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摘 要：一般的情况下，汽轮机生产厂家将根据负荷变化进行定-滑-定运行曲线的设定，以便使汽轮机的运行更具有经济性。但是，受到运行磨损和设备安全差异等多种因素的影响，曲线的设定将出现偏差。因此，本文通过试验对汽轮机的定-滑-定运行曲线进行了优化，以便对600MW亚临界发电机组汽轮机的节能优化问题进行研究。
关键词：600MW亚临界发电机组；汽轮机节能优化；试验
引言：作为火力发电厂的三大主力设备之一，汽轮机的能耗效率问题一直是企业节能研究的重点内容。而600MW亚临界发电机组汽轮机是煤电企业常用的设备，所以有必要对其展开节能优化试验，以便进行煤电企业的节能降耗目标的实现，继而促进煤电企业的可持续发展。
1 600MW亚临界发电机组汽轮机的节能优化问题
1.1汽轮机的工作原理
作为一种以蒸汽为工质的旋转机械，汽轮机可以将蒸汽热能转换为机械能。而作为得到最广泛应用的原动机，汽轮机具有单功率大、效率高、运行稳定和寿命长的优点。就目前来看，汽轮机主要由汽缸、转子、叶栅、汽封、进汽阀、轴承、油系统、安全系统、滑销系统和控制系统等多个部分组成。在工作的过程中，汽轮机将利用进汽阀进行具有一定能量的蒸汽流量的调节，从而满足自身的功率需求。而在此基础上，汽轮机将利用喷嘴叶栅将进入汽缸的蒸汽热能转化成动能，并将这些动能进一步转化成机械能，从而利用蒸汽作用完成需要完成的任务。因此，从原理上来看，汽轮机是实现蒸汽内能向转子动能转换的设备。
1.2 600MW亚临界发电机组汽轮机结构
总装机容量为4*600MW的汽轮发电机组为中间再热凝汽式亚临界汽轮机，在火力发电行业得到了广泛的应用。在结构上，该汽轮机的通流部分由高、中、低压缸三个部分组成，其中的高压缸为单流和顺流高压缸。在工作的过程中，蒸汽将通过主汽阀和调节汽阀进入到高压缸，而每个高压缸都连有两个高压进汽接管，并且每个高压进汽接管都配有三只压力密封环，可以防止蒸汽的泄漏。在蒸汽进入到蒸汽室后，将通过喷嘴组和冲动式调节级和压力级从高压缸下半部分排汽口进入到锅炉再热器。而通过再热器后，蒸汽则要进入到中压缸。4*600MW的汽轮发电机组的中压缸为双流对称结构，所以蒸汽进入后将从两侧流经压力级，并最终从排汽口排出。在经过连接管后，蒸汽则将进入到低压缸。而机组的低压缸为反动式双流结构，所以蒸汽将在通流部分的中部进入，并分成两路流入到排汽口，并最终进入到凝汽器。此外，汽轮机本身具有四根转子，分别为高压转子、中压转子和两根低压转子[1]。而四根转子临界转速低于工作转速，可以保证汽轮机组的平稳运行。
1.3汽轮机的节能优化问题
就目前来看，汽轮机的运行方式可以分成是滑压运行和定压运行。但是，在利用定压运行方式的情况下，系统存在着一定的节流损失。而将系统设定为滑压运行，则需要利用锅炉进行机组负荷的调整，继而难以满足电网的快速负荷要求。所以，大多数企业采用了负荷变压运行方式，既定-滑-定压运行方式，即在低负荷阶段采用定压运行，在中负荷阶段采用滑压运行，在高负荷阶段采用定压运行，从而吸取两种运行方式的优点。然而，就目前来看，汽轮机在顺阀运行时的效率比单阀运行要高，但顺阀运行却会出现机组振动增大、轴承温度过高和上下缸温差过大的问题。从热力循环理论对这一问题进行分析可以发现，汽轮机在滑压运行时，进汽阀的节流损失将得到降低，而汽轮机高压缸的焓降则将得到将少、循环热效率降低，继而造成了机组内效率降低[2]。因此，需要综合考虑这些因素，并进行合理的汽轮机滑压运行曲线的设计，才能使机组运行具有更高的经济性。
