汽轮机组抽汽节能优化探索潘雪莲

汽轮机组抽汽节能优化探索潘雪莲
发布时间：2021-11-01T04:42:19.744Z 来源：《中国科技人才》2021年第20期作者：潘雪莲
[导读] 随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。

哈尔滨市华能集中供热有限公司黑龙江哈尔滨 150026
摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。

汽轮机组是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转换为机械功，带动发电机旋转，将其机械能转变为电能的旋转机械。

根据检修及运行情况综合分析，汽轮机存在以下影响效率和经济性的问题：（1）动静叶片径向汽封磨损严重，造成级间漏汽较大，部分蒸汽从旁路通过，减少了本级通过叶栅作功的蒸汽流量；（2）轴封间隙偏大，轴封压力为0．014MPa 时，前、后轴封均往外冒汽，造成较大漏汽损失；（3）动静叶片不同程度结垢及损伤，叶型和面积发生改变、表面粗糙度增加，级效率降低。

为了提高汽轮机效率和减少机组热量损失，本文就汽轮机组抽汽节能优化展开探讨。

关键词：汽轮机；供热改造；抽汽
引言
热电联产和集中供热是达到能源合理利用及提高能源利用效率的重要技术措施。

可以大大地减少能量和转换过程中的不可逆损失，提高了对燃料的利用率。

目前针对火力发电厂凝汽式汽轮机进行供热改造符合当前的节能环保的产业政策。

1汽轮机工作原理
汽轮机是利用蒸汽来作功的旋转式驱动机。

按蒸汽在汽轮机中能量转换的作用原理分为:冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

冲动式汽轮机:特点是蒸汽只在喷嘴中发生膨胀。

反动式汽轮机:蒸汽不只在喷嘴中发生膨胀，在动叶片中也发生膨胀，现在常用的汽轮机是带反动度的冲动式汽轮机。

汽轮机的基本结构由转动部分和静止部分组成，转动部分是转子，转子由主轴、叶轮、动叶栅、危急保安器、盘车装置、联轴器等部件组成，静止部分包括汽缸、隔板、汽封、轴承等部件组成。

其做功过程是蒸汽经过喷嘴推动叶轮、由压力能转变为动能的过程。

2抽汽式汽轮机振动的概况
抽汽式汽轮机作为旋转式动力机械设备，在发电机组中有着较为广泛的应用，它是通过蒸汽热能与机械能二者的转换实现运作的。

通常情况下，汽轮机的工作环境为高温与高压，因此，它属于精密型机械设备，并且具有一系列的特点，如：良好的连续性、较高的蒸汽流动速度与较大的蒸汽流量等。

随着抽汽式汽轮机应用的日益广泛，其安全性、耐用性与可靠性的研究日益深入，但机组振动的问题严重制约着汽轮机的运行的经济平稳。

抽汽式汽轮机振动的危害主要表现在以下几方面：其一，机组经济性的降低。

机组振动使其汽封间隙增大，在此情况下，汽轮机的经济性会随之降低。

其二，动静碰磨的出现。

在振动作用下，机组的静动部分便会出现碰磨，轴封与隔板汽封的磨损会使汽轮机转子和轴封二者间的间隙不断扩大，此后会造成蒸汽外漏或者空气内漏，进而影响了机组的真空及其效率。

其三，设备事故的出现。

机组振动对保护设备有着一定的影响，制约着机组的正常运行，严重情况下，此类设备会出现误动作，最终造成停机事故。

其四，连接部件的松动。

机组振动会使汽轮机的连接部件出现共振，如：导汽管、轴承与轴承箱等连接部件的松动极易引发重大事故。

3汽轮机组抽汽节能优化
3.1低温再热蒸汽管道开孔抽汽
此方案是从低温再热蒸汽管道上打孔抽汽，当机组运行在较高负荷时，汽轮机中压进汽阀可不参与调节，可实现约供热抽汽流量最大可抽出5%的主蒸汽流量。

当机组运行在较低负荷时，汽轮机中压进汽阀需要控制阀门开度，以便保持汽轮机中压进汽压力以及再热系统压力，来满足供热对抽汽压力的要求。

此方案所供的供热抽汽压力受汽轮机高压缸排汽压力的限制，但从低温再热蒸汽管道上开孔抽汽的方案由于不涉及到汽轮机本体结构的变动，因此一般用于纯凝机组改造为供热机组时的场合。

