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[摘 要]一直以来，如何有效合理配置汽轮机、发电机以及锅炉的容量参数，最大发挥经济和能量利用效益，是火电机组研究的重要课题。本文从该问题出发，主要对汽轮机、锅炉和发电机的出力以及其相应的限制条件进行分析，并提出了对火电单元机组发电机、锅炉和汽轮机容量配合的对策。
[关键词]火电单元机组；汽轮机；锅炉；发电机；容量配合
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0058-01
在80年代初期，欧阳鉴、杨旭中等老前辈已经对火电单元机组在制造中如何合理匹配机炉电容量的问题进行了深入的分析和研究，取得了突破性的进展。但随着科学技术的发展，现在对汽轮机、锅炉以及发电机之间容量配合要求的更高、更严、更加精密。因此，继续研究该问题仍然是制造出良好的国产火电机组的重要突破口。
一、汽轮机、锅炉和发电机的出力及其限制条件
（一）汽轮机的出力和其限制条件
计算汽轮机、锅炉和发电机容量的配合问题的方法主要有两种，一种是将发电机与汽轮机当作一个整体进行确定汽轮发电机出力；另一种是先确定汽轮机的出力，并以此为基础选择炉、电的出力。由此可见，汽轮机的出力是解决问题的关键，是研究的中心。汽轮车的出力及其限制条件可以从三个方面来分析，一是铭牌额定出力，一般借用热平衡图进行计算；二是最大保证出力；三是最大计算出力。最大保证出力与最大计算出力的不同之处在于前者是在蒸汽流量与额定出力相同时，排气、补水较小的情况下计算出的；而后者则是制造厂为避免误差，在设计中扩大了出力的范围，但这并不属于厂家承诺的。综上所述，即主蒸汽在增加5%的情况下，出力也会相应增加约4.5%，这就是汽轮机的限制条件。
（二）锅炉的出力和其限制条件
同汽轮机类似，锅炉的出力也可以分成三个种类，一是额定出力，即锅炉在恒定的出口蒸汽时测算出的参数以及此时的蒸发量；二是最大蒸发量，即设计者在设计锅炉的时候往往会考虑误差，流出5%—10%的裕度，从而满足一些附带设施或辅助设施在运行中所需的蒸发量；三是锅炉的出力限制条件，即在5%的超压运行之时，连续出力不应当超过2个小时，在一年内，所有超压运行时间累积加到一起不能超过720个小时。因此，综上所述，对锅炉的限制也相应的限制了汽轮机的运行。
（三）发电机的出力和其限制条件
研究发电机的出力不同于对汽轮机和锅炉的研究。汽轮机和锅炉主要研究的负荷的量以及持续时间的限制，而对于发电机来讲，则一般不会受功率的影响，主要受限于绝缘体以及温度、振动等因素的影响。根据美国IEEE标准1-1969，一般发电机出力时应当符合相关规定，不应当超过制造时确定的参数。此外，发电机应当低于铭牌出力要求的参数，以最良好的方式进行运行，从而延长发电机的使用期限，这也需要相关控制冷却系统的辅助。尤其是对于封闭式的发电机来讲，通过控制冷却器可以有效实现控温的目的。
使用发电机的过程中还应该注意以下四个方面：一是由于发电机没有最大值的限制，因此必须按照其规定的出力标准参数运行。二是单纯依靠提高功率因数的方式促进有功功率的出力是有限的，一般无法达到汽轮机的要求。三是已经按照设计额定氢压的发电机无法在通过提高氢压来提高发电机的额定出力。四是必须严格按照规定，保证绝缘体的寿命以及温度等要素参数恒定。
二、对火电单元机组汽轮机、锅炉和发电机容量配合的对策
根据上文对汽轮机、锅炉和发电机的出力及其限制条件分析，可知在相互配合时应当以汽轮机的铭牌额定出力为基础，调节锅炉和发电机的参数，从而达到最大经济效益，下面针对锅炉和发电机如何配合好汽轮机，笔者分别提出以下建议：
（一）锅炉的铭牌额定蒸发量如何确定
如上文所述，根据汽轮机来确定锅炉的铭牌额定蒸发量，仅仅依靠热平衡图测量出的蒸发量是远远不够的，毕竟其受到多种因素影响。因此，应当分四種情形分别处理：
1.机组运行时所需的蒸汽量是不可或缺的，必须考虑到额定蒸发量的数值确定中；
