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　　一般的情況下，汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家將根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)行定-滑-定運(yùn)行曲線(xiàn)的設(shè)定，以便使汽輪機(jī)的運(yùn)行更具有經(jīng)濟(jì)性。但是，受到運(yùn)行磨損和設(shè)備安全差異等多種因素的影響，曲線(xiàn)的設(shè)定將出現(xiàn)偏差。因此，本文通過(guò)試驗(yàn)對(duì)汽輪機(jī)的定-滑-定運(yùn)行曲線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化，以便對(duì)600MW亞臨界發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)的節(jié)能優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行研究。

 

　　作為火力發(fā)電廠的三大主力設(shè)備之一，汽輪機(jī)的能耗效率問(wèn)題一直是企業(yè)節(jié)能研究的重點(diǎn)內(nèi)容。而600MW亞臨界發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)是煤電企業(yè)常用的設(shè)備，所以有必要對(duì)其展開(kāi)節(jié)能優(yōu)化試驗(yàn)，以便進(jìn)行煤電企業(yè)的節(jié)能降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，繼而促進(jìn)煤電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

 

　　1 600MW亞臨界發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)的節(jié)能優(yōu)化問(wèn)題1.1汽輪機(jī)的工作原理作為一種以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，汽輪機(jī)可以將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。而作為得到最廣泛應(yīng)用的原動(dòng)機(jī)，汽輪機(jī)具有單功率大、效率高、運(yùn)行穩(wěn)定和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。就目前來(lái)看，汽輪機(jī)主要由汽缸、轉(zhuǎn)子、葉柵、汽封、進(jìn)汽閥、軸承、油系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、滑銷(xiāo)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等多個(gè)部分組成。在工作的過(guò)程中，汽輪機(jī)將利用進(jìn)汽閥進(jìn)行具有一定能量的蒸汽流量的調(diào)節(jié)，從而滿(mǎn)足自身的功率需求。而在此基礎(chǔ)上，汽輪機(jī)將利用噴嘴葉柵將進(jìn)入汽缸的蒸汽熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，并將這些動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，從而利用蒸汽作用完成需要完成的任務(wù)。因此，從原理上來(lái)看，汽輪機(jī)是實(shí)現(xiàn)蒸汽內(nèi)能向轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)換的設(shè)備。

 

　　1.2 600MW亞臨界發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)總裝機(jī)容量為4*600MW的汽輪發(fā)電機(jī)組為中間再熱凝汽式亞臨界汽輪機(jī)，在火力發(fā)電行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)上，該汽輪機(jī)的通流部分由高、中、低壓缸三個(gè)部分組成，其中的高壓缸為單流和順流高壓缸。在工作的過(guò)程中，蒸汽將通過(guò)主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥進(jìn)入到高壓缸，而每個(gè)高壓缸都連有兩個(gè)高壓進(jìn)汽接管，并且每個(gè)高壓進(jìn)汽接管都配有三只壓力密封環(huán)，可以防止蒸汽的泄漏。在蒸汽進(jìn)入到蒸汽室后，將通過(guò)噴嘴組和沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)和壓力級(jí)從高壓缸下半部分排汽口進(jìn)入到鍋爐再熱器。而通過(guò)再熱器后，蒸汽則要進(jìn)入到中壓缸。4*600MW的汽輪發(fā)電機(jī)組的中壓缸為雙流對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，所以蒸汽進(jìn)入后將從兩側(cè)流經(jīng)壓力級(jí)，并最終從排汽口排出。在經(jīng)過(guò)連接管后，蒸汽則將進(jìn)入到低壓缸。而機(jī)組的低壓缸為反動(dòng)式雙流結(jié)構(gòu)，所以蒸汽將在通流部分的中部進(jìn)入，并分成兩路流入到排汽口，并最終進(jìn)入到凝汽器。此外，汽輪機(jī)本身具有四根轉(zhuǎn)子，分別為高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子和兩根低壓轉(zhuǎn)子。而四根轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速低于工作轉(zhuǎn)速，可以保證汽輪機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。

 

　　1.3汽輪機(jī)的節(jié)能優(yōu)化問(wèn)題就目前來(lái)看，汽輪機(jī)的運(yùn)行方式可以分成是滑壓運(yùn)行和定壓運(yùn)行。但是，在利用定壓運(yùn)行方式的情況下，系統(tǒng)存在著一定的節(jié)流損失。而將系統(tǒng)設(shè)定為滑壓運(yùn)行，則需要利用鍋爐進(jìn)行機(jī)組負(fù)荷的調(diào)整，繼而難以滿(mǎn)足電網(wǎng)的快速負(fù)荷要求。所以，大多數(shù)企業(yè)采用了負(fù)荷變壓運(yùn)行方式，既定-滑-定壓運(yùn)行方式，即在低負(fù)荷階段采用定壓運(yùn)行，在中負(fù)荷階段采用滑壓運(yùn)行，在高負(fù)荷階段采用定壓運(yùn)行，從而吸取兩種運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)。然而，就目前來(lái)看，汽輪機(jī)在順閥運(yùn)行時(shí)的效率比單閥運(yùn)行要高，但順閥運(yùn)行卻會(huì)出現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)增大、軸承溫度過(guò)高和上下缸溫差過(guò)大的問(wèn)題。從熱力循環(huán)理論對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)在滑壓運(yùn)行時(shí)，進(jìn)汽閥的節(jié)流損失將得到降低，而汽輪機(jī)高壓缸的焓降則將得到將少、循環(huán)熱效率降低，繼而造成了機(jī)組內(nèi)效率降低。因此，需要綜合考慮這些因素，并進(jìn)行合理的汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)，才能使機(jī)組運(yùn)行具有更高的經(jīng)濟(jì)性。