从低温再热蒸汽管道上开孔抽汽的方案的抽汽量也是有限制的。

供热蒸汽从低温再热蒸汽管道抽出，导致进入锅炉再热器的蒸汽流量减少，在不改变锅炉再热器结构时，再热蒸汽流量的减少到一定程度就会导致锅炉的再热器温度超温，影响锅炉安全运行。

另一方面，低温再热蒸汽管道上的打孔抽汽，分流再热蒸汽，从而汽轮机中压进汽减少，将会导致作用在中压转子及各级动叶的推力减小，当推力减小到无法平衡高压转子及其各级动叶上的推力时，汽轮机的推力轴承所承受的推力可能为负，汽轮机的转子可能出现轴向窜动，影响机组安全运行。

故采用此抽汽方式时，需要校核抽汽工况下汽轮机轴系推力的影响。

基于以上原因，低温再热蒸汽管道开孔抽汽，抽汽量是有限值的，需要主机制造厂进行核算后确定。

3.2抽汽优化
根据测算，针对机组抽汽负荷进行数据分析，讨论调整优化方法。

通过优化润滑油温度和压力、严格监视机组振动、位移等机械参数，保证机组轴瓦温度、轴振动值和位移值、汽轮机排汽温度稳定的情况下逐步调整抽汽量。

主要方法是调整汽轮机抽汽阀，增加抽汽量的同时，减少复水凝液量;通过多抽汽的方式获得高压蒸汽从而实现节能效益。

由于机组驱动的工艺条件复杂，涉及高温高压易燃易爆物
料，且不能存在较大波动，否则可能造成事故的风险，故采用保守方法，采取小幅度操作的方式进行优化;最终通过两次调整后，提升了抽汽量。

3.3高温再热蒸汽管道开孔抽汽
此方案是从高温再热蒸汽管道上开孔抽汽，当汽轮机运行在额定负荷时，中压主汽阀不必参与调节，当汽轮机处于低负荷运行是，中压主汽阀开度关小，保持阀前压力，使供热抽汽压力仍满足热用户要求。

从高温再热蒸汽管道上开孔抽汽的方案与低温再热蒸汽管道上打孔抽汽一样，由于不涉及到汽轮机本体结构的变动，因此一般可用于纯凝机组改造为供热机组时的场合。

同样，高温再热蒸汽管道上开孔抽汽的方案的抽汽量也是有限制的。

虽然此方案并不影响通过锅炉再热器的蒸汽流量，但是由于抽汽的分流导致了进入汽轮机中压缸蒸汽流量的减少，也需要校核供热抽汽对汽轮机轴系推力的影响。

3.4保证机组的平稳运行
在汽轮机运行过程中，出现的振动问题，要对其内部的声音进行细听，并且要对轴承温度、汽缸温度、蒸汽参数与油压等给予检查，根据具体的原因，采取适当的措施。

如果振动十分异常，要对负荷进行降低，检查异常振动是否消除；如果振动中伴有金属摩擦声，则要利用破坏真空紧急停机的方法，以此避免严重事故的发生。

同时，在启动升速时出现的振动，要对其采取停机检查，还可以通过转速与负荷降低的方法，使机组振动逐渐恢复正常，此后，将转速与负荷再逐渐增大。

结语
一般来说，为了保证机组安全运行，在汽轮机回热抽汽管道上的抽汽量有一定限制，当抽汽流量大于10%当地流量时，就不能再考虑汽轮机回热抽汽管道开孔抽汽方案了。

对于高压缸排汽，其抽汽量受到锅炉再热器最小蒸汽流量的限制。

除此之外，还需考虑低负荷对抽汽参数的影响。

由于回热抽汽口的位置是固定的，当汽轮机在低于额定负荷运行时，抽汽口处的蒸汽参数会相应降低，当汽轮机运行负荷低于额定负荷一定程度时，抽汽口处的蒸汽参数将不能满足热用户的要求，此时必须考虑备用汽源，保证工业供热的可靠性。

参考文献
［1］程亮，江泽洲.裂解气压缩机控制系统优化［J］．乙烯工业，2019，30(1):58－64.
［2］赫尔庆，田利斌.抽汽凝汽式透平抽汽量不足原因浅析［J］．内蒙古石油化工，2019，24(1):92－95.［3］王子宗.武汉80万吨/年乙烯装置工艺设计包［M］．北京:中国石化出版社，2019:251－258.
［4］李盛.蒸汽透平抽汽流量低原因分析［J］．化学工程与装备，2019(11):68－69.
［5］林琪，陈祖武，曾淼洋.裂解气压缩机系统运行分析优化［J］．乙烯工业，2020，27(3):51－55.。