摘要：目前我国的电能输出主要依靠火力发电厂来生产完成。在整个生产输出过程中，汽轮机重要辅机的运行效率决定了电能生产的质量。所以出于经济性考虑，完善提高汽轮机辅机的运行效率是电厂节能降耗的关键指标。在确保安全运行的前提下，对汽轮机重要辅机进行优化管理，使汽轮机辅机机组运行状态处于最佳，提高电厂生产的经济性，就是本文要探讨的重点。

关键词：汽轮机;辅机系统;运行现状;优化运行;效率提升

1.汽轮机重要辅机的运行现状

1.1汽轮机重要辅机的优化运行方式

本文中所要谈到的汽轮机组重要辅机的运行优化也就是经济性能方面的改善。从整体来看，汽轮机组辅机的制造、安装、运行等等每个环节都有很大的节能空间，特别是汽轮机组在运行时的经济性尤其值得关注。如果在运行时，汽轮机组的每个参数都符合范围标准，那么汽轮机组的运行只会产生经济性影响。而如果运行参数超出规定界限，则可能对机组的安全产生破坏性威胁。所以汽轮机组必须保证实时的参数调节和监控，才能确保整个机组的安全性和经济性。综合来看，引起汽轮机组额外能量损失的因素有二，第一类就是由于汽水泄漏或者换热器散热过度而导致的热量直接从系统中损失;第二类就是指汽水节流量增大或者传热时温差未能平衡好所造成的能量的质量损失。

1.2汽轮机组的经济性指标

汽轮机组的经济性和汽轮本体有关，也和其他热力辅助系统的性能有关。它们能够共同反映机组运行的经济性指标。这些指标包括了与汽轮机组经济性和输出能量相关的单位时间能量消耗和直接反映热经济性的能耗率。例如蒸汽在汽轮机组内部的有效焓降与理想焓降的比值就组成了相对效率ηri=△Hi/△Ht。这种相对内效率的比值能够一定程度的反映汽轮机通流部分的完善指标。考虑到汽轮机的内功率是各级别功率之间的总和，所以它的内功率Pi=Gi△Hij。因为汽轮机组的内效率反映了汽轮机内功率与汽轮机内转换能量E的比值，E=Gj（△Ht）ij。由此可得ηi=Pi/E。

在公式中，△Hi表示汽轮机组中蒸汽的有效比焓降，单位为kJ/kg。△Ht是汽轮机组中蒸汽的理想比焓降。Gi是汽轮机组中蒸汽的流量，单位为kg/s。△Hij为汽轮机中蒸汽的有效焓降，kJ/kg。由以上的公式可以推算出，汽轮机的内效率和它的相对效率是相等。再结合660MW的火电汽轮机各个参数，所以它的气耗率为：d0=D0/Pel=3600/Wiηmηg。在此公式中，Wi是新蒸汽在汽轮机组内作功，Pel表示了发电机的输出功率，而ηm则表示机械效率。

热耗量能够影响一台汽轮机组的热经济性，尤其是像660MW这样的强功率火电汽轮机。它机组内部的热力循环方式、热力系统中辅机性能的优劣都能影响汽轮机组的热指标和负荷情况。

1.3重要辅机的经济运行

汽轮机组能够经济性运行，不仅仅取决于它的各项热指标和锅炉的运行等，还与其重要的辅助设备性能运行状态相关。一台660MW的火力汽轮机组需要多台辅机设备支持才能正常运行。所以发电厂在生产输出电力时，要保证主机组和辅机组全部状态良好才能正常发电。在这个过程中，辅机设备所消耗的电能也是巨大的，它包括了厂用电的消耗和供电煤耗，直接影响机组的经济性。辅机设备的经济运行决定了整体汽轮机组的能耗。

2.给水泵

2.1给水泵的优化原理

当机组的额定负荷过半时，应该让三台给水泵组的额定负荷小于50%。当一台汽动给水泵运行时，另一台应处于休息备用状态。为660MW的火力汽轮机组配备一台30%容量的电动给水泵和50%容量的两台汽动给水泵较为合理。在正式投入运营前，应该进行汽动泵和电动泵的设备试验，这其中就包括了双泵运行、单泵运行和轮换运行集中测试试验，以确保它们能够在实际运行状态下能够保持很高的运行经济性，有效的改善整个火力汽轮机组的工作效率。在运行时，备用汽动泵的运行工况保证在3000r/min的转速，以持续给给水泵提供循环流量。但是这也同时导致了备用泵更多的消耗蒸汽流量、热能消耗以及汽耗量。所以，应该使电动给水泵处于备用状态，而让汽动给水泵运行，这样的运行组合方式经济性更高。在这里，我们考虑到了给水泵组负荷的主动变化和持续时间，也就是说，一旦低负荷持续时长超过了临界时长，就应该改变给水泵的运行结构，采用电动给水泵备用的方式才是最为经济合理的。而如果在符合高低变化较为频繁的情况下，电动给水泵和汽动给水泵的备用切换模式就会变得不再适合，应该采用双泵同时运行的方式来应付水泵模式的频繁切换。

