汽輪機(jī)性能分析及運(yùn)行特性分析

肖 斌

深圳南山熱電股份有限公司，廣東深圳 518052

1 汽輪機(jī)性能分析

1.1 對汽輪機(jī)的給水回?zé)嵯到y(tǒng)分析

該系統(tǒng)是把一部分蒸汽從汽輪機(jī)中抽出，并通過輸氣管道送達(dá)加熱器中，來對鍋爐給水進(jìn)行加熱，和之相對應(yīng)的熱力循環(huán)與熱力系統(tǒng)稱為回?zé)嵫h(huán)和回?zé)嵯到y(tǒng)。另外，在火電廠的汽輪機(jī)采用的回?zé)嵯到y(tǒng)最初主要是為增大機(jī)組的熱循環(huán)效率，避免冷源的過多損失，而實(shí)際運(yùn)行中，采用給水回?zé)峒訜幔捎谔岣吡私o水溫度，削弱了鍋爐受熱面和鍋爐換熱的熱量損失，這樣就很好地提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。

1.2 給水加熱系統(tǒng)——高壓加熱器

高壓加熱器的工作主要是依據(jù)熱力學(xué)第二定律，高壓加熱器都是表面式的加熱器，通過管子來作為傳導(dǎo)面，在通過汽輪機(jī)的抽汽進(jìn)入加熱器殼體，在汽輪機(jī)的管子中通過蒸汽凝結(jié)進(jìn)而來釋放熱量，蒸汽的放熱量通過傳熱面金屬管壁傳遞給管內(nèi)給水，進(jìn)而有效地增加了給水溫度。由于目前火電廠中大大采用了給水高壓加熱器，使得電廠的熱經(jīng)濟(jì)性得到了很大的提高，高壓加熱器的運(yùn)用能夠快速提高給水溫度，一方面能夠大幅減少難以逆轉(zhuǎn)的熱溫差損失，另一方面還能夠減少工質(zhì)在鍋爐中所吸收的熱量，這對燃料的節(jié)省，熱經(jīng)濟(jì)性的提升等都大有裨益。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，正常使用中若不使用高溫加熱器，電廠所發(fā)出的的電力往往要減少十分之一左右。

2 汽輪機(jī)的運(yùn)行特性

汽輪機(jī)不僅需要提供動(dòng)力，還需要提供熱量。運(yùn)行過程中，當(dāng)熱負(fù)荷變大時(shí)，抽汽壓力減小，要通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器，關(guān)小抽汽調(diào)節(jié)閥。經(jīng)過調(diào)節(jié)之后，低壓段的功率降低，而高壓段的功率增高，兩者相互抵消，汽輪機(jī)的功率依舊不會(huì)發(fā)生太大改變，但提供熱量的抽汽量則會(huì)增加。總體而言，抽汽式汽輪機(jī)的運(yùn)行，就是通過控制調(diào)壓器和調(diào)速器以改變高壓和低壓兩段的旋轉(zhuǎn)隔板（或調(diào)節(jié)閥），以保證工業(yè)使用中電負(fù)荷和熱負(fù)荷的使用需要。

2.1 汽輪機(jī)的振動(dòng)

汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，一般采用振動(dòng)監(jiān)測的方法來保障汽輪機(jī)的穩(wěn)定性，現(xiàn)在很多機(jī)械設(shè)備都采用了該方法，尤其是在機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行方面。為保證全面掌控汽輪機(jī)的振動(dòng)特性，一般情況下都在汽輪機(jī)軸承的一垂直半面上沿徑向安裝兩個(gè)非接觸式傳感器，該兩個(gè)測點(diǎn)在位置上應(yīng)相隔90°。TSI 監(jiān)測是汽輪機(jī)振動(dòng)檢測中的重要部分，改監(jiān)測自身是不帶保護(hù)的，它通過對采集到的信號(hào)進(jìn)行有效的處理，然后通過具體需要，將收集到的信號(hào)發(fā)送到DEH 或ETS，該功能非常有效地實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的監(jiān)測與保護(hù)功能。在汽輪機(jī)振動(dòng)過程中，振動(dòng)檢測處j。

