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汽轮机性能分析及运行特性分析

作者: 肖斌

  摘 要 汽轮机是能够将蒸汽热能转化成机械功的外燃回转式机械,它的主要运行功能就是对来自锅炉的蒸汽进行处理,使之转化成其他形式的能量。汽轮机在人们日常生产中的应用十分广泛,例如压缩机、船舶螺旋桨等机器的工作都需要汽轮机的驱动。本文依据笔者的个人经验,就抽气式汽轮机的性能和运行特性方面作简要的阐述。
  关键字 汽轮机;性能;运行特性
  中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)109-0083-02
  1 汽轮机性能分析
  1.1 对汽轮机的给水回热系统分析
  该系统是把一部分蒸汽从汽轮机中抽出,并通过输气管道送达加热器中,来对锅炉给水进行加热,和之相对应的热力循环与热力系统称为回热循环和回热系统。另外,在火电厂的汽轮机采用的回热系统最初主要是为增大机组的热循环效率,避免冷源的过多损失,而实际运行中,采用给水回热加热,由于提高了给水温度,削弱了锅炉受热面和锅炉换热的热量损失,这样就很好地提高了设备运行的可靠性与经济性。
  1.2 给水加热系统——高压加热器
  高压加热器的工作主要是依据热力学第二定律,高压加热器都是表面式的加热器,通过管子来作为传导面,在通过汽轮机的抽汽进入加热器壳体,在汽轮机的管子中通过蒸汽凝结进而来释放热量,蒸汽的放热量通过传热面金属管壁传递给管内给水,进而有效地增加了给水温度。由于目前火电厂中大大采用了给水高压加热器,使得电厂的热经济性得到了很大的提高,高压加热器的运用能够快速提高给水温度,一方面能够大幅减少难以逆转的热温差损失,另一方面还能够减少工质在锅炉中所吸收的热量,这对燃料的节省,热经济性的提升等都大有裨益。根据相关数据显示,正常使用中若不使用高温加热器,电厂所发出的的电力往往要减少十分之一左右。
  2 汽轮机的运行特性
  汽轮机不仅需要提供动力,还需要提供热量。运行过程中,当热负荷变大时,抽汽压力减小,要通过调节调压器,关小抽汽调节阀。经过调节之后,低压段的功率降低,而高压段的功率增高,两者相互抵消,汽轮机的功率依旧不会发生太大改变,但提供热量的抽汽量则会增加。总体而言,抽汽式汽轮机的运行,就是通过控制调压器和调速器以改变高压和低压两段的旋转隔板(或调节阀),以保证工业使用中电负荷和热负荷的使用需要。
  2.1 汽轮机的振动
  汽轮机运行过程中,一般采用振动监测的方法来保障汽轮机的稳定性,现在很多机械设备都采用了该方法,尤其是在机组启动运行方面。为保证全面掌控汽轮机的振动特性,一般情况下都在汽轮机轴承的一垂直半面上沿径向安装两个非接触式传感器,该两个测点在位置上应相隔90°。TSI监测是汽轮机振动检测中的重要部分,改监测自身是不带保护的,它通过对采集到的信号进行有效的处理,然后通过具体需要,将收集到的信号发送到DEH或ETS,该功能非常有效地实现汽轮机的监测与保护功能。在汽轮机振动过程中,振动检测处j。
  2.2 DEH的运行
  调速系统是汽轮运行的重中之重,对于个调节系统来说,相同一致的是汽轮机的开度,调节的部分,而产生区别的则是调节品质和调节方式等方面的差异。可以说,机组的稳定性和安全性很大程度上由汽轮机的控制方式和调节方式决定着。汽轮机控制系统的主要功能就是通过改变调节阀的开度来修正汽轮机的转速。具体的调节原理如下:
  J.dw/d t=MT-MG-Mf
  式中:J一汽轮发电机组转子的转动惯量(kg.m.s2);
  w-转子的旋转角速度(s-1 ) MT一汽轮机蒸汽转矩(N.m);
  MG-发电机电磁转矩(N.m) Mf一各种阻力矩(N.m)。
  2.3 汽轮机的控制
  2.3.1 汽轮机控制的操作性
  汽轮机的启动是汽轮机控制的关键环节,对于启动过程,经过一系列的控制设计后,共振区内,基本已经实现自动速率提升的目标,当运行过程中,转速超过临界转速区后,会以设定速度冲过共振区,最大程度上减小了人为操作过慢所带来的弊端。
  2.3.2 汽轮机控制系统自动化
  汽轮机运行过程中,其控制系统自动化水平的高低会对机组的经济性和安全性产生影响,为了提高这一方面的效益,现今的火电厂大都采用了协调控制系统,合理地将汽轮机与锅炉燃烧连到了一起,有效缩减了汽轮机控制的中间环节,形成了单一的执行机构,大大增强了机组运行的稳定性,也节省了大量的人力。
  2.4 汽轮机的真空调节性
  汽轮机运行过程中,凝汽管、抽气管或真空泵存在故障、冷却水进水温度过高等原因常常导致真空降低的情况,而要想从根本上解决这一危害,就必须采取适当的真空严密性调节措施。一方面,要加强凝汽器安装过程中的检查,保证冷却管涨口完好、空冷区剥壳不漏焊。为避免热负荷过高,可将疏水系统加分流管道及阀门或者直接接至电厂的疏水扩容器上。另一方面,要加强供水设备的维护,合理调整流量和水速。必要情况下可以启用工业水泵,采取两循环泵配置一台工业水泵的运行方式提高循环水量。
  2.5 汽轮机的经济运行
  汽轮机火电机组的运行有3种方式,第一,传统的滑压运行,在任何负荷的情况下,全开所有的调节阀门,使部分负荷下节流损失最小,换言之,即通过调节主汽压力来调节负荷。第二,调节阀门不开足,保持一定开度滑压运行。第三,一部分调节阀门全关,一部分则全开,这种滑压运行方式既能维持一定的主汽压力,也能满足进汽量的要求。这三种运行方式中,第一三两种运行方式的经济性较高,第二种会带来节流损失,经济性低,很少采用。
  3 结论
  总体而言,现代汽轮机的运行性能、运行效率较以往都有了很大的提升,随着技术水平的逐渐深入,未来汽轮机的发展必然会朝着大型汽轮机组的方向前进,当下,热电厂要想提高汽轮机的热效率,就必须充分考虑其运行性能、运行特性,通过采取回热循环、再热循环等方式不断提高生产效益。
  参考文献
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论文来源:《科技传播》 2014年4期
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