汽轮机工作效率

Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏ］ｏｇｙ　ＲｅｖＪｅｗ　

发电厂汽轮机运行效率优化分析　

张赞助　

（辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司辽宁调兵山Ｉ１２７００）　科芋论坛　

囊Ｉ　

【摘要］本文简要说明了汽轮机的工作原理，指出了发电厂汽轮机系统存在的一些问题，并且提出了一些解决问题的措施，希望发电厂能够不断优化汽轮　

机系统，提高汽轮机运行效率。　

［关键词］汽轮机，效率；优化　中图分类号：ＴＫ２６７　文献标识码；Ａ　文章编号：ｌ００９—９ｌ４ｘ（２Ｏｌ３）３６—０ｌ０７一Ｏ１　

电力能源是国民经济发展的重要支撑，在电力能源供应日渐紧张的今天，　需要提高汽轮机运行效率。同时提高汽轮机运行效率还是落实节能减排政策的　

重要途径，提高汽轮机运行的效率更显重要。发电厂汽轮机运行还存在一些问　题，发电厂要积极找出解决这些问题的对策，提高汽轮机运行效率。　

一．发电广汽轮机工作曩理　

汽轮机是一种能够将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，在发电厂　

中来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，再经过一些环形配置的喷嘴和动叶，把蒸汽　

的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机是现代火力发电厂中应用最为　

广泛的一种原动机，它具有功率大、寿命长、效率高等优点，是发电厂不可缺少　

的组件。　：．发电厂汽轮机系统存在的主要闯廖　

（一）发电厂汽轮机系统存在缺籀　

１．汽轮机阀门内漏　汽轮机阀门内漏主要指疏水阀门内漏，疏水阀门内漏会加重凝汽器的热负　

荷，影响汽轮机运行效率。除此之外，其他的容易造成短路或再循环的阀门如果　

存在内漏也会影响汽轮机的正常运转。所以，一定要采取积极地对策防止汽轮　

机阀门内漏。　

２．加热器疏水水位偏低　发电厂汽轮机的加热器，无论是高压加热器还是低压加热器，水位偏低都　会影响回热系统的经济性，从而降低汽轮机的运行效率。所以要对汽轮机加热　

器的水位进行调整，使其符合汽轮机高效运转的水平，提高汽轮机运行效率。　

（＝）凝汽器真空低　经过对发电厂汽轮机的空气系统、循环水系统、轴封系统等系统的数据排　

华北电力技术　ＮＯＲＴＨ　ＣＨＩＮＡ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　２９　

提高汽轮机冷油器换热效率　

刘建生　（大唐国际陡河发电厂，河北唐山０６３０２８）　摘要：大唐国际陡河发电厂近年由于冷却水温升高，冷油器发生堵管和结垢，不能满足机组润滑油系统的换　热要求。为此，根据实际情况对冷油器进行了改造，提高了冷油器的换热效率，降低了冷油器的出口油温，并在　改造中解决了冷却管选材、结构优化等问题，对存在冷油器换热能力不足的冷却设备改造有着一定的借鉴意　义。　关键词：冷油器；选材；优化方案；换热效率；安全运行　中图分类号；ＴＫ２６３．８６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００３—９１７１（２００８）０５—００２９—０４　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｈｅａｔ—ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　Ｏｉｌ　Ｃｏｏｌｅｒ　ｉｎ　Ｓｔｅａｍ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｌｉｕ　Ｊｉａｎ－ｓｈｅｎｇ　（Ｄａｔａｎｇ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｏｕｈｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３０２８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ　ｔｏ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｐｌｕｇｇｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｃａｌｉｎｇ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒｉｓｉｎｇ　ｏｆ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ　ｉｎ　Ｄａｔａｎｇ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｏｕｈｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ，ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｃｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ｂｅ　ｓａｔｉｓｆｉｅｄ　ｉｎ　ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｓｏ　ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔＯ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｏｉｌ　ｃｏｏｌｅｒ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｏｉｌ　ｗａｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｐｉｐｅ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ｗｈｉｃｈ　ｈａｖｅ　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｉｌ　ｃｏｏｌｅｒ；ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ；ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｓａｆｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　

汽轮机的相对内效率

级的有效比焓降与理想能量之比称为级的相对内效率，简称级效率

调节系统的速度变动率

汽轮机空负荷时所对应的最大转速Nmax与额定负荷对应的最小转速nmin之差，与额定转速n0的比值

汽轮机的绝对内效率

绝对内效率是相对内效率与循环热效率的乘积

一次调频

是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整。

滞止参数

是指气流在某一断面的流速设想以无摩擦的绝热过程（即等熵过程）降低为零时，该断面上的其它参数所达到的数值

汽轮机危急遮断保护

热电比

热电厂供热量和供电量(换算成热量）的比值。也即有效利用热量中供热量与供电量（换算成热量）之比

空载汽耗量

就是汽轮机在不带负荷的情况下维持额定转速所需要的蒸汽流量

反动度

蒸汽在动叶栅中的等熵焓降与级的等熵焓降之比

重热现象

在多级汽轮机内上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象

凝汽器的冷却倍率

冷却水流量与进入凝汽器的蒸汽流量之比

背压式汽轮机

排汽压力大于大气压力的汽轮机称为为背压汽轮机

最佳速比

级内效率最高时的速比

挠性转子

工作转速接近或者超越转子的一阶弯曲临界转速的转子视为挠性转子

汽轮机级组的临界压比

反动式汽轮机

是指蒸汽不仅在喷嘴中，而且在动叶片中也进行膨胀的汽轮机，反动式汽轮机的动叶片上不仅受到由于汽流冲击而产生的作用力，而且受到蒸汽在动叶片中膨胀加速而产生的作用力。

部分进汽

蒸汽通过布置在部分圆周上的喷嘴或静叶进汽的方式

空载汽耗量

刚性轴

指转子的固有频率即临界转数大于其工作转数的轴

经济功率

在额定的蒸汽参数条件下，热耗率或汽耗率达到最低时的功率

1 汽轮机工作原理

汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。如图1所示。高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。

图1 冲动式汽轮机工作原理图

1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴

2 汽轮机结构

汽轮机主要由转动部分(转子)和固定部分(静体或静子)组成。转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。

套装转子的结构如图2所示。套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上，并用键传递力矩。

图2 套装转子结构 1-油封环 2-油封套 3-轴 4-动叶槽 5-叶轮 6-平衡槽

汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。图3为汽轮机设备组成图。来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、循环水泵和抽气器组成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使汽轮机保持较低的排汽压力，同时回收凝结水循环使用，以减少热损失，提高汽轮机设备运行的经济性。