2汽轮机的节能优化试验研究
2.1试验方法
汽轮机定-滑-定压运行曲线的不合理，将导致机组运行存在一定的安全隐患，并且本身具有较高的热耗，继而不利于汽轮机的节能运行。所以，需要在满足安全要求的基础上，重新进行汽轮机定-滑-定压运行曲线的修正，继而完成汽轮机的节能优化。而在开展这一节能优化试验时，则主要需要在汽轮机相关系统、管道和设备上进行在线数据测点的安装，并利用实时数据采集系统进行数据的采集。在试验的过程中，需要进行汽轮机在不同稳定工况条件的热耗值的计算。而利用"耗差分析"和"单耗分析"相结合的理论，则可以进行不同方式下的汽轮机热耗大小的计算，并进行较小的热耗值对应的进汽阀控制方式和汽轮机压力的选取。在此基础上，则可以进行机组负荷与压力的关系的计算，继而确定最优的定-滑-定压运行曲线。
2.2试验过程
在开始优化试验之前，需要严格检查和隔离汽机和锅炉系统，并进行锅炉排污和疏放水的关闭和停止锅炉吹灰，继而在最大程度上进行系统泄漏量的降低。此外，还要完成凝汽器的补水，同时根据试验工况要求进行机组运行方式和负荷的调整。在试验时，机组要按原则性热力系统方式运行[3]。而维持工况稳定10分钟后，则可以进行长达50分钟的数据的采集，并获取参数的平均值。在试验时，可以将试验分成三个阶段。第一阶段，可以开展600MW和458MW负荷的定压运行试验，并完成458MW的负荷下两阀滑压、三阀滑压与负荷滑压试验，以便确定机组在真空与额定主蒸汽压力下的最高负荷。第二阶段，可以先后完成420MW、360MW、300MW、540MW的4个负荷的定、滑压试验。而在第三阶段，则可以根据前两个阶段的试验结果开展相应的验证性试验。
2.3试验结果
在进行试验的原始数据的计算时，需要分别进行系统不明泄漏量、高压加抽汽流量、热耗和原始数据修正的计算。对实验结果进行分析则可以发现，在第一阶段两阀滑压机组最高负荷可达458MW。而在第二阶段，机组负荷超过458MW时，采取三阀滑压运行则更加经济。经过验证，机组在三阀滑压、额定主蒸汽压力下的负荷将达到583.7MW，而经修正计算则负荷为583.2MW。而在根据数据绘制曲线时，则需要将580MW负荷顺序阀定压和三阀滑压当做是一个工况，将458MW负荷顺序阀定和两阀滑压当做是一个工况。根据曲线关系可以发现，在570MW、540MW和500MW三个负荷点的运行方式中，三阀滑压运行方式经济价值较高[4]。而在458MW和420MW两个负荷点下，复合滑压运行方式最经济。此外，在360MW和300MW两个负荷点，两阀滑压运行方式最经济。在对各工况的参数进行修正后，则可以根据负荷、压力的对应关系进行零散数据点的连接，继而得到定-滑-定压运行的优化曲线。最终，在新的运行曲线下，可以节省约1.8g/（kw*h）的煤耗。
结语：在进行600MW亚临界发电机组汽轮机的节能优化时，可以通过试验得出汽轮机运行压力的优化曲线，然后根据曲线进行汽轮机运行压力的优化调整。而从试验结果可以看出，在负荷小于300MW时，机组可采用定压方式运行。在机组负荷在300MW到410MW和500MW到583MW之间，机组可以采用滑压方式运行。此外，在410MW到500MW和583MW到600MW之间，机组可以采用定压方式运行。而在新的运行曲线下，机组的供电煤耗将得到明显降低。
参考文献
[1]应光伟，赵玉柱，孙科等. 600MW超临界火电机组运行现状及性能优化[J]. 发电与空调，2012，01：1-8.
[2]张岩. 600MW机组汽轮机低压缸改造效果评价研究[D].华北电力大学，2014.
