杨存恩
华电新疆五彩湾北一发电有限公司
摘要：电能作为清洁能源之一，是我国能源结构中的重要构成部分，与人们的日常生活以及社会生产活动密切相关。近年来，随着社会发展，电能需求量不断增加，促使电厂不断革新技术、改进设备，提升发电效率，以满足社会用电需求。汽轮机自20世纪50年代应用于电厂以来，至今已有70余年的历史，极大提升了电厂的运行效率。但是社会在不断发展，技术也在不断进步，随着我国能源结构的优化调整，需要电厂要保持高效率的电能输出，就必须要对汽轮机的运行进行优化，不断提升汽轮机的运行状态与效率，在降低能源的基础上持续提升电厂发电量。
关键词：电厂；集控运行；汽轮机；优化措施
1电厂集控运行管理模式的优势分析
电厂的集控运行模式，是指对机(汽轮机)、炉(锅炉)、电(发电机)进行统一集中式的控制管理。一般情况下，一个值设一个值长;相邻的两台机组为一个单元，设置一个单元长;每台机组设置一个机组长，下属配置主值班员、副值班员，在必要的情况下，还会额外设置巡操员。机、炉、电均需经由主控室的集散控制系统进行操作，且每套机组处于“分开”的状态，每两台机组共用一个主控室。除此之外，值班员岗位实行24小时不间断值守，全方位控制机器进行生产作业。目前，我国发电厂集控运行模式分别设有4、5、6个班组，实行轮班制。尽管汽轮机系统运行过程较为复杂，但随着技术的持续更新以及管理理念的提升，目前已很少采用人工操作，几乎全面覆盖自动化、智能化运行系统。在集控运行模式下，电、汽的输送、停止均由主控室的值班人员统一操作，可调整的内容在于:监视锅炉燃烧情况，保证供应至汽轮机的蒸汽处于稳定状态。
集控运行管理模式的优势在于:(1)使电厂的正常生产过程及原料投运、设备的启动及停运等均处于可控状态，发现任何问题时，能够及时进行干预，避免出现大规模停工停产事故;(2)为设备的定期检修、维护作业创造安全环境(不包含对设备的直接维修);(3)通过辅控运行，对包含燃料、化学、除灰、脱硫在内的所有必要运行过程加以梳理，提高生产效率;(4)对所有资源进行统一调配，一旦单台机组出现事故时，迅速将之“断开”，防止进一步对其他正常运行的设备造成影响。
2存在的问题
2.1汽轮机配汽方式
发电厂目前的汽配方式以复合型为主，汽轮机在不同状态下需要以不同方式运行，复合型的汽配方式正是基于此。汽轮机启动或低负荷时，以单阀的方式运行；高负荷时以顺序阀方式运行。其特点是当以单阀的方式运行时，汽轮机的运行效率较低，耗能较大，而以顺序阀的方式运行时，汽轮机运行效率较高，资源利用率高。
2.2裂纹渗漏
在集控运行管理模式下，不同的设备看似处于“有条不紊”的运行状态，但汽轮机等液压设备几乎每时每刻都在承受较大的外部压力及震动力。加之汽轮机设备的铸造材质为铸铁，铸造过程无法精确查找到所有铸造方面的缺陷。基于此种前提条件，随着满负荷时间的累积，汽轮器壳体的薄弱部位会逐渐产生砂眼渗漏及裂纹渗漏现象，导致设备性能下降，直至完全无法正常开展工作。此外，蒸汽、液压油的泄漏会导致电厂生产车间的危险系数呈现出跨越式提升的态势，极大地增加安全隐患，严重威胁电厂的安全连续化生产。
解决该问题的核心思路在于，电厂管理人员必须将工作做在前面，如果仅仅依靠传统的焊补工艺，对汽轮机壳体的裂纹处进行修复，理论上并不具备可行性。正确的做法在于，使用高分子复合材料，在现场开展修复作业。以火化橡胶、硝化纤维塑料为代表的材料具备强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀、绝缘、绝热等特点，凭借其良好的机械性能及粘结力，可以在极短时间内完成对裂纹处的修补，并延长设备的使用寿命，提升其运转效率。
2.3再热器减温水量
汽轮机组在正常运行状态下，减温水会通过喷头喷洒在再热器表面，在高温作用下会迅速汽化形成水蒸汽，此时产生的水蒸汽会进入到汽轮机组中的低压缸和中压缸中进行做功，使系统形成一个循环体系，但是该状态下的系统循环效率较低，无法满足系统高效运行的基础要求。
在机组运行负荷保持不变的情况下，低压缸在工作状态下的做功状态，也会在很大情况下影响到机组运行期间的做功情况，且低压缸和中压缸在运行期间如果整体的做功量较大，那么此时进入到高压缸中的蒸汽总量会呈现较小的状态，从而影响到高压缸的做工状态。
3优化措施
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更新汽轮机启停方案
(1)基于汽轮机转子在运行过程中的损耗率、寿命、受热变形情况、膨胀差值等，精确计算针对转子的温度和变化率，减小误差;(2)进入汽轮机的温度变化率会随着机组设备放热系数的变化而变化，故将之控制在相对稳定，能量浪费幅度较小的范围之内，具备较高的可行性;(3)对温度、膨胀差、振动等采用不超限的测点监控模式，及时发现汽轮机运行过程中的异常参数变化;(4)盘车预热和正温差的启动过程，应该实现最佳温度匹配;(5)在保证设备安全的前提下，需要尽可能地缩短启动时间，有效降低电能及燃料的消耗量，从整体的角度对汽轮机的运行过程进行优化;(6)在优化期间，技术人员可以将额定参数停机模式转变为滑参数停机模式，保证各部件在停机过程中有效降温，提升设备后期的检修效率。
3.3调整凝汽器真空度
1）拟定合理的检修计划。对于凝汽器的运行状态进行检查，通过气密性实验来查看目前凝汽器的密实度，如果存在保压性较差的情况，需要针对泄漏位置进行及时处理，以此来确保凝汽器真空度的合理性。
2）做好凝汽器水位变化情况的监督。对于水位过高或者过低的情况及时进行调整，使其能够保持在稳定范围内。在此过程中，可以借助大数据技术来建立状态监测体系，实时获取凝汽器水位变化的具体情况，结合自动调节阀门辅助完成凝汽器水位的调整工作，从而保持凝汽器工作状态的稳定性。
3.4机组性能优化
3.4.1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。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。
3.4.2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。
结论
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.