发电厂汽轮机组运行效率的优化

朱静松

摘要：汽轮机组运行效率不仅关系到发电质量和发电厂的经济效益，也影响着汽轮机组本身的使用寿命。由于汽轮机组的组成结构较为复杂，影响其运行效率的因素也是多种多样。根据发电厂汽轮机的检修、养护经验来看，汽轮机自身性能与质量问题，凝汽器真空密封效果，以及辅助系统运行工况等，对于汽轮机组运行效率会产生较为明显的影响。因此，发电厂的工作人员，无论是在常规检查、养护，还是进行运行效率优化时，都可以从这几方面着手，维护发电厂的经济效益，延长汽轮机组的使用寿命。

关键词：发电厂;汽轮机组;运行效率;辅助系统

引言：在发电厂转型与改革的过程中，淘汰落后设备、提升运行效率，能够让发电厂进一步提高市场竞争力、增加经营效益。汽轮机组是发电厂的重要资产、核心设备，在运行一定的年限之后，汽轮机组因为自身的老化，或是技术落后等各种原因，会出现运行效率降低，能源消耗增加的情况。为此，发电厂一方面要加强设备的日常养护、检修，避免汽轮机组出现严重事故;另一方面还要通过技术创新、局部改良，让汽轮机组以更低能耗、更高效率运行，为发电厂带来更多的效益。

一、影响发电厂汽轮机组运行效率的因素

1、汽轮机自身的性能与参数

当前许多发电厂正在投入使用的汽轮机，存在高压缸的实际排气量，明显超出额定值的情况。当汽轮机高负荷运行时，大量的热能消散到空气中，造成了热能浪费，使得汽轮机高压缸的实际运行效率达不到标准值。还有就是汽轮机因为制造质量，或是后期老化、磨损等原因，气密间隙远远超出最大允许范围，在运行过程中因为气密性差，出现了漏气的现象。在泄露部位，也会造成能量的过度消耗，导致汽轮机的运行效率受到干扰。一些日常维护不到位的发电厂汽轮机，气缸阀门处的塑料或橡胶垫圈因为磨损严重失去减震作用，气缸阀门出现明显振动，不仅对汽轮机的运行效率造成影响，也产生了较高的安全隐患。

2、凝汽器真空

在发电厂的整个汽轮机组系统中，凝汽器的功能是将排放的高温蒸汽进行冷却，并凝结成水，然后将这部分水利用水泵抽出，重新作为锅炉供水实现循环利用。从具体组成上来看，凝汽器又可以分成空气系统、循环水系统、轴封系统等。凝汽器真空不足是造成汽轮机组運行效率降低的重要原因。例如，因为密封不良，循环水蒸发导致循环水系统内剩余水量低于标准。这时凝汽器的热负荷会明显升高，消耗过多的能源，并造成机组运行效率降低。研究发现，汽轮机组在相同的工作状态下，若循环水系统的水量足够，冷却水的温度维持在25-30℃;循环水系统的水量每降低10%，则冷却水的温度升高3-5℃。

3、辅助系统性能

目前，发电厂汽轮机系统的机组轴封系统的热经济性普遍较高，然而发电厂汽轮机系统的机组轴封系统仍然存在一些问题。发电厂汽轮机系统的轴封系统相对简单会导致电厂汽轮机组在启动阶段和停机阶段的轴封压力降低，同时在发电厂汽轮机系统运行过程中，汽轮机高压轴封的气密性较差会导致汽轮机在运行过程中出现大量蒸汽泄漏，降低发电厂整个汽轮机系统的运行效率。

二、发电厂汽轮机组运行效率的优化

1、汽轮机本身的优化

对于新建发电厂，或是需要更换汽轮机的情况，在安装发电机前，需要对发电机本身的质量进行严格把关，做好调试并且确定各项运行参数符合设计要求后，再进行安装、运行。另外，在汽轮机投入使用后，也需要做好设备运行工况和实时参数的监测。例如将气体流量传感器安装于高压缸的排气口，若监测到实际排气量超出标准值，则触发蜂鸣器进行报警。然后技术人员及时进行问题处理，保证了汽轮机的稳定和高效运行。另外，还要每隔一段时间进行一次汽轮机的密封性检查，若气密间隙位置发生漏气，需要及时更换设备。适当提升主汽压力，也是一种优化运行效率的有效手段。考虑到主汽压力提升后，可能会引起阀门振动。可以选择用顺序阀替换普通阀门，既能够提升汽轮机的运行效率，又保证了运行安全。

2、凝汽器真空优化

（1）       循环水泵运行优化

循环水泵在使用一段时间后，容易出现密封不严，进而导致循环水渗漏、循环水量减少的问题。在日常检修时，要注意观察循环水泵是否有漏水情况，保证密封效果。另外，还要考虑到循环水泵运行环境带来的影响。例如夏季外界温度经常会超过30℃，此时循环水的温度也会有所上升。因此，进入夏季后，应当适当补充循环水，将实际水量控制在标准水量的110%-120%左右，可以有效降低水温，减轻凝汽器的热负荷。

（2）       保证真空密封效果

凝汽器的真空系统出现漏气后，在负压力作用下，外界的空气会进入到真空泵内部。空气越多，则凝汽器的汽车热阻越大。尤其是在冬季低温环境下，凝汽器端差可以达到20℃甚至更高。除了会影响汽轮机运行效率外，也会引发严重的安全风险，甚至是出现安全事故。可以采取以下优化措施：优化循环泵运行方式，在常规负荷下采取低速、高速循环泵搭配运行的方式;在高负荷下采取双循环泵高速运行的方式。这样就可以汽轮机组运行负荷灵活调节水温，提高对温差的控制效果，可以改善汽轮机运行效率。

3、辅助系统优化

以往发电厂汽轮机组系统中，轴封压力调控装置为机械式，由于其运行环境比较恶劣，在使用一段时间后机械部件容易产生故障，轴封控制效果不理想，甚至会给运行维护人员的安全构成威胁。因此，在辅助系统优化中，要运用现代数字化控制系统，代替机械式控制装置，并在新的轴封系统中增加一些电子式测量装置，实现对压力信号的灵敏检测，进而根据轴封平衡管压力的变化情况，实时调整电动调节阀，让轴封蒸汽压力始终维持在稳定状态，保证了汽轮机组的稳定、安全和高效运行。优化后的轴封系统如图1所示。

结语：在发电厂技术与设备革新中，进一步提升汽轮机组运行效率是一项重要内容。除了汽轮机自身的工作性能、运行状态外，凝汽器的密封效果、轴封系统的运行方式等，也都是影响汽轮机组运行效率的重要因素。为此，发电厂的技术人员要从这几个重点方面着手，对汽轮机组进行优化调整。一方面做好设备的动态监测，另一方面选用新技术、新设备进行改良，让汽轮机组以更高效率和更加稳定运行。

参考文献：

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