[3]蔡小燕. 700℃超超临界燃煤发电机组系统设计及热经济性研究[D].华中科技大学，2013.
[4]张华. 600MW超临界机组启动优化方案研究及其经济性评价[D].上海交通大学，2014.
关键词：600MW亚临界发电机组；汽轮机节能优化；试验
引言：作为火力发电厂的三大主力设备之一，汽轮机的能耗效率问题一直是企业节能研究的重点内容。而600MW亚临界发电机组汽轮机是煤电企业常用的设备，所以有必要对其展开节能优化试验，以便进行煤电企业的节能降耗目标的实现，继而促进煤电企业的可持续发展。
1 600MW亚临界发电机组汽轮机的节能优化问题
1.1汽轮机的工作原理
作为一种以蒸汽为工质的旋转机械，汽轮机可以将蒸汽热能转换为机械能。而作为得到最广泛应用的原动机，汽轮机具有单功率大、效率高、运行稳定和寿命长的优点。就目前来看，汽轮机主要由汽缸、转子、叶栅、汽封、进汽阀、轴承、油系统、安全系统、滑销系统和控制系统等多个部分组成。在工作的过程中，汽轮机将利用进汽阀进行具有一定能量的蒸汽流量的调节，从而满足自身的功率需求。而在此基础上，汽轮机将利用喷嘴叶栅将进入汽缸的蒸汽热能转化成动能，并将这些动能进一步转化成机械能，从而利用蒸汽作用完成需要完成的任务。因此，从原理上来看，汽轮机是实现蒸汽内能向转子动能转换的设备。
1.2 600MW亚临界发电机组汽轮机结构
总装机容量为4*600MW的汽轮发电机组为中间再热凝汽式亚临界汽轮机，在火力发电行业得到了广泛的应用。在结构上，该汽轮机的通流部分由高、中、低压缸三个部分组成，其中的高压缸为单流和顺流高压缸。在工作的过程中，蒸汽将通过主汽阀和调节汽阀进入到高压缸，而每个高压缸都连有两个高压进汽接管，并且每个高压进汽接管都配有三只压力密封环，可以防止蒸汽的泄漏。在蒸汽进入到蒸汽室后，将通过喷嘴组和冲动式调节级和压力级从高压缸下半部分排汽口进入到锅炉再热器。而通过再热器后，蒸汽则要进入到中压缸。4*600MW的汽轮发电机组的中压缸为双流对称结构，所以蒸汽进入后将从两侧流经压力级，并最终从排汽口排出。在经过连接管后，蒸汽则将进入到低压缸。而机组的低压缸为反动式双流结构，所以蒸汽将在通流部分的中部进入，并分成两路流入到排汽口，并最终进入到凝汽器。此外，汽轮机本身具有四根转子，分别为高压转子、中压转子和两根低压转子[1]。而四根转子临界转速低于工作转速，可以保证汽轮机组的平稳运行。
1.3汽轮机的节能优化问题
就目前来看，汽轮机的运行方式可以分成是滑压运行和定压运行。但是，在利用定压运行方式的情况下，系统存在着一定的节流损失。而将系统设定为滑压运行，则需要利用锅炉进行机组负荷的调整，继而难以满足电网的快速负荷要求。所以，大多数企业采用了负荷变压运行方式，既定-滑-定压运行方式，即在低负荷阶段采用定压运行，在中负荷阶段采用滑压运行，在高负荷阶段采用定压运行，从而吸取两种运行方式的优点。然而，就目前来看，汽轮机在顺阀运行时的效率比单阀运行要高，但顺阀运行却会出现机组振动增大、轴承温度过高和上下缸温差过大的问题。从热力循环理论对这一问题进行分析可以发现，汽轮机在滑压运行时，进汽阀的节流损失将得到降低，而汽轮机高压缸的焓降则将得到将少、循环热效率降低，继而造成了机组内效率降低[2]。因此，需要综合考虑这些因素，并进行合理的汽轮机滑压运行曲线的设计，才能使机组运行具有更高的经济性。
2汽轮机的节能优化试验研究
2.1试验方法
