火电厂汽轮机的优化运行策略探讨

摘 要：汽轮机为火电厂生产系统中重要组成设备，为生产系统中锅炉传递的蒸汽转换为机械能，满足系统运行需求。但是因为火电厂生产环境的特殊性，设备在运行过程中很容易受外界因素的影响，经常会出现运行故障，而影响生产效率。因此需要从实际出发，结合汽轮机运行特点，确定运行优化方向与要点，基于此选择合适的措施进行优化。本文就火电厂汽轮机运行优化措施进行了简要分析。

关键词：火电厂；汽轮机；运行优化

为满足社会生产生活用电需求，火电厂机组容量不断增加，相应的生产系统在运行时将要面临更大的荷载压力，如果还是用传统的方式进行管理，势必会影响生产效率。汽轮机作为火电厂生产系统的重要组成部分，为提高其运行稳定性与可靠性，需要结合其结构特点，对其各子系统进行优化，降低各项因素的影响，减少各类故障的产生，提高设备运行综合效率。

1 火电厂汽轮机运行原理分析

汽轮机为旋转式动力机械，能够利用环形配置喷嘴与动叶将锅炉系统产生的蒸汽热能转化为机械能，设备运行过程中，可以利用多种方式来实现能量的转化，相应的不同方设备运行原理也存在一定差异。火电厂生产常用汽轮机主要包括单级汽轮机与多级汽轮机两种，而以蒸汽能量值为依据则可以划分为速度级、反动级与冲动级三种。其中，速度级运行时通过两列动叶，多次对蒸汽在喷嘴处膨胀动能进行利用。反动级蒸汽膨胀位置为动叶与静叶流道，促进蒸汽动叶流道速度加快，具有更高的流动性能。冲动级运行时，蒸汽在喷嘴位置膨胀，使得喷嘴流道截面积减小，流动速度加快。对于三种形式，在处于相同运行条件时，双列速度级中6～8个反动级与3～4个冲动级做功相等。为提高汽轮机运行效率，在设计生产系统时，尽量不要选择多级汽轮机，在蒸汽等熵焓降大于一般冲动级或者反动级所能利用限度情况下，应选择一个速度级。

2 火电厂汽轮机运行优化要点分析

2.1 给水泵优化

给水泵多采用定速给水运行方式，通过锅炉给水阀门的调节，来满足生产给水要求。但是在实际生产过程中，此种给水调节存在一定不足，尤其是设备处于低负荷运行状态时，会产生较大的节流损失。因此在对给水泵进行优化时，需要就原有运行调节方式进行完善，采取变动转速、平移泵特性曲线来进行优化。可以不必通过调节阀来调节给水量，即便是在低负荷状态，也可以高效运行，有利于提高气动泵组运行经济性。以电动液力耦合式给水泵为例，可以进行变频优化，设置两组给水泵设备，生产时一组变频运行，而另一组工频备用。一旦设备运行出现故障，便可以启动工频备用泵，既可以提高机组运行可靠性，同时也可以降低优化成本，具有更高的节能效果。

2.2 回热加热器优化

回热加热器是维持火电厂生产机组正常运行的重要保障，为提高生产系统运行综合效率，需要对其进行优化。对汽轮机进行优化后，各级抽汽间会存在能级的差别，其中抽汽压力越高则改级抽汽返回汽轮机时做功越多，能级越高。汽轮机回热系统主要负责增强抽汽在汽油机内做功效率，在对其进行优化时，需要将重点放在上端差、下端差以及抽汽压损变化上。对原有系统进行更新，来提高汽轮机运行可靠性。

2.3 油封系统优化

汽轮机轴端油封系统也可以称之为汽轮机轴封，能够避免外界环境中空气进入到汽轮机内部，导致空气与内部蒸汽混合，影响汽轮机运行效率。通过对油封系统的优化，来提高其密封效果，减少蒸汽泄露量，控制化学补水量，并能够避免高能位工作介质向低能位流动。汽轮机油封系统运行时很容易受各因素影响而性能降低，结合其易受损特点，需要采取措施进行优化，来降低因质量缺陷产生的漏损失。近年来火电厂汽轮机密封技术不断更新，选择时应基于实际需求，确保可以提高机组热效率，控制系统运行能耗，提高生产经济性。