2.2给水泵经济性的计算

考虑到给水泵的经济性，就要考虑给水泵的扬程。通过公式我们可以得到给水泵的扬程为：H=P2-P1/pg。其中P1为给水泵的进口压力，P2为给水泵的出口压力，它们的单位都是Pa。P为给水泵进出口水的平均密度，kg/m3。g为重力加速度，m/s2。此时算出给水泵的效率为

η=v△p/1000x（1+c）x（h2-h1）x100%。此公式中v是给水泵进出口的平均比容，单位为m3/kg，△p为给水泵进出口水的压力差比，单位为Pa。h1和h2分别为给水泵进出口的水焓，kJ/kg。c则是指每1kg给水所对应的泵体散热热量以及轴封等损失。由此计算出给水泵的轴功率为Pa=pgHQ/η。其中H是给水泵的扬程，单位为m。Q就是给水泵的出口流量，单位为m3/s。

根据热力学的泵效率理论，基于能量守恒定律的基础上，应该具体分析给水泵中流体机械与流体本身之间的能量转换，从而得到泵效率为：

η=Ek/Em+Ex。公式中Ek是指单位质量流体的水力能量。Em则指代单位质量流体的机械能，而Ex表示单位质量流体的能量损耗。

3.循环水泵

3.1循环水泵的优化原理

对于一台大功率且结构稳定的660MW火力汽轮机来说，它的蒸汽能量在末级存在极限膨胀的压力。如果在运行中循环水泵的排气压力小于极限膨胀压力值，那么蒸汽膨胀部分就只会发生在动叶之后，从而造成汽轮机功率的损失，这也是由于循环水泵中的凝结水温度降低，其最末级回热抽汽量增加而导致的机组功率变小。所以在运行时，应该保证汽轮机组中凝汽机在最佳的真空状态下运行，真空后凝结水温度回升也会增加汽轮机的功率。

3.2循环水泵的经济性计算

H=（P2-P1*106/Px*g+（Z2-Z1）+V22-V12/2*g。

在公式中，P1为泵入口的压力，单位MPa;P2为泵出口的压力，单位为MPa;Z2和Z1表示泵出入口压力测点的标高，单位为m;Px为循环水泵中水的密度，单位为kg/m3;g为重力加速度，单位为9.81m/s2;V1和V2表示泵进出口压力测点断面上水的平均流速，单位为m/s。

要计算循环水泵的轴功率先要计算它的有效功率，即Pu=Px·Qx·H·g/3.6*106。

那么循环水泵的轴功率就为：Pa=Ne*ηd。其中Qx为循环水流量，单位为m3/h;而ηd为循环水泵的电机效率，其中ηd选取值为0.85。所以循环水泵的总体效率就是：η循环=Pu/Pa*100。

在循环水泵水温度控制在8℃～11℃之间时，一台循环水泵的运行经济性达到最高。如果循环水温度高于14℃，则两台循环水泵的运行经济性最高，如果循环水温度在11℃～14℃之间，那么负荷与温升对应关系中的负荷点进行来回切换才能达到最佳的经济运行性。不过也要整体考虑到循环水泵来回切换所带来的各种安全问题。另外，循环水泵电机所采用的是定速方式，所以应该十分注意它在运行时的有效功率和水温，而采用双速电机进行运行时辅机节能相对较好的运行办法。

再者，为了确保循环水泵的水温对水循环真空泵的抽吸能力影响，当水温升高时，真空泵的抽吸能力就会急剧下降，直接影响到机组的真空运行状态。所以抽汽设备的运行方式应该考虑真空泵运行时水温升高的现象。利用温度较低的地下水将工作液体冷却是一个不错的办法，它不但能够提高真空泵的抽吸能力，也可以同时降低循环水泵的功耗，从而达到提高凝汽机真空度的热耗能效率。而使用过的地下水也不该废弃，它可以作为循环水系统中的循环水，保证水资源不会被无端浪费。

4.总结

本文简要的分析和计算了660MW火力汽轮机组中各个辅机的运行状态，得出了一些有利于汽轮机组高效率工作的优化运行方式。它们都大大降低了运行机组和辅机机组的用电量，提高了整个汽轮机组的供电能力，对目前现实中电厂的未来建设很有实战价值。

参考文献：

[1]贺济芳.电厂汽轮机组辅机运行概况与运行方式优化[J].科技传播.2012.（1）.

[2]洪晓敏.电厂汽轮机组辅机优化最佳运行方式[J].中国新技术新产品.2010.（4）.

[3]马建宁.汽轮机辅机性能试验及优化运行分析[D].重庆大学.2007.

作者简介：刘斌阳（1988.2-），男，宁夏银川市人，本科学历，助理工程师，研究方向：电力工程。