電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化措施

李兆龍

摘要：隨著電廠運(yùn)行效率的不斷提升，對(duì)電廠管理也提出了更高的要求，為保證電廠經(jīng)濟(jì)效益的最大化，工作人員越來(lái)越注重電廠的機(jī)控運(yùn)行和機(jī)組的協(xié)調(diào)控制。電廠汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況，對(duì)電廠發(fā)電能力具有直接影響。汽輪機(jī)運(yùn)行質(zhì)量及效率可直接影響到電力資源供應(yīng)質(zhì)量及效率，需采用更加先進(jìn)的集控運(yùn)行手段，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。汽輪機(jī)作為電廠的核心設(shè)備之一，其運(yùn)行效率直接影響電廠的生產(chǎn)效率。根據(jù)汽輪機(jī)的組織結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理，分析電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，并在配汽方式、啟停、機(jī)組能力以及密封水系統(tǒng)等方面提出優(yōu)化改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：電廠集控;集控運(yùn)行;汽輪機(jī)運(yùn)行

引言

電能作為清潔能源之一，是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)成部分，與人們的日常生活以及社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)。近年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展，電能需求量不斷增加，促使電廠不斷革新技術(shù)、改進(jìn)設(shè)備，提升發(fā)電效率，以滿足社會(huì)用電需求。汽輪機(jī)自20世紀(jì)50年代應(yīng)用于電廠以來(lái)，至今已有70余年的歷史，極大提升了電廠的運(yùn)行效率。但是社會(huì)在不斷發(fā)展，技術(shù)也在不斷進(jìn)步，隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，需要電廠要保持高效率的電能輸出，就必須要對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，不斷提升汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)與效率，在降低能源的基礎(chǔ)上持續(xù)提升電廠發(fā)電量。

1電廠集控運(yùn)行系統(tǒng)概述

目前火力發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了集控運(yùn)行的管理目標(biāo)，電廠在運(yùn)行過(guò)程中所選擇的控制方式主要包括分級(jí)控制、綜合控制以及分散式控制3種方式。綜合控制方式也就是指電廠在運(yùn)行過(guò)程中以通信系統(tǒng)為主，通過(guò)與集控系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合建立出的全新管理模式;使用綜合控制方式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男矢?，而且能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)度，可以有效提高電廠運(yùn)行和機(jī)組管理的效率;分級(jí)控制方式主要是指機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，每一個(gè)系統(tǒng)都要建立一個(gè)管理層不同的系統(tǒng)，管理層具備獨(dú)立性又具備獨(dú)立性，又具備相互聯(lián)系性，這樣就能夠?qū)φ麄€(gè)電廠進(jìn)行有效的管理;使用分散式控制方式很容易受到系統(tǒng)運(yùn)行的影響，導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)故障，而且一旦出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)整個(gè)電廠的運(yùn)行效率產(chǎn)生極大的影響。

2電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)問(wèn)題

2.1汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)問(wèn)題

疏水系統(tǒng)是汽輪機(jī)內(nèi)部重要組成部分，在實(shí)際運(yùn)行期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)故障問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)綜合管理、維護(hù)工作要求更高。維護(hù)工作者無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)清理復(fù)雜的疏水系統(tǒng)，致使內(nèi)部故障問(wèn)題發(fā)生。同時(shí)，疏水系統(tǒng)的閥門(mén)處于長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)下，磨損較大，經(jīng)常出現(xiàn)泄露情況。如果汽輪機(jī)內(nèi)部水蒸氣泄漏，甚至擴(kuò)散到凝汽裝置中，會(huì)使凝汽裝置出現(xiàn)異常變化，汽輪機(jī)整體運(yùn)行效率降低。

2.2自動(dòng)化水平較差

隨著技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中融入了大量的自動(dòng)化裝置，以此來(lái)提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)化控制裝置應(yīng)用效率很低，甚至很多鍋爐并沒(méi)有引進(jìn)自控裝置，工作人員并不能完全掌握準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，很難及時(shí)調(diào)整鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)也會(huì)受到一定的限制，會(huì)進(jìn)一步出現(xiàn)能源浪費(fèi)的問(wèn)題。

2.3過(guò)熱汽溫系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題

當(dāng)電廠集控運(yùn)行時(shí)，其系統(tǒng)常常出現(xiàn)過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，過(guò)熱汽溫系統(tǒng)在控制過(guò)程中，電廠在生產(chǎn)時(shí)其所運(yùn)行的給水溫度、燃燒用的過(guò)量空氣、燃水比例等都會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱汽溫系統(tǒng)受到影響或干擾。根據(jù)這一狀況，電廠集控運(yùn)行技術(shù)的改進(jìn)需要將以上所帶來(lái)的干擾現(xiàn)象納入完善范圍中，并對(duì)電廠集控運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，從而合理設(shè)置電廠集控運(yùn)行的各項(xiàng)系統(tǒng)。