2.在火电单元机组维修后，由于新老硬件的搭配，必将导致蒸汽量的提高，因此，在确定额定蒸发量时应当为这样的情况考虑2.2%左右/年，每两年大修一次，即增加4.4%左右。
3.由于设备制造、质量检修等方面的问题，导致相关设备故障的情形，比如引风机故障。虽然当前我们还没有办法完全确保设备的可靠性，但从当前来看，个人认为还不能通过增加锅炉蒸发量来解决这样的问题。
4.最后一种是常见的一些问题，比如蒸汽参数测定时的准确度、冷却水的温度变化以及其他类似因素。对于此类问题尚无法准确测量出每一个问题的项目以及其影响，因此，一般会采用概率论进行计算。
（二）发电机的额定容量如何确定
一般情况下，发电机的额定容量与汽轮机是相互匹配的，但后者有一个最大保证出力的限制，前者则不受限制。因此，在汽轮机达到最大保证出力的时候，就是发电机容量的大小，这也是测量的主要理论方法。具体步骤可以按照以下进行：首先测量出汽轮机的最大保证出力，即汽轮机能够连续超额定功率运行的百分比，这个数据一般不超过10%；最后在与汽轮机相互匹配的基础上，将发电机的铭牌额定容量扩大5%左右。
（三）如何达到最大经济效益
由于发电机与汽轮机的匹配是必须的要求，因此锅炉的设定是达到最大经济效益的关键，通常锅炉设定的额定铭牌蒸发量需要超过汽轮机需求的4%左右，通过对该数值的改善可以计算出经济效益的估值，然后通过改善达到最大经济效益。
三、结语
减少汽耗是21世纪绿色环保行动的主题，这就需要我们研究出更为合理科学的火电单元机组，从而防止蒸汽量泄漏损失、真空偏差等因素的影响，解决火电单元机组汽轮机、锅炉和发电机容量配合问题，关键是对锅炉、发电机的铭牌额定出力的调整，因此在实际操作中，应当根据实际，不断试验，通过数据设置最为合理的配置比例，从而达到经济与效率效益的统一。
参考文献
[1]欧阳鉴，嵇同懋.火电单元机组汽轮机、锅炉和发电机容量配合问题的探讨[J].电力技术，1985，09：52-58.
[2]王庆利. 先进控制策略在单元机组协调控制系统中的应用研究[D].东北大学.2008.
[3]王志. 直流锅炉发电机组协调系统模糊控制策略的研究[D].华北电力大学.2012.
[4]陈旱章.提高汽轮机安装质量的几点经验[J] .四川电力技术.1980年06期
[关键词]火电单元机组；汽轮机；锅炉；发电机；容量配合
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0058-01
在80年代初期，欧阳鉴、杨旭中等老前辈已经对火电单元机组在制造中如何合理匹配机炉电容量的问题进行了深入的分析和研究，取得了突破性的进展。但随着科学技术的发展，现在对汽轮机、锅炉以及发电机之间容量配合要求的更高、更严、更加精密。因此，继续研究该问题仍然是制造出良好的国产火电机组的重要突破口。
一、汽轮机、锅炉和发电机的出力及其限制条件
（一）汽轮机的出力和其限制条件
计算汽轮机、锅炉和发电机容量的配合问题的方法主要有两种，一种是将发电机与汽轮机当作一个整体进行确定汽轮发电机出力；另一种是先确定汽轮机的出力，并以此为基础选择炉、电的出力。由此可见，汽轮机的出力是解决问题的关键，是研究的中心。汽轮车的出力及其限制条件可以从三个方面来分析，一是铭牌额定出力，一般借用热平衡图进行计算；二是最大保证出力；三是最大计算出力。最大保证出力与最大计算出力的不同之处在于前者是在蒸汽流量与额定出力相同时，排气、补水较小的情况下计算出的；而后者则是制造厂为避免误差，在设计中扩大了出力的范围，但这并不属于厂家承诺的。综上所述，即主蒸汽在增加5%的情况下，出力也会相应增加约4.5%，这就是汽轮机的限制条件。
（二）锅炉的出力和其限制条件
同汽轮机类似，锅炉的出力也可以分成三个种类，一是额定出力，即锅炉在恒定的出口蒸汽时测算出的参数以及此时的蒸发量；二是最大蒸发量，即设计者在设计锅炉的时候往往会考虑误差，流出5%—10%的裕度，从而满足一些附带设施或辅助设施在运行中所需的蒸发量；三是锅炉的出力限制条件，即在5%的超压运行之时，连续出力不应当超过2个小时，在一年内，所有超压运行时间累积加到一起不能超过720个小时。因此，综上所述，对锅炉的限制也相应的限制了汽轮机的运行。
