汽轮机及其热力系统性能分析与优化

汽轮机及其热力系统性能分析与优化

田冰

华能烟台八角热电有限公司  264006

摘要：汽轮机主要是将蒸汽的能量逐渐转化为机械功能的旋转式动力机械，也正是因为其特性又被成为蒸汽透平。随着时代的发展，汽轮机的应用也更为广泛，所发挥的作用日渐突出。而其中尤其需要注重并予以高度重视的便是其热力系统的性能，探究更好的促进方式。基于此，本文就汽轮机及其热力系统性能分析与优化进行探索，希望可以为汽轮机热力系统性能优化提供借鉴。

关键词：汽轮机；热力系统；性能分析；优化

1 前言

为了切实的保障实现节能减排的目的，需要提高循环水泵在运行期间发电、水泵二者之间的功率差值，从而降低污染物的排放。在发电期间，需要对机组进行及时的调整和改良，而汽轮机作为整个机组的重要构成部分，其性能会对机组产生较大的影响，从而进一步的影响发电工作。所以需要加强对汽轮机及其热力系统性能的了解，便于顺利进行发电工作。

2 汽轮机本体的热力性能

在汽轮机运行的过程当中往往伴随着大量的能量消耗，那么在实际计算的过程中就要根据汽轮机自热应力大小，来对汽轮机组进行启动和停止时的转速和负荷率的变化进行计算，其主要特点就是在控制的过程当中需要进行大量的计算。热耗率是衡量汽轮机本体热力性能的指标，通过全面热力实验便可以得到。从整体的计算方法可以得出，热耗率在计算的过程中需要进行一类系统修正，主要就是根据系统质量和能量的平衡通过迭代计算的方式将实验系统修正到适当的条件当中。而在修正的过程当中所主要包含的内容就是：给水流量等于试验时主蒸汽流量;还有就是出水容器水位变化要为零;在进行第一次修正之后还需要对其进行第二次参数的修正，对试验时所用到的汽轮机运行参数偏离设计值的情况，进行一个参数修正。通过这两方面的修正措施，可以知道热耗率就是在额定的工况之下衡量汽轮机经济的指标。

3 汽轮机热力系统性能的影响因素

外部因素，一般是指汽轮机在进入正常运行后的外界环境影响，包括温度、湿度等。汽轮机的正常运行需要外界温度处于适宜范围内，一旦温度超过或低于适宜范围就会对汽轮机的各项性能产生不同程度的影响。而负荷因素主要是指在汽轮机运行期间，如果负荷过大会致使其承受的压力上涨，使得汽轮机无法进行正常运转。自身因素则包括汽轮机运行期间的散热和其他各项运行效率等，在运行过程中，汽轮机会不断产生热量，如果热量过多会使得附近温度的上升，同时对其热力系统的性能产生影响。在此期间，进行有效的散热可以在较短的时间内将热量散发，降低对汽轮机的耗损并延长使用期限。除了上述几点外，会对热力系统性能造成影响的还包括运行因素，也就是在汽轮机运行期间对其造成影响的各种因素，如：滑压曲线等。在汽轮机的应用中，每一项因素都会对其热力系统性能产生不同的影响，为了保证运行的良好，需要对热力系统进行不断地强化。

4 汽轮机热力性能系统的优化

4.1对运行环境进行检测

如果想对热力系统性能进行优化，首先应该全面的检测外部环境，确定外部环境是否符合汽轮机正常运行的要求。如果外部环境出现变化则必须要做出相应的调整，从而确保不会对汽轮机的顺利运行造成不良影响。如果检测结果显示外部温度过高，则需要马上进行降温。在检测过程中还需要检查所处环境的湿度，确保汽轮机处于适宜湿度的环境下。外部环境的检测主要是对负荷压力做出检测，在汽轮机运行期间，如果负荷超过规定限度，则汽轮机会进入超负荷运行状态，影响汽轮机的使用期限。所以需要对负荷压力进行有效的控制，使得热力系统的性能得到充分的发挥。

