制。如果持续冷凝，会增加热量损失度。由于汽轮机正常是24ｈ不间断运行，因此之后在检修时才会处在停机状态，而如何合理的停机也是需要重点考虑的问题。
结语
基于热力学原理，新蒸汽参数越高、汽轮机排汽压力越低，热力循环的热效率便会越高。围绕此两项原理对汽轮机进行硬件改造，已经获得了成功。在此基础上，根据汽体动力学方面的三维流动理论、湿蒸汽双相流动理论;强度方面的有限元法;振动方面的快速傅里叶转换等理论，均可解决汽轮机优化运行过程中面临的材料制约问题。当单片的功率进一步提升，汽轮机的效率也会随之加强。
参考文献
[1]俞溶山．电厂集控运行汽轮机运行优化措施探讨[J]．现代工业经济和信息化，2020,10(8):55-56.
[2]孙厚志．电厂集控运行汽轮机运行优化措施探讨[J]．南方农机，2019,50(20):182.
[3]张文军．电厂集控运行中汽轮机的优化技术措施研究[J]．装备维修技术，2019(4):192.