关于热能与动力工程的讨论

李娟 井立山

【摘要】：本文主要分析电厂热能及动力工程中存在重热现象、一次调频、节流调节、调压调节，湿气损失、极组的变工况特性，引导出存在于电厂热能及动力工程中的主要问题。

【关键词】：热电厂动力工程主要问题

中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：

引言

在电厂中，首先将热能转为动能，后利用汽轮发电机设备后，其中一部分转为电能，另一部分则通过汽轮机转出，这一系统中，产生蒸汽的热损耗及焓降，并对电厂的热能消耗降低有所帮助，同时可以提高操作技能。这个过程，是电厂热能与电厂动力工程的主要工作原理，

一、节流调节中存在的问题

节流调节特点及节流调节适用场合：

（1） 首先无调节级，第一级的全周进汽；

（2）变工况时各级温度变化比较小，负荷的适应性也比较好

（3）变工况存在一定的节流损失，经济性能较差；

（4）适用于较小容量的机组与带基本负荷大机组级组临界的压力就是指当级组中任一级是处于临界的状态时级组最高背压，那么级组所包含的级数也就越多，机组的数值也就越小，也就是临界压力比数值越小，弗留格尔公式应用条件：工作级组中的各级数不应小于3~4 级；在同一种工况下，通过各级级组的流量是相同的；而在不同工况下，各级组中的通流亚面积同时是保持不变的，属于恒定公式。弗留格尔公式的实际应用效果：可用来推算不同流量下的各级级前的压力以求得各级之间的压差、比焓降。从而可以确定相应功率效率以及零部件之间的受力情况；同时在监视汽轮机通流的部分是否是正常的，基石在已知流量条件下，可以根据运行时各级组前显示压力是否符合弗留格尔公式，来进行判断通流部分面积是否发生改变。

二、重热现象中存在的问题

重热现象：前级的损失被下级有效利用，使下级理想焓降在相同压差下比在前级无损失时的理想焓降有较大的增加，这样产生的想象被叫做多级汽轮机的重热现象。

有可能会引发机组变工况的几点因素：电不能进行大量的储存，外界需要的功率一直在不断的变化；锅炉燃烧无法稳定，促使进入汽轮机内的蒸汽参数时刻发生变化；同时凝汽设界工况发生变化，使凝汽器内部压力变化；其它的因素影响，例如电网频率的变化，汽轮机组件中通流部分结垢等。

三、一次调频中存在的问题

一次调频：意思是并网运行机组，遭遇外界负荷发生变化而引起电网的频率变动，并网各机组中的调速系统会根据各自不同的静态特性，启东自动增减负荷，维持电网周波，这一完整过程便是一次调频。

汽轮机发生变工况时各级焓降发生的变化（最末级、调节级中间级）：调节级是指在第一阀全开时，工况的流量增加时压会增大，调节级将比焓降减小，相反的，流量减小时会比焓降增大，而在第一阀进行全开第二阀没有开时，调节级相对焓降可达到最大的中间级，在出现工况变动的时候，各中间级压力比不变，各中间级比焓降亦不会变。最未级的流量增加，压比相对减小，未级相对焓降增加，反之喷管调节特点以及适用场合：

（1） 各调节阀允许通过最大的流量不一定是相等的；

（2）有的调节级，e<1，且t 随着调节阀得开启数目而发生变化；

（3） 部分发生负荷时，会比节流调节的效率高；

（4）工况发生变化时，调节级汽室的温度变化较大，负荷适应性差；

（5）适用于各种类型的汽轮机能平移调节系统静态特性线的装置称为同步器，

主要作用有：单机进行运行时，启动的过程中间提升机组转速到额定值；带负荷运行时可以保证机组在任何稳态负荷下转速维持在额定值；并列运行时，用同步器可以改变汽轮机的功率，并且可在各机组致之间进行负荷的重新分配，并保持电网频率基本不变，这个过程叫做二次调频。

四、调压调节中存在的问题

调压调节的特点是：（1）增加机组运行过程中的可靠性和对负荷的较强适应性；（2）提高机组在承受部分负荷下的经济性；（3） 高负荷区域滑压调节的不经济性；（4）适用在单元大机组蒸汽在进行动叶栅中做功后，以余速动能进行离开动叶栅的操作，它是不能在动叶栅中进行转换为机械功的一部分动能消耗，统称它为这一级余速损失，工作喷管所占用的弧段的长度和整个圆周长派的比率值表示部分进汽的程度。在部分产生进汽的级中，喷管的分组布置，可进行分为工作弧段与非工作弧段，鼓风的损失发生在非工作弧段。旋转的动叶片每一个瞬间都会使处于喷管工作弧段或者非工作弧段，尤其在非工作弧段中，动静轴向间隙中间充满了停滞而产生的大量蒸汽，所以当动叶片转到非工作弧段时，会出现像鼓风机一样，导致这些停滞的蒸汽迅速从叶轮的一侧鼓到另一侧，这都需要消耗部分的有用功，这部分能量损失称为鼓风损失。与鼓风损失相反的是，斥汽损失常发生在喷管的工作弧段，刚从非工作弧段转到工作弧段的动叶栅内充满了停滞的蒸汽，喷管中流出的蒸汽需要首先排斥并加速这些停滞蒸汽，便要消耗部分动能，称为斥汽损失。

五、极组的变工况特性

1.级组中的变工况特性：

（1）当变工况的前后级组没有达临界状态时，各级组的流量和级组前后产生压力平方差的平方根是正比；

（2）当变工况前后级组全部显示为临界状态，就可通过级组中的流量与级前压力成为正比，同时与级后参数没有关系。

2.轴向推力变化的规律：

（1） 新蒸汽温度相对降低；

（2）汽轮机产生水冲击时；

（3）负荷突然增大时；

（4）甩负荷时；

（5）叶片结成垢时，轴向推力会全部增大。

六、湿气损失中存在的问题

产生湿汽损失的主要原因：（1） 湿蒸汽在进行膨胀的过程中，一部分蒸汽会凝结成水滴促使做功的蒸汽量大幅度减少；（2）一些水珠的流速大大低于蒸汽流速，高速汽流便会被低速水珠牵制，消耗大部分部分动能造成损失；（3）水珠应为撞击喷管背弧而扰乱主流造成的损失，撞击动叶背弧阻碍动叶旋转而消耗叶轮有用功；（4）湿蒸汽变得过冷现象也是其中一种造成湿汽损失的原因。危害便是：损伤动叶进汽的边缘，特别叶顶背弧处冲蚀最严重。减少湿汽损失的方法：（1）使用中间再热循环；（2）使用去湿装置；（3）使用具有吸水缝的空心喷管；（4）提高抗冲蚀能力。汽轮机运行时，要克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力，还要带动主油泵、调速器，这都将消耗一部分有用功而造成损失，为机械损失。在轴流式汽轮机中， 经常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整齐观察，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压的轴向力，使汽轮机转子存在一个向低压端移动的趋势，这个力便叫转子的轴向推力。

结语

以上这些在电厂热能及动力工程中存在的问题，是以在工作中刻苦的钻研理论知识作为依据，通过数十年的实践经验，总结而得到的电厂热能与动力工程之间关系及其变化情况，能够熟悉掌握变工况时有可能发生的各种情况，了解这些情况的产生原因，对于在工作中可以正确判断和处理各种异常情况起到不小的帮助；它可以使技术工人的操作技术更加精湛，同时提高技能；并可以通过了解降低焓降的变化情况从而降低热的损失知识体系，同时可以使热能利用率得到显著的提高。

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。