4.2增强自身能效

在优化汽轮机的热力性能时可以增强汽轮机自身的能效，在增强自身能效时需要从以下几个方面入手：首先需要加大对汽轮机生产技术的创新，完善生产技术，提升汽轮机整体的性能，保证热力性能系统的正常应用。其次需要定期对汽轮机进行检修，检查汽轮机在使用时是否存在一定的隐患，这样能够增强汽轮机的使用寿命。最后在增强汽轮机自身的能效时需要挖掘潜能，如汽轮机轴封的间隙如果过大的话，则会导致系统运行的过程中出现漏气的情况，从而使得汽轮机的性能受到影响。凝汽器真空系统的严密性差或者真空泵运行效果差，这些问题都会影响燃煤火电机组的排汽真空，并最终影响到汽轮机的耗电情况。因此需要对这些问题进行控制，通过控制发掘汽轮机的潜能，增强汽轮机的能效。

4.3营造适宜的运行环境

对汽轮机热力系统的性能进行充分的优化，还可以通过对运行环境的完善来实现。首先，确定适宜的运行参数。在确定运行参数时必须要对各种不同的因素进行综合考虑，如温度、负荷，进行全面细致的考虑后可以有效的保障运行参数符合规定要求。其次还需要严格的控制各项运行参数，因为运行参数会在不同因素的作用下出现变化，一旦参数出现偏移必须要及时的做出相应的调整。另外，还应该降低应用减温喷水的次数。虽然减温喷水会在一定程度上起到降低温度的作用，但是导致湿度的增加，所以应该尽量利用其他方式对运行温度进行控制。

4.4汽机本体改进

4.4.1改进冷却蒸汽管

目前在部分汽轮机中，高中压缸间所配置冷却蒸汽管难以发挥预期作用，配置与否并不会对汽轮机热力系统性能造成明显影响，且导致系统运行能耗有所提升。因此，在汽轮机设备生产设计环节，可选择取消高中压缸间所配置的冷却蒸汽管，以此降低工质能量损失。同时，也将改善上下缸运行温差。

4.4.2阻汽片间隙改进

在汽轮机高压缸内外缸夹层处，配有阻汽片与档汽环，负责控制夹层部位蒸汽流动。但部分汽轮机的阻汽片间隙参数不合理，对汽轮机性能造成影响。因此，应将阻汽片上下波动区间控制在0.5mm范围内、间隙大小控制在4mm内。

4.4.3汽封间隙改进

将汽轮机调节级动叶的叶顶以及叶根汽封间隙大小由2.5mm调整至1.2mm左右，这将有效改善汽轮机调节级的工作效率。但与此同时，也将加大动静摩擦运行故障的出现概率。因此，应针对性采取有效改进措施。

4.5疏水系统改进

4.5.1蒸汽管疏水设备改进

取消配置主蒸汽管母管处分布的疏水管，并将主蒸汽管门前、中压导管、再热蒸汽管等处所设置疏水设备进行合并处理。对合并改进措施的执行，将在保证汽轮机设备整体性能质量的基础上，将疏水阀装置总数量控制在合理范围内，有效减少阀门内漏所造成的热能损耗量。但对汽轮机设备的防水性能提出了更高的要求，应采取防水措施。

4.5.2配置自动疏水器

企业可选择在汽轮机热力系统中配置自动疏水器装置，自动化开展备用管道以及暖管疏水作业。在优化提升汽轮机热力系统性能的同时，预防工质泄漏问题的出现、有效抑制蒸汽损失，并将疏水器工作温度与系统运行环境温度保持一致。

4.5.3改进疏水管道

结合汽轮机热力系统运行情况，取消配置多余或无效的疏水管道，针对效能较低的管道，可选择将其进行合并处理；基于凝汽器高能级疏水管道，对低能级管段进行引导，实现管道再利用目的；增加一定数量的手动隔离阀装置。

4.6轴封系统改进

对轴封系统的改进，一方面适当扩大轴封加热器装置的面积，确保装置具有承受较大负压的性能。在条件允许前提下，也可对轴封溢流管的面积进行扩增。另一方面，更换布莱登汽封，其具有磨损程度低、启停张开间隙高、经济性好等优势。常见汽封改进位置为高压缸前、中压平衡盘、高压排汽平衡盘等区域。

5 结语

综上所述，汽轮机组的运行环境较为复杂，汽轮机热力系统性能与企业的经济效益、发电效率息息相关。因此，企业应做好汽轮机组调研工作，灵活采取以上优化管理措施，营造良好、稳定的汽轮机组运行环境。同时，深入了解汽轮机组的构造特征与性能参数，针对性开展汽轮机组优化改进工作，从根本上改善汽轮机热力系统性能。

参考文献

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