电厂集控运行汽轮机运行优化研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 29 日 作者简介：王雅琳（1996）女，汉族，山西吕梁人，本科，河曲电厂，助理工程师，研究方向为电厂集控运行汽轮机运行优化研究。-84-电厂集控运行汽轮机运行优化研究 王雅琳 国能山西河曲发电有限公司，山西 忻州 036599 摘要：摘要：当前时期，在我国经济建设稳步推进的背景下，用电户数量在不断增加，电厂规模也在逐渐上涨，电力系统的改革升级，促使电网结构优化调整，而汽轮机是保障电厂集控运行的核心要素，其运行因电网调整而趋于复杂化，对其进行深层次优化十分有必要。本文以电厂集控运行汽轮机运行的常见故障为切入点，重点分析了汽轮机优化的有效手段。关键词：关键词：电厂；集控运行；汽轮机；运行优化 中图分类号：中图分类号：TM7 0 引言 汽轮机作为电厂中的核心设备之一，其运行质量与效率关乎电力资源供应的实际质量，因此需采取现代化与先进化的集控运行手段，切实监控汽轮机运行实际状态。因为在电厂中应用汽轮机的时间较短，相关经验不够充足，使得汽轮机运行存在一定的故障问题，要有针对性地对其进行优化改进，尽可能减少资源投入，为电厂创造出良好的经济效益与社会效益。1 电厂集控运行汽轮机概述 汽轮机隶属于旋转机械范畴。在其运行过程中，热能被转换成机械能来发电。它的工作机制是基于脉冲原理。当汽轮机运行时，在动态液压管道的作用下，蒸发器喷嘴内的水蒸气会改变方向，水蒸气会在汽轮机叶片上产生，使其旋转，并以此将蒸汽能量转化成机械动力。由汽轮机的运行机理中可以知道,它隶属于机械领域,机械工作通常都会产生比较多的能源消耗。而汽轮机工作的核心特性是,单机运行输出功率大、热效率高，所以对电厂集控运行汽轮机运行加以优化，要特别考虑到其热效率，最大程度上将能耗降至最低，促使其运行效率提升，为电厂带来更为良好的经济收益1。2 电厂集控运行汽轮机运行的常见故障 2.1 疏水系统故障 汽轮机内部的核心组成部分为疏水系统，在汽轮机运行过程中，它比较容易出现故障问题。因为疏水系统有着较为复杂化的内部结构，对管理与维护工作要求较为严格，当运维人员没有快速将疏水系统中的不良物质清理干净，则会使其陷入故障状态。再加上因为疏水系统的阀门要长时间维持在打开运行状态下，不可避免的会遭受一定的磨损，而易产生泄露。当汽轮机内部出现水蒸气泄漏并扩散到冷凝装置时，会导致装置异常运行，从而对整体运行效率产生负面影响。2.2 配汽故障 汽轮机工作中,应使用各种配汽方法,保证其能够处在平衡工作状况下。对汽轮机实际的工作及负荷情况要深层次地详细分析,并严密控制汽轮机蒸汽分配的全过程。目前，我国国内大多数发电厂都采用基于负荷的蒸汽分配方式，整个蒸汽分配过程必须确保合理的顺序。当汽轮机低负荷运行时，需要采用单阀蒸汽分配方法，以确保汽轮机运行期间的资源利用率，规避其出现故障问题。2.3 整机故障 在汽轮机运行过程中，当高压缸的排气量超过设计值时，会产生大量的热气并倾倒到外部环境中，极大地浪费了热资源，增加了汽轮机的运行成本。电力资源转换效率一般。如果汽轮机的密封控制不到位，高压缸内的排气量将呈现显著上升趋势，更多的热量将转化为机械能，导致电厂集中控制运行的消耗更大2。2.4 停启故障 中国科技期刊数据库 工业 A-85-从汽轮机以往的运行状况来看，启停系统的实际运行状态主要由汽轮机的应变能力决定。当汽轮机保持正常运行时，转子蒸汽参数值也容易发生变化。如果不能严格控制蒸汽参数，汽轮机的运行质量和效率将出现悬崖般的下降，进而引起停启故障。汽轮机的停机和启动是转子应力变化的一种表现。当转子内部温度场为湍流时，转子需要在高温高压条件下长时间运行。当参数处理不够合适时，停启过程中同步产生大量损耗，则汽轮机的使用生命周期会大大缩短。2.5 日常维护保养 电厂集控运行中对汽轮机的维护保养必不可少，要根据设备的实际状态，不断优化调整维护方案。