2.4 凝汽器真空抽气系统优化

火电厂生产过程中，凝汽器真空抽气系统经常会因为各项因素出现运行故障，其作为生产机组的重要部分，一旦出现故障，势必会影响整体生产效率。最为常见的即系统漏气量过大，使得系统在短时间内出现水环真空泵过载问题，对机组产生损坏。在进行优化时，可以选择用内部真空保持法，即通过凝结器来保证凝汽器内部维持真空状态，控制系统漏气量。通过对此系统的优化，可以进一步提高电厂热力循环效率。

3 火电厂汽轮机组控制系统优化分析

3.1 控制系统优化

3.1.1 机炉协调优化

大部分火电厂单元机组被控对象包括锅炉和汽轮机，且相互间存在密切联系。两部分均为电厂生产系统重要组成部分，其中锅炉具有蓄热能力的大惯性环节，汽轮机则具有很快的负荷影响速度，控制系统内两部分关系相互制约，而外部负荷特性与内部参数运行稳定性存在一定矛盾。为提高汽轮机运行效率，可以对机炉协调优化控制研究，利用自适应控制、学习控制以及模糊控制等方法，对系统控制进行优化，具有良好的实用效果。

3.1.2 主蒸汽温度优化

锅炉主蒸汽温度为衡量汽轮机运行效率的重要参数之一，生产时要求严格控制偏差，但是一般在多种因素的影响下，主政企网恩度调节对象动态特性会具有一定的惯性与延迟。在对其进行优化时，可以选择串级调节系统，来消除减温水干扰。同时也可以增加负荷前馈信号来提高负响应速度。以缩小主蒸汽温度偏差为目的，可以利用系统辨识法来确定控制对象数学模型，然后利用预估器补偿，降低各项扰动因素的影响。

3.2 设备管理优化

设备管理系统的优化，可以提高火电厂对汽轮机的管理效率，降低各项故障的发生。第一，故障维护。为管理系统的基础，需要对传统管理意识进行更新，并不是设备能够正常运行就不需要维护，而是要采取措施对汽轮机机组进行定期维护，利用先进的故障诊断技术检测设备是否存在故障隐患。故障维护具有一定的被动性，往往在设备故障后才采取措施进行处理，控制影响范围，争取在最短的时间内解决问题。第二，周期性维护。即根据实际生产目标，与汽轮机运行状态为依据，编制合理的管理方案，确定设备维护周期。无论设备是否出现故障，均对其进行停机维护。另外，也可以根据设备运行作业时间来确定维护方案，在达到最大运行时间限度后，对其进行维护保养。第三，工况性管理。为一种预防性维护管理措施，同时也是最高级的管理方法，在生产过程中对汽轮机各项性能指标进行检测与评估，并以设计的数学模型为依据，通过专业分析、计算与估测，确定维修时间与方法。

3.3 设备运行优化

即以汽轮机运行实际状态为依据，来确定优化措施。例如能量管理方法，主要用于电厂多台汽轮机组间负荷合理分配。在生产过程中系统根据电网与中调负荷指令，综合分析各机组功能性能与运行效率等，以分析结果为依据来发布各台机组对应的负荷指令，确保火电厂汽轮机组能够维持在综合效率最高的运行状态。其中，需要利用计算机软件对各汽轮机组实时运行参数进行分析比较，确定各设备与系统是否维持在最佳运行状态，得出实际数值与计算数值偏差，并对负荷分配方案进行适当的调整，提高生产效率。

4 结语

以提高汽轮机运行综合效率为目的，火电厂需要结合自身实际生产现状与需求，对各项影响因素进行综合分析，针对现存不足进行优化。并对管理系统进行完善，掌握汽轮机组实时运行状态，便于随时调整生产方案，将设备运行效率维持在最佳状态，提高火电厂生产效果。在对火电厂汽轮机进行运行优化研究时，需要结合机组容量不断增加的事实，在传统技术与系统上进行完善。

参考文献：

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