集控运行汽轮机运行优化措施研究

集控运行汽轮机运行优化措施研究

董俊鹏

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托 010206）

摘要：集控运行汽轮机是现代化电力系统的重要组成部分。由于其具有自动化程度高、运行效率高、系统稳定性强、安全性能好等优点，逐渐被广泛应用于电力系统中。然而，由于其高度自动化，使得运行人员难以发现运行中存在的问题。本文深度总结了汽轮机运行中的常见问题，并针对性提出了接受优化方向。

关键词：集控运行；汽轮机；技术优化

通过对集控运行汽轮机的运行优化措施进行研究，可以提高机组的能效和稳定性，保证电力系统的正常运行和安全性能。在实际应用中，应加强运行人员的培训和机组的维护工作，同时引入先进的控制系统和故障诊断技术，以提高机组的可靠性和安全性。

一、集控运行汽轮机运行相关基础概念

(一)集控运行系统的构成和原理

集控运行系统是一种基于计算机网络的现代化电力管理系统，其主要包括集中控制、监测、诊断和保护等子系统。其中，集中控制子系统是集控系统的核心，通过对机组运行数据进行采集、处理和控制，实现对机组的自动化运行和远程控制[1]。监测子系统主要负责对机组运行状态进行实时监测和数据分析，以便及时发现运行异常。诊断子系统主要针对机组故障进行诊断和分析，并提出相应的维修建议。

(二)汽轮机运行优化的相关技术和方法

为了提高汽轮机的能效和安全性能，可以采用以下运行优化技术和方法：（1）汽轮机调整技术。通过合理调整汽轮机的出力、转速、进气温度等参数，以达到最佳运行状态，从而提高汽轮机的能效和稳定性[2]。（2）汽轮机热力学分析技术。通过对汽轮机的热力学参数进行分析和优化，以减少汽轮机的能量损失和热损失，从而提高汽轮机的能效和热效率。（3）汽轮机控制技术。通过对汽轮机的控制系统进行优化和升级，改善汽轮机的控制精度和响应速度，以适应不同的负荷变化，提高汽轮机的稳定性和可靠性。（4）汽轮机故障诊断技术。通过对汽轮机的传感器数据进行采集和分析，识别出可能存在的故障点，并及时排除，以保证汽轮机的正常运行和安全性能。

二、集控运行汽轮机运行问题

集控运行汽轮机在实际运行中存在着各种各样的问题。这些问题可能涉及到机械、电气、热力学、控制系统等多个方面。以下是几个常见的问题：

(1)热损失。在汽轮机的运行过程中，会产生各种热损失，例如排气热、辐射热、传导热等。这些热损失会带来各种问题。首先为漏气损失，可能发生在叶片间隙、密封装置、轴封、外壳等部位，导致工作流程的不完全和能量的损失。漏气损失的大小与漏气通道的尺寸、气体压力差、气体性质以及叶片结构和密封技术等因素有关。其次为旋转流失，旋转流失是指由于叶片的几何形状和气流的相互作用，导致气流在叶片表面上产生转向和旋转的现象，会引起能量的散失和效率的降低。

(2)气动损失。汽轮机的叶片和转子在运行时会产生气动损失，例如漏气、旋转流失等。这些气动损失会导致汽轮机的能效降低，从而增加燃料消耗和运行成本。该类损失与叶片的几何形状、表面光滑度以及制造质量对气动损失有着重要影响，需要优化叶片的几何形状，提高表面光滑度和制造精度。此外，工作流体的温度、压力和密度等参数对气动损失也有一定影响，如较高的温度和压力会增加漏气和旋转流失的程度。

(3)腐蚀和磨损。汽轮机的各个部件在运行时会受到腐蚀和磨损的影响，例如叶片、轴承、密封件等。腐蚀和磨损的程度和机组的设计、运行状态、维护情况等因素密切相关。腐蚀和磨损的加剧可能会导致机组的性能下降和寿命缩短。