 

　　2汽輪機(jī)的節(jié)能優(yōu)化試驗(yàn)研究2.1試驗(yàn)方法汽輪機(jī)定-滑-定壓運(yùn)行曲線(xiàn)的不合理，將導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行存在一定的安全隱患，并且本身具有較高的熱耗，繼而不利于汽輪機(jī)的節(jié)能運(yùn)行。所以，需要在滿(mǎn)足安全要求的基礎(chǔ)上，重新進(jìn)行汽輪機(jī)定-滑-定壓運(yùn)行曲線(xiàn)的修正，繼而完成汽輪機(jī)的節(jié)能優(yōu)化。而在開(kāi)展這一節(jié)能優(yōu)化試驗(yàn)時(shí)，則主要需要在汽輪機(jī)相關(guān)系統(tǒng)、管道和設(shè)備上進(jìn)行在線(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)的安裝，并利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。在試驗(yàn)的過(guò)程中，需要進(jìn)行汽輪機(jī)在不同穩(wěn)定工況條件的熱耗值的計(jì)算。而利用"耗差分析"和"單耗分析"相結(jié)合的理論，則可以進(jìn)行不同方式下的汽輪機(jī)熱耗大小的計(jì)算，并進(jìn)行較小的熱耗值對(duì)應(yīng)的進(jìn)汽閥控制方式和汽輪機(jī)壓力的選取。在此基礎(chǔ)上，則可以進(jìn)行機(jī)組負(fù)荷與壓力的關(guān)系的計(jì)算，繼而確定最優(yōu)的定-滑-定壓運(yùn)行曲線(xiàn)。

 

　　2.2試驗(yàn)過(guò)程在開(kāi)始優(yōu)化試驗(yàn)之前，需要嚴(yán)格檢查和隔離汽機(jī)和鍋爐系統(tǒng)，并進(jìn)行鍋爐排污和疏放水的關(guān)閉和停止鍋爐吹灰，繼而在最大程度上進(jìn)行系統(tǒng)泄漏量的降低。此外，還要完成凝汽器的補(bǔ)水，同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)工況要求進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行方式和負(fù)荷的調(diào)整。在試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組要按原則性熱力系統(tǒng)方式運(yùn)行。而維持工況穩(wěn)定10分鐘后，則可以進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)50分鐘的數(shù)據(jù)的采集，并獲取參數(shù)的平均值。在試驗(yàn)時(shí)，可以將試驗(yàn)分成三個(gè)階段。第一階段，可以開(kāi)展600MW和458MW負(fù)荷的定壓運(yùn)行試驗(yàn)，并完成458MW的負(fù)荷下兩閥滑壓、三閥滑壓與負(fù)荷滑壓試驗(yàn)，以便確定機(jī)組在真空與額定主蒸汽壓力下的最高負(fù)荷。第二階段，可以先后完成420MW、360MW、300MW、540MW的4個(gè)負(fù)荷的定、滑壓試驗(yàn)。而在第三階段，則可以根據(jù)前兩個(gè)階段的試驗(yàn)結(jié)果開(kāi)展相應(yīng)的驗(yàn)證性試驗(yàn)。

 

　　2.3試驗(yàn)結(jié)果在進(jìn)行試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算時(shí)，需要分別進(jìn)行系統(tǒng)不明泄漏量、高壓加抽汽流量、熱耗和原始數(shù)據(jù)修正的計(jì)算。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析則可以發(fā)現(xiàn)，在第一階段兩閥滑壓機(jī)組最高負(fù)荷可達(dá)458MW。而在第二階段，機(jī)組負(fù)荷超過(guò)458MW時(shí)，采取三閥滑壓運(yùn)行則更加經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，機(jī)組在三閥滑壓、額定主蒸汽壓力下的負(fù)荷將達(dá)到583.7MW，而經(jīng)修正計(jì)算則負(fù)荷為583.2MW。而在根據(jù)數(shù)據(jù)繪制曲線(xiàn)時(shí)，則需要將580MW負(fù)荷順序閥定壓和三閥滑壓當(dāng)做是一個(gè)工況，將458MW負(fù)荷順序閥定和兩閥滑壓當(dāng)做是一個(gè)工況。根據(jù)曲線(xiàn)關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，在570MW、540MW和500MW三個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的運(yùn)行方式中，三閥滑壓運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。而在458MW和420MW兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)下，復(fù)合滑壓運(yùn)行方式最經(jīng)濟(jì)。此外，在360MW和300MW兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，兩閥滑壓運(yùn)行方式最經(jīng)濟(jì)。在對(duì)各工況的參數(shù)進(jìn)行修正后，則可以根據(jù)負(fù)荷、壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行零散數(shù)據(jù)點(diǎn)的連接，繼而得到定-滑-定壓運(yùn)行的優(yōu)化曲線(xiàn)。最終，在新的運(yùn)行曲線(xiàn)下，可以節(jié)省約1.8g/（kw*h）的煤耗。