3電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化措施

3.1加強(qiáng)汽輪機(jī)綜合管控力度

為使汽輪機(jī)能夠在電廠集控運(yùn)行中發(fā)揮出重要作用，要加強(qiáng)汽輪機(jī)綜合管控力度，確保汽輪機(jī)能夠在電廠集控系統(tǒng)內(nèi)安全高效運(yùn)行。首先，相關(guān)管理部門(mén)應(yīng)當(dāng)細(xì)致分析集控運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，增強(qiáng)汽輪機(jī)內(nèi)部中心微處理器控制效果，確保汽輪機(jī)內(nèi)部硬件能夠取得到全面監(jiān)管與維護(hù);其次，在汽輪機(jī)集控運(yùn)行期間，需要對(duì)集控系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行強(qiáng)制維護(hù)處理，確保集控系統(tǒng)內(nèi)部的汽輪機(jī)能夠得到全面管理，使汽輪機(jī)操作流程更加規(guī)范;最后，注重對(duì)電廠集控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程把控，定期對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行維護(hù)與檢查，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)故障的及時(shí)高效處理。要求電廠內(nèi)部汽輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)需要時(shí)刻保持在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，從根本上降低系統(tǒng)故障問(wèn)題發(fā)生的幾率，從根本上提升集控系統(tǒng)中汽輪機(jī)運(yùn)行效果。

3.2更新汽輪機(jī)啟停方案

常規(guī)模式下，汽輪機(jī)的啟動(dòng)方式以高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式為主，啟動(dòng)過(guò)程包含鍋爐點(diǎn)火、暖管沖動(dòng)、轉(zhuǎn)子升速暖機(jī)、并列接帶負(fù)荷等;汽輪機(jī)的停機(jī)過(guò)程并非驟然完成，而是在一段時(shí)間內(nèi)，各部件的工作均會(huì)逐漸停止，進(jìn)汽量會(huì)逐漸降低，直至完全停止，最終關(guān)閉主汽門(mén)（各零部件的溫度也會(huì)隨之緩慢降低）。對(duì)汽輪機(jī)的啟停過(guò)程進(jìn)行梳理后，可將優(yōu)化的重點(diǎn)放在如下方面：（1）基于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中的損耗率、壽命、受熱變形情況、膨脹差值等，精確計(jì)算針對(duì)轉(zhuǎn)子的溫度和變化率，減小誤差;（2）進(jìn)入汽輪機(jī)的溫度變化率會(huì)隨著機(jī)組設(shè)備放熱系數(shù)的變化而變化，故將之控制在相對(duì)穩(wěn)定，能量浪費(fèi)幅度較小的范圍之內(nèi)，具備較高的可行性。

3.3配汽方式優(yōu)化

汽輪機(jī)采用復(fù)合型配汽方式，只有當(dāng)汽輪機(jī)處于高負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，才能保持較高的運(yùn)行效率和較低的能耗，但在汽輪機(jī)啟動(dòng)或者低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，損耗比較大，運(yùn)行效率不高。針對(duì)這種情況，可以考慮采用三閥式配汽方式，這種配汽方式不僅可以有效分擔(dān)運(yùn)行負(fù)荷，同時(shí)對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)要求相對(duì)較低，節(jié)能效果良好[3]。三閥式配汽方式下，無(wú)論汽輪機(jī)處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)還是低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，都能實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)，并且三閥式配汽方式流通性能良好，瞬間轉(zhuǎn)換效率較高，可以有效降低能耗。

3.4生產(chǎn)設(shè)備保護(hù)

電廠生產(chǎn)過(guò)程中的緊急保護(hù)系統(tǒng)的職能在于保障汽輪機(jī)組與工作人員的安全、降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。工作人員應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合系統(tǒng)功能特性的基礎(chǔ)上，將其與集控運(yùn)行與汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制方式配合起來(lái)，此舉可有效保護(hù)電廠的生產(chǎn)設(shè)備。當(dāng)集控運(yùn)行及汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制方式發(fā)揮作用時(shí)，在電廠生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下可及時(shí)關(guān)閉汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，此舉可有效縮小設(shè)備故障的影響范圍，后續(xù)的處理工作開(kāi)展難度也就會(huì)大大降低，在實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行中，緊急保護(hù)系統(tǒng)可幫助工作人員及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行工況，此舉可大大加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備保護(hù)措施的針對(duì)性。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前全球范圍內(nèi)能源緊張的背景下，電廠必須要不斷優(yōu)化設(shè)備、革新技術(shù)，以提升電廠的電能輸出效率?；跓崃W(xué)原理，新蒸汽參數(shù)越高、汽輪機(jī)排汽壓力越低，熱力循環(huán)的熱效率便會(huì)越高。圍繞此兩項(xiàng)原理對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行硬件改造，已經(jīng)獲得了成功。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)汽體動(dòng)力學(xué)方面的三維流動(dòng)理論、濕蒸汽雙相流動(dòng)理論;強(qiáng)度方面的有限元法;振動(dòng)方面的快速傅里葉轉(zhuǎn)換等理論，均可解決汽輪機(jī)優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程中面臨的材料制約問(wèn)題。當(dāng)單片的功率進(jìn)一步提升，汽輪機(jī)的效率也會(huì)隨之加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李偉統(tǒng)，閆妍，許波.探討電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化策略[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（36）：155-156.

[2]董文強(qiáng).火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組輔機(jī)運(yùn)行存在的問(wèn)題及優(yōu)化方法分析[J].大科技，2013（12）：74-75.

[3]張鴻飛.電廠集控運(yùn)行中汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化措施探討[J].電力系統(tǒng)裝備，2018（12）：255-256.