(4)振动

振动问题是集控运行汽轮机时常见的运行问题之一，它可能由多种因素引起，包括不平衡、轴承磨损、机械松动或安装不当等。首先，当汽轮机旋转部件存在质量分布不均匀或偏心时，会引起不平衡，从而产生振动。不平衡问题可能出现在转子、风扇或其他旋转部件上。不平衡振动通常呈周期性，并随着旋转速度的增加而增强。其次，轴承磨损也会导致振动。轴承在汽轮机中承受着高速旋转部件的载荷，而长期运行或不正确的维护可能导致轴承磨损，进而引起振动问题。磨损的轴承可能会导致轴承间隙增大、轴承轴向移动或轴承几何形状发生变化，增加振动水平。此外，汽轮机中的机械连接部件，如螺栓、螺母和销子等，如果存在松动或不正确的紧固，会导致机械松动问题。机械松动可能出现在轴承支座、叶片固定部件或其他连接点上，使得部件在运行时产生不正常的振动。

三、集控运行汽轮机运行问题处理方案

(一)汽轮机疲劳损伤

疲劳损伤是导致汽轮机零部件失效的重要原因之一，对于这种问题，需要进行以下解决方法：(1)优化设计。通过优化设计可以改善汽轮机的叶片、转子等关键部件的结构和材料，提高其疲劳强度和耐久性，减少疲劳损伤的发生。(2)检测技术。通过使用高精度的无损检测技术，如磁粉探伤、超声波探伤等，可以及时检测出汽轮机叶片、转子等关键部件的表面裂纹、裂纹扩展情况等问题，从而及时采取维修措施。(3)维护保养。对于汽轮机的维护保养工作也是非常关键的。需要按照规定进行定期检查、润滑、紧固螺栓、加强固定等工作，及时发现和处理各种问题，从而有效减少汽轮机的疲劳损伤

[3]。

(二)轴承故障

轴承故障会导致汽轮机出现振动、噪声、温度升高等异常现象，甚至严重情况下还会导致轴承断裂、轴承烧损等严重事故。为了解决轴承故障问题，首先需要对轴承进行检查和维护。检查时可以采用非接触式检测方法，如红外热像仪、振动检测仪等，检查轴承的磨损情况、是否存在疲劳裂纹等故障。对于磨损过大的轴承可以进行更换，对于疲劳裂纹等故障可以采用磨削修复等方法进行处理。另外，为了预防轴承故障的发生，可以采取以下措施：(1)保持轴承润滑良好。轴承润滑不良是轴承故障的主要原因之一，因此需要定期检查润滑系统，保证润滑油的质量和供给量。(2)定期检查轴承的安装和调整。轴承安装和调整不当也会导致轴承故障，因此需要定期检查轴承的安装和调整情况，保证其符合要求。(3)加强轴承的维护管理。对于轴承的维护管理需要进行全面规范的管理，包括定期检查、清洗、润滑、调整等工作，确保轴承运行的正常稳定。(4)采用智能监测系统。智能监测系统可以实现对轴承的实时监测和预警，及时发现轴承故障，并提供相应的处理建议，从而降低轴承故障的风险。

(三)热损失

针对集控运行汽轮机运行优化措施，从热损失处理的角度进行分析，可以采用以下几种解决方法：(1)提高汽轮机的效率：提高汽轮机的效率是减少热损失的一种重要方法。可以通过优化汽轮机的工作参数、减少汽轮机的摩擦和泄漏损失等方式来提高汽轮机的效率，减少热损失。(2)使用高效换热器：高效换热器能够在加热和冷却过程中将热量更有效地转移，从而减少热损失。这样，汽轮机可以在更高效的状态下运行，从而减少能量的浪费。(3)使用节能设备：使用节能设备可以有效减少热损失。例如，安装节能空气压缩机，通过减少气体的泄漏和能量的浪费来节约能源。(4)提高维护和管理水平：在汽轮机的运行过程中，维护和管理的水平会直接影响到汽轮机的效率和热损失。因此，需要采用先进的维护和管理技术，及时发现和排除故障，保证汽轮机的正常运行，减少热损失。(5)采用先进的热回收技术：汽轮机运行时，会产生大量的热量，如果这些热量得不到回收利用，将导致能源的浪费。因此，采用先进的热回收技术可以将这些热量回收利用，减少能源的浪费。