2.2 DEH 的運(yùn)行

調(diào)速系統(tǒng)是汽輪運(yùn)行的重中之重，對于個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，相同一致的是汽輪機(jī)的開度，調(diào)節(jié)的部分，而產(chǎn)生區(qū)別的則是調(diào)節(jié)品質(zhì)和調(diào)節(jié)方式等方面的差異?？梢哉f，機(jī)組的穩(wěn)定性和安全性很大程度上由汽輪機(jī)的控制方式和調(diào)節(jié)方式?jīng)Q定著。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能就是通過改變調(diào)節(jié)閥的開度來修正汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。具體的調(diào)節(jié)原理如下：

式中：J 一汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.m.s2)；

w-轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度(s-1) MT 一汽輪機(jī)蒸汽轉(zhuǎn)矩(N.m)；

MG-發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩(N.m) Mf 一各種阻力矩(N.m)。

2.3 汽輪機(jī)的控制

2.3.1 汽輪機(jī)控制的操作性

汽輪機(jī)的啟動(dòng)是汽輪機(jī)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于啟動(dòng)過程，經(jīng)過一系列的控制設(shè)計(jì)后，共振區(qū)內(nèi)，基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)速率提升的目標(biāo)，當(dāng)運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)后，會(huì)以設(shè)定速度沖過共振區(qū)，最大程度上減小了人為操作過慢所帶來的弊端。

2.3.2 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)化

汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，其控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平的高低會(huì)對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性產(chǎn)生影響，為了提高這一方面的效益，現(xiàn)今的火電廠大都采用了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，合理地將汽輪機(jī)與鍋爐燃燒連到了一起，有效縮減了汽輪機(jī)控制的中間環(huán)節(jié)，形成了單一的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大大增強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，也節(jié)省了大量的人力。

2.4 汽輪機(jī)的真空調(diào)節(jié)性

汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，凝汽管、抽氣管或真空泵存在故障、冷卻水進(jìn)水溫度過高等原因常常導(dǎo)致真空降低的情況，而要想從根本上解決這一危害，就必須采取適當(dāng)?shù)恼婵諊?yán)密性調(diào)節(jié)措施。一方面，要加強(qiáng)凝汽器安裝過程中的檢查，保證冷卻管漲口完好、空冷區(qū)剝殼不漏焊。為避免熱負(fù)荷過高，可將疏水系統(tǒng)加分流管道及閥門或者直接接至電廠的疏水?dāng)U容器上。另一方面，要加強(qiáng)供水設(shè)備的維護(hù)，合理調(diào)整流量和水速。必要情況下可以啟用工業(yè)水泵，采取兩循環(huán)泵配置一臺(tái)工業(yè)水泵的運(yùn)行方式提高循環(huán)水量。

2.5 汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

汽輪機(jī)火電機(jī)組的運(yùn)行有3 種方式，第一，傳統(tǒng)的滑壓運(yùn)行，在任何負(fù)荷的情況下，全開所有的調(diào)節(jié)閥門，使部分負(fù)荷下節(jié)流損失最小，換言之，即通過調(diào)節(jié)主汽壓力來調(diào)節(jié)負(fù)荷。第二，調(diào)節(jié)閥門不開足，保持一定開度滑壓運(yùn)行。第三，一部分調(diào)節(jié)閥門全關(guān)，一部分則全開，這種滑壓運(yùn)行方式既能維持一定的主汽壓力，也能滿足進(jìn)汽量的要求。這三種運(yùn)行方式中，第一三兩種運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)性較高，第二種會(huì)帶來節(jié)流損失，經(jīng)濟(jì)性低，很少采用。

3 結(jié)論

總體而言，現(xiàn)代汽輪機(jī)的運(yùn)行性能、運(yùn)行效率較以往都有了很大的提升，隨著技術(shù)水平的逐漸深入，未來汽輪機(jī)的發(fā)展必然會(huì)朝著大型汽輪機(jī)組的方向前進(jìn)，當(dāng)下，熱電廠要想提高汽輪機(jī)的熱效率，就必須充分考慮其運(yùn)行性能、運(yùn)行特性，通過采取回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)等方式不斷提高生產(chǎn)效益。

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