但是从电厂对汽轮机所开展的维护管理的根本状况来看，相关运维人员不具备过硬的专业技能，对汽轮机维护管理要点掌握不够熟练化，难以第一时间发现汽轮机运行过程中所产生的各种问题，造成故障进一步恶化，产生较大损失，后果较为严重。再加上电厂未有针对性地构建汽轮机集中维护管理机制，使得在开展具体工作时，不具备很强的约束力，相关运维工作不够规范化与有序化，汽轮机运行效率受到消极影响。2.6 机组能力故障 汽轮机中的蒸汽阀是一种高能耗部件，主要包括单阀调节和顺序阀调节。单阀调节是以蒸汽参数调节为重点的直接调节控制，而顺序阀调节通过喷嘴控制蒸汽阀的打开和关闭。顺序阀调节仅适用于低蒸汽阀压力条件下的应用，因为一旦蒸汽阀压力过高，外缸和喷嘴出现变形情况的几率加大，而使得汽轮机机组的密封性能与部分能力而有所损失，而产生过大的能耗。3 电厂集控运行汽轮机运行优化的有效手段 3.1 停机优化 为了能够切实提升电厂集控运行成效，要对汽轮机运行采取必要的优化手段，首先应当集中在汽轮机停机优化层面。当汽轮机处于停机状态时，其内部的各种部件将逐渐归零，进汽量将减少，主蒸汽阀将关闭。在这种情况下，气缸中部件的温度将下降。根据入口蒸汽参数的不同，汽轮机停机可进一步分为滑动参数停机和额定参数停机。针对于前者，对其做到科学合理运用，一方面有助于保障汽轮机运行效率，实现锅炉机组预热发电，在原有的基础上，能够切实规避停机下的热量浪费。另一方面当汽轮机为滑参数停机时，其内部的零件温度会下降，在此时实施维护检修作业有着有利条件。相比于滑参数停机来说，当汽轮机出现额定参数停机，会产生十分严重的热损耗问题，不利于汽轮机正常运行。3.2 密封系统优化 针对于电厂集控运行的汽轮机组优化，在汽轮机运行中，应特别注意热损失问题，以减少热损失，达到良好的节能效果。因此，优化密封系统非常重要。蒸汽轮机机组的关键部件是密封系统，它容易产生高热量消耗。在对其进行优化时，需要确保汽轮机的密封性能令人满意，这更有利于实现降低热耗的核心目标。在优化密封系统的过程中，有必要确保所采取的措施能够进一步提高汽轮机的密封效果，特别是在汽动给水泵紧急停机的情况下。仍然需要确保密封水回流通畅，并采取措施将油箱与水隔离，防止其进入水中，这不利于蒸汽驱动给水泵的稳定运行。进行汽轮机轴封系统优化时，则需对该系统的核心功能有着充分全面了解。此系统所承担的职责为，阻拦外界空气进入汽轮机，同时为避免汽轮机内部产生的高温高压蒸汽泄漏扩散到外部，有效减少蒸汽泄漏量和化学补水量，避免高能工质活动向低能级过渡。预进化密封技术在轴端汽封中的应用有助于增加机组的热功率并降低燃料消耗，从而降低发电厂集中控制运行的生产成本，创造出更为良好的经济效益。3.3 给水泵系统优化 电厂集中控制系统中汽轮机优化运行前使用的给水泵系统是通过恒速给水的电气方式实现的。这种给水方式虽然可以实现锅炉给水调节，但也会带来一定的问题。汽轮机发电机组在低负荷运行时，容易导致阀门节流损失增大，因此优化和改进给水泵系统至关重要。所采用的改进方法是相关技术人员遵循变速和平滑泵中国科技期刊数据库 工业 A-86-曲线的基本前提，优化给水泵系统的设计。不再使用传统的定速给水泵，而是用变速给水泵代替，它可以根据汽轮机的给水情况实现自动控制和调节，帮助汽轮机在低负荷下运行，减少能量损失，促进汽轮机运行的节能效果更加显著，提升电厂经济利润空间。除了要优化给水泵这一部件之外，对汽轮机其他零部件质量也要做到严格把控，杜绝使用质量不过关的零部件于汽轮机。对电厂汽轮机所开展的各项测试工作要严格遵守国家标准规范要求，尤其是汽轮机叶片测频与性能试验。建立健全汽轮机零部件管控机制，加大零部件市场调研力度，和高信誉的大厂家建立稳定的合作关系，及时高效地更换汽轮机故障零部件。3.4 给水温度提升 负责汽轮机运行优化改进的技术人员要充分全面地了解与掌握工程热力学知识，以此才有助于保障优化成效。当汽轮机处于运行状态下，为了确保其循环效率更为显著，则要有针对性地增强循环的初参数。