(四)气动损失

气动损失主要是由于流体在转子、叶轮和管道中产生的能量损失，因此减少气动损失的关键在于降低流体的摩擦阻力和惯性阻力。具体而言，可采用以下几种方法来减少气动损失：(1)优化叶轮和导叶设计。优化叶轮和导叶的设计能够减少流体的摩擦阻力和惯性阻力，提高流体的速度和压力，从而减少气动损失。具体而言，可以通过优化叶轮的切线角和导叶的进口角和出口角等来减少气动损失。(2)优化进口管道和出口管道设计。进口管道和出口管道的设计对于减少气动损失也非常重要。通过优化进口管道和出口管道的设计，可以减少流体在管道中的摩擦阻力和惯性阻力，从而减少气动损失。具体而言，可以通过减少管道的弯曲和缩径等来减少气动损失。(3)采用高效的叶片和导叶材料。高效的叶片和导叶材料能够减少流体的摩擦阻力和惯性阻力，提高流体的速度和压力，从而减少气动损失。具体而言，可以采用高效的叶片和导叶材料，如复合材料、陶瓷材料等，以减少气动损失。(4)加强流量控制。通过合理的流量控制，能够减少流体的惯性阻力和摩擦阻力，提高流体的速度和压力，从而减少气动损失。具体而言，可以采用调节叶片、调节导叶等方法来加强流量控制，以减少气动损失。

(五)振动处理

集控运行汽轮机振动问题处理方案主要在以下几个方面：(1)振动监测与分析：在集控运行汽轮机时，建立振动监测系统是非常重要的。该系统可以通过安装振动传感器和数据采集设备来实时监测汽轮机各个部件的振动情况。通过对振动数据的采集和分析，可以确定振动的来源和特征，为后续处理提供准确的信息。(2)平衡调整：对于由不平衡引起的振动问题，常用的处理方法是进行平衡调整。通过在转子上增加或减少质量来达到平衡，可以降低振动水平。平衡调整应该根据振动监测数据来确定不平衡的位置和程度，然后采取相应的校正措施，如添加平衡铁块或进行切削平衡等。(3)轴承维护与更换：对于由轴承磨损引起的振动问题，必须进行及时的维护和更换。定期检查和润滑轴承以确保其正常运行。如果轴承已经磨损或损坏，应及时更换。此外，确保轴承安装正确，轴向间隙和预紧力符合要求，也是减少振动问题的重要措施。(4)机械紧固与对齐：对于由机械松动和安装不当引起的振动问题，必须进行机械紧固和对齐。检查并确保所有机械连接部件，如螺栓、螺母、销子等，都处于正确的紧固状态。此外，对于旋转部件的安装和对齐，应按照制造商的建议和标准操作程序进行操作，确保各部件的几何关系正确，以减少振动产生的可能性。

四、结束语

集控运行汽轮机的运行优化措施对于保障发电机组的可靠稳定运行具有重要的意义。相信集控运行汽轮机的运行优化措施将会得到更加广泛的应用和推广，特别是在新能源的快速发展背景下，通过不断优化技术和完善管理提高汽轮机的运行效率和可靠性，且有望进一步推动能源产业的发展和进步。

参考文献：

[1]曹云鹏.集控运行汽轮机运行优化措施分析[J].现代工业经济和信息化,2022,12(09):273-274+306.

[2]袁旺.电厂集控运行汽轮机运行的优化措施[A].江西省电机工程学会.2021年江西省电机工程学会年会论文集[C].江西省电机工程学会:江西省电机工程学会,2022:385-386.

[3]高阳.集控运行汽轮机运行优化措施分析[J].南方农机,2021,52(17):161-163+179.