汽轮机定-滑-定压运行曲线的不合理，将导致机组运行存在一定的安全隐患，并且本身具有较高的热耗，继而不利于汽轮机的节能运行。所以，需要在满足安全要求的基础上，重新进行汽轮机定-滑-定压运行曲线的修正，继而完成汽轮机的节能优化。而在开展这一节能优化试验时，则主要需要在汽轮机相关系统、管道和设备上进行在线数据测点的安装，并利用实时数据采集系统进行数据的采集。在试验的过程中，需要进行汽轮机在不同稳定工况条件的热耗值的计算。而利用"耗差分析"和"单耗分析"相结合的理论，则可以进行不同方式下的汽轮机热耗大小的计算，并进行较小的热耗值对应的进汽阀控制方式和汽轮机压力的选取。在此基础上，则可以进行机组负荷与压力的关系的计算，继而确定最优的定-滑-定压运行曲线。
2.2试验过程
在开始优化试验之前，需要严格检查和隔离汽机和锅炉系统，并进行锅炉排污和疏放水的关闭和停止锅炉吹灰，继而在最大程度上进行系统泄漏量的降低。此外，还要完成凝汽器的补水，同时根据试验工况要求进行机组运行方式和负荷的调整。在试验时，机组要按原则性热力系统方式运行[3]。而维持工况稳定10分钟后，则可以进行长达50分钟的数据的采集，并获取参数的平均值。在试验时，可以将试验分成三个阶段。第一阶段，可以开展600MW和458MW负荷的定压运行试验，并完成458MW的负荷下两阀滑压、三阀滑压与负荷滑压试验，以便确定机组在真空与额定主蒸汽压力下的最高负荷。第二阶段，可以先后完成420MW、360MW、300MW、540MW的4个负荷的定、滑压试验。而在第三阶段，则可以根据前两个阶段的试验结果开展相应的验证性试验。
2.3试验结果
在进行试验的原始数据的计算时，需要分别进行系统不明泄漏量、高压加抽汽流量、热耗和原始数据修正的计算。对实验结果进行分析则可以发现，在第一阶段两阀滑压机组最高负荷可达458MW。而在第二阶段，机组负荷超过458MW时，采取三阀滑压运行则更加经济。经过验证，机组在三阀滑压、额定主蒸汽压力下的负荷将达到583.7MW，而经修正计算则负荷为583.2MW。而在根据数据绘制曲线时，则需要将580MW负荷顺序阀定压和三阀滑压当做是一个工况，将458MW负荷顺序阀定和两阀滑压当做是一个工况。根据曲线关系可以发现，在570MW、540MW和500MW三个负荷点的运行方式中，三阀滑压运行方式经济价值较高[4]。而在458MW和420MW两个负荷点下，复合滑压运行方式最经济。此外，在360MW和300MW两个负荷点，两阀滑压运行方式最经济。在对各工况的参数进行修正后，则可以根据负荷、压力的对应关系进行零散数据点的连接，继而得到定-滑-定压运行的优化曲线。最终，在新的运行曲线下，可以节省约1.8g/（kw*h）的煤耗。
结语：在进行600MW亚临界发电机组汽轮机的节能优化时，可以通过试验得出汽轮机运行压力的优化曲线，然后根据曲线进行汽轮机运行压力的优化调整。而从试验结果可以看出，在负荷小于300MW时，机组可采用定压方式运行。在机组负荷在300MW到410MW和500MW到583MW之间，机组可以采用滑压方式运行。此外，在410MW到500MW和583MW到600MW之间，机组可以采用定压方式运行。而在新的运行曲线下，机组的供电煤耗将得到明显降低。
参考文献
[1]应光伟，赵玉柱，孙科等. 600MW超临界火电机组运行现状及性能优化[J]. 发电与空调，2012，01：1-8.
[2]张岩. 600MW机组汽轮机低压缸改造效果评价研究[D].华北电力大学，2014.
[3]蔡小燕. 700℃超超临界燃煤发电机组系统设计及热经济性研究[D].华中科技大学，2013.
[4]张华. 600MW超临界机组启动优化方案研究及其经济性评价[D].上海交通大学，2014.