（三）发电机的出力和其限制条件
研究发电机的出力不同于对汽轮机和锅炉的研究。汽轮机和锅炉主要研究的负荷的量以及持续时间的限制，而对于发电机来讲，则一般不会受功率的影响，主要受限于绝缘体以及温度、振动等因素的影响。根据美国IEEE标准1-1969，一般发电机出力时应当符合相关规定，不应当超过制造时确定的参数。此外，发电机应当低于铭牌出力要求的参数，以最良好的方式进行运行，从而延长发电机的使用期限，这也需要相关控制冷却系统的辅助。尤其是对于封闭式的发电机来讲，通过控制冷却器可以有效实现控温的目的。
使用发电机的过程中还应该注意以下四个方面：一是由于发电机没有最大值的限制，因此必须按照其规定的出力标准参数运行。二是单纯依靠提高功率因数的方式促进有功功率的出力是有限的，一般无法达到汽轮机的要求。三是已经按照设计额定氢压的发电机无法在通过提高氢压来提高发电机的额定出力。四是必须严格按照规定，保证绝缘体的寿命以及温度等要素参数恒定。
二、对火电单元机组汽轮机、锅炉和发电机容量配合的对策
根据上文对汽轮机、锅炉和发电机的出力及其限制条件分析，可知在相互配合时应当以汽轮机的铭牌额定出力为基础，调节锅炉和发电机的参数，从而达到最大经济效益，下面针对锅炉和发电机如何配合好汽轮机，笔者分别提出以下建议：
（一）锅炉的铭牌额定蒸发量如何确定
如上文所述，根据汽轮机来确定锅炉的铭牌额定蒸发量，仅仅依靠热平衡图测量出的蒸发量是远远不够的，毕竟其受到多种因素影响。因此，应当分四種情形分别处理：
1.机组运行时所需的蒸汽量是不可或缺的，必须考虑到额定蒸发量的数值确定中；
2.在火电单元机组维修后，由于新老硬件的搭配，必将导致蒸汽量的提高，因此，在确定额定蒸发量时应当为这样的情况考虑2.2%左右/年，每两年大修一次，即增加4.4%左右。
3.由于设备制造、质量检修等方面的问题，导致相关设备故障的情形，比如引风机故障。虽然当前我们还没有办法完全确保设备的可靠性，但从当前来看，个人认为还不能通过增加锅炉蒸发量来解决这样的问题。
4.最后一种是常见的一些问题，比如蒸汽参数测定时的准确度、冷却水的温度变化以及其他类似因素。对于此类问题尚无法准确测量出每一个问题的项目以及其影响，因此，一般会采用概率论进行计算。
（二）发电机的额定容量如何确定
一般情况下，发电机的额定容量与汽轮机是相互匹配的，但后者有一个最大保证出力的限制，前者则不受限制。因此，在汽轮机达到最大保证出力的时候，就是发电机容量的大小，这也是测量的主要理论方法。具体步骤可以按照以下进行：首先测量出汽轮机的最大保证出力，即汽轮机能够连续超额定功率运行的百分比，这个数据一般不超过10%；最后在与汽轮机相互匹配的基础上，将发电机的铭牌额定容量扩大5%左右。
（三）如何达到最大经济效益
由于发电机与汽轮机的匹配是必须的要求，因此锅炉的设定是达到最大经济效益的关键，通常锅炉设定的额定铭牌蒸发量需要超过汽轮机需求的4%左右，通过对该数值的改善可以计算出经济效益的估值，然后通过改善达到最大经济效益。
三、结语
减少汽耗是21世纪绿色环保行动的主题，这就需要我们研究出更为合理科学的火电单元机组，从而防止蒸汽量泄漏损失、真空偏差等因素的影响，解决火电单元机组汽轮机、锅炉和发电机容量配合问题，关键是对锅炉、发电机的铭牌额定出力的调整，因此在实际操作中，应当根据实际，不断试验，通过数据设置最为合理的配置比例，从而达到经济与效率效益的统一。
参考文献
[1]欧阳鉴，嵇同懋.火电单元机组汽轮机、锅炉和发电机容量配合问题的探讨[J].电力技术，1985，09：52-58.
[2]王庆利. 先进控制策略在单元机组协调控制系统中的应用研究[D].东北大学.2008.
[3]王志. 直流锅炉发电机组协调系统模糊控制策略的研究[D].华北电力大学.2012.
[4]陈旱章.提高汽轮机安装质量的几点经验[J] .四川电力技术.1980年06期