影響工業(yè)汽輪機(jī)運(yùn)行因素的分析

周賀峰（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北 唐山 063305）

?

影響工業(yè)汽輪機(jī)運(yùn)行因素的分析

周賀峰
（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北 唐山 063305）

摘 要：汽輪機(jī)是具有單機(jī)功率大、效率高、壽命長并以蒸汽為動力的原動機(jī)工具。在工作中它是以蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，深受工業(yè)廣泛使用。本文在汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，分析了影響汽輪機(jī)運(yùn)行的主要因素，并以蒸汽溫度影響為例闡述了汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)狀況，以供生產(chǎn)參考使用。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；溫度熱應(yīng)力；運(yùn)行因素

汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械，是蒸汽動力裝置的主要設(shè)備之一。一般來說它的主要作用是用作發(fā)電用的原動機(jī)，也可直接驅(qū)動風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)等，同時還可利用它的排汽或中間抽氣滿足生產(chǎn)生活上的各種供熱需要。

基于此，在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中我們要注意影響汽輪機(jī)運(yùn)行的有關(guān)因素，尤其是在工業(yè)化逐步發(fā)展的今天，減少工業(yè)上的汽輪機(jī)運(yùn)行障礙問題有助于汽輪機(jī)在使用中提升經(jīng)濟(jì)性、安全性和自身使用壽命，也能為企業(yè)提高生產(chǎn)效率。

1. 汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

在分析影響工業(yè)汽輪機(jī)運(yùn)行因素之前，我們要先明白汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所謂的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就是指汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性受到熱耗量和氣耗量的影響，如果汽輪機(jī)的熱耗量和氣耗量過大，這就說明汽輪機(jī)的運(yùn)行受到影響。

2. 影響汽輪機(jī)運(yùn)行的主要因素

一般來說，影響汽輪機(jī)運(yùn)行的主要因素分為以下幾個方面，蒸汽溫度影響，循環(huán)水溫度及水質(zhì)影響，凝汽器真空度影響，蒸汽壓力影響。分析它們的具體原因是：

蒸汽溫度影響方面具體體現(xiàn)在蒸汽溫度會使循環(huán)凈工增大，這樣就會降低汽輪機(jī)汽耗量，降低汽輪機(jī)排汽濕度。所以就會影響汽輪機(jī)的運(yùn)行。另外過高的溫度和長時間處于高溫狀態(tài)時會使汽輪機(jī)部件性能下降，影響汽輪機(jī)的工作效率，不利于汽輪機(jī)長期使用。

影響工業(yè)汽輪機(jī)運(yùn)行第二個因素體現(xiàn)在循環(huán)水溫度和水質(zhì)方面。先從循環(huán)水溫度說，如果循環(huán)水溫度大于28℃時，那么汽輪機(jī)的凝汽器真空度影響就大，增加汽耗。主要原因是當(dāng)汽輪機(jī)真空度每提升1%時循環(huán)水的水溫就要降低5℃，所以適當(dāng)降低循環(huán)水的溫度能提升凝汽器的真空度，進(jìn)而降低汽輪機(jī)的汽耗，當(dāng)循環(huán)水溫度高于28℃時，由于循環(huán)水溫度過高，此時對汽輪機(jī)的凝汽器真空度影響很大，從而增加汽輪機(jī)汽耗。

在水質(zhì)方面。如果水質(zhì)不達(dá)標(biāo)就會腐蝕及結(jié)垢阻塞循環(huán)系統(tǒng)冷卻管，這也是影響汽輪機(jī)運(yùn)行效果的因素。

第三個，凝汽器真空度影響方面。我們?nèi)绻麊螐钠啓C(jī)的使用壽命上考慮的話，它對汽輪機(jī)的運(yùn)行沒有特別大的影響，可以這樣說，在增加真空度的時候卻是有利于提升自身的經(jīng)濟(jì)效益。但是如果真空度很高，那么它就會影響汽輪機(jī)的使用壽命。主要原因體現(xiàn)在，在真空度高的情況下汽輪機(jī)汽耗就少，主要是凝汽器在真空度增高時，汽輪機(jī)的排汽溫度降低，而它的排汽壓力也低，這個時候蒸汽能量損失少，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱能就高。