电厂的热力循环系统是由汽轮机和锅炉两部分所组成，当给水温度不够合理化，则会直接影响汽轮机运行效率。实现汽轮机运行能源损耗降低目标，则要着重提升汽轮机给水温度，对高压加热系统做好相应调整。第一，在原有的基础上进一步加大对高压加热器的维护保养力度，在汽轮机进入正式运行之前，要由专门的人员负责检查高压加热器运行状态，保证其后续使用足够稳定，不会出现故障问题陷入瘫痪。第二，重视检查高压加热器的运行水位状况，因为高压加热器在运行时水位的变化会在一定程度上直接对热力循环系统的运行效益有着直接影响。因此，需由专门人员负责水位监测工作，最大程度上杜绝因水位没有处于合理范围而不利于电厂集控运行与汽轮机运行，埋下一定的安全隐患。3.5 配汽方式优化 汽轮机处于运行状态下时，以往传统的配汽方式在承受负荷作用的过程中会同步带来较高的热损耗问题，为了能够从根本上解决这一问题，对配汽方式优化可采取的手段为改进阀门调节方式。原来的阀门调节方式是单阀调节，改为三阀调节，变为单阀顺序阀单阀调节。该方法是优化汽轮机蒸汽分配方法的合理方法，确保其承载效果在合理范围内。在这个优化调整过程中，重要的是要注意调整阶段的力度。与三阀和单阀控制方法相比，当汽轮机负荷突然变化时，其所产生的能源消耗相对来说比较小，同时还可借助于系统荷载分担的方式来保障汽轮机运行效率。因为以往的调节方式会在突变的瞬间，增加汽轮机系统承载负荷，而造成汽轮机运行能源消耗上涨。重视调节级强度调整，是因为当其强度过大时，系统的调节效率则会相对来说表现较为低下。因为我国电厂应用汽轮机的时间相对来说较短，所以对其优化改进仍有一定的进步空间，优化汽轮机运行，要尤其重视其内部结构优化，防止因构件老化而不利于其正常运行。汽轮机正式启动前，通常所应用的启动方式为中高压缸联合启动，此方式会使缸内温度在短时间内快速上升，进而产生巨大的能源消耗量，所以要特别把控高压缸排气温度，得以帮助汽轮机启动过程中的蒸汽预定压力有所下降。3.6 做好汽轮机综合管控工作 强化汽轮机在电厂集控运行中所具备的功能作用，就应当有针对性地做好汽轮机综合管控工作，促使其可以长时间维持在安全高效的运行状态下。第一，运维部门要对电厂集控系统的运行状态进行深入分析，在此基础上着重把控汽轮机内部微处理器的控制成效，全方位地监管汽轮机内部各硬件运行状态，定期对其进行必要的维护保养工作4。第二，运维人员要注意观察汽轮机集控运行状态，立足于集控系统的整体性能表现采取强制性的维护处理手段，将对汽轮机的全面管理落实到位，进一步提高汽轮机整体操作流程的规范化程度。第三，要由专门的人员负责每间隔一定的时间期限对汽轮机开展系统化的维护检查工作，以便能够第一时间发现汽轮机的故障问题，采取相应的改进措施。电厂汽轮机的运行参数要一直维持在设计区间内，从源头上尽可能规避故障问题，以此更好地保证汽轮机运行效果。第四，电厂要成立专业的汽轮机运维部门，运维中国科技期刊数据库 工业 A-87-人员对汽轮机的运行要点有着全面了解，具备过硬的汽轮机维护技术，可以切实履行自身的维护职责。4 结论 综上所述，推进电厂的长远稳定发展，要正确看待汽轮机运行的故障问题，在此基础上采取相应的优化改进手段，确保汽轮机优化效果过关，运行优化主要集中在停机、密封系统、给水泵系统、给水温度及配汽方式几方面，促使汽轮机运行效率大幅提升，真正达成节能减耗的核心目标，满足电厂集控运行系统根本要求，创造出最大价值。参考文献 1袁旺.电厂集控运行汽轮机运行的优化措施J.江西省电机工程,2022(6):2.2周学宗.电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨J.中国石油和化工标准与质量,2021,41(10):48-49.3宋剑.电厂集控运行汽轮机运行优化措施分析J.应用能源技术,2021(02):4-6.4王文斌,王永明,王波,等.探索电厂集控运行中的汽轮机运行优化策略J.科技与创新,2020(19):122-123.