另外一方面來說，如果我們增加汽輪機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)就會對汽輪機(jī)有所損壞，同時蒸汽會加劇對葉片的沖擊作用，這樣來看就會極大地縮短汽輪機(jī)中葉片的使用期限。所以說，凝汽器真空度合理與否是阻止汽輪機(jī)運(yùn)行順利的因素之一。

第四個蒸汽壓力。當(dāng)蒸汽壓力大于限制的具體數(shù)值時候，汽輪機(jī)工況就會超過額定負(fù)荷，此時就會在轉(zhuǎn)子在軸向的壓力加大，影響安全運(yùn)行。

圖1

3. 汽輪機(jī)運(yùn)行案例分析

本文以溫度因素中的蒸汽溫度影響汽輪機(jī)運(yùn)行為例，分析它的相關(guān)內(nèi)容。

我們知道，工業(yè)汽輪機(jī)中的部件熱應(yīng)力影響大的是汽缸，它的內(nèi)外溫度差別很大，況且溫度分布也不均勻。為了直觀地看到汽輪機(jī)工作狀態(tài)下的有關(guān)構(gòu)造，我們用如圖1所示的構(gòu)造圖加以表示。

我們假設(shè)汽缸壁的厚度是S，在冷啟動狀態(tài)之前，沿著壁的溫度都等于室溫to，如果用溫度為ts的蒸汽對內(nèi)壁進(jìn)行一定地加熱，因為剛開始的蒸汽凝結(jié)放熱系數(shù)很大，這樣它的內(nèi)壁溫度就會很快地升高到汽壓下的蒸汽飽和溫度tn，而這個時候外壁的溫度再經(jīng)過一段時間才能從室溫升高到tw值，缸壁的平均溫度此時是tc，這個時候沿缸壁的厚度方向溫度分布不均勻。

另一方面，因為汽缸內(nèi)壁溫度過高，而外壁溫度低，這樣內(nèi)壁就會在短時間內(nèi)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。我們假定外壁最初的狀態(tài)是冷態(tài)，這樣它的后續(xù)膨脹也是比內(nèi)壁小的。當(dāng)外壁溫度較低時候它的膨脹比應(yīng)該比內(nèi)壁小，此時內(nèi)壁的熱膨脹力要比外壁的大，我們可以這樣說外壁受的應(yīng)力就是拉應(yīng)力。

經(jīng)過我們的試驗結(jié)果比對，得知汽輪機(jī)的熱應(yīng)力與金屬材料有很大的關(guān)系，也與內(nèi)壁和外壁的溫度有相關(guān)聯(lián)。同時還可以推知，汽缸壁面的熱應(yīng)力與內(nèi)外壁的溫度有關(guān)，并且和內(nèi)外壁面的溫度成正比。

另外，在汽輪機(jī)啟動停運(yùn)時，我們要控制內(nèi)壁熱應(yīng)力不要超過允許值，只要控制汽缸內(nèi)外溫差不要超過他的最大范圍就可。另外當(dāng)汽輪機(jī)在達(dá)到額定的轉(zhuǎn)速之前，在升速過程中，我們還要注意排汽溫度的變化，如果排汽溫度過高，可以促使汽缸受熱和膨脹不均勻，這樣就會使汽輪機(jī)發(fā)生變化，使冷卻水流出。

綜上所述，我們可以得知溫度的變化時引起汽輪機(jī)熱變形等的最為主要因素。

參考文獻(xiàn)

［1］吳艷梅，孟春麗，李家榮.工業(yè)汽輪機(jī)變工況運(yùn)行的研究及試驗［J］.汽輪機(jī)技術(shù)，2010（9）：33-35.

［2］姚秀萍，烈紅梅，于茂靜，李偉.雙背壓凝汽式汽輪機(jī)變工況運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性分析［J］.工業(yè)控制計算機(jī)，2013（4）：20-21.

［3］雙抽汽式供熱汽輪機(jī)耗量特性的研究［J］.華北電力大學(xué)學(xué)報， 2011，38（1）：45-46.

中圖分類號：TQ440

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A