汽轮机热力性能试验方案

汽轮机热力性能试验方案内容摘要：

3)实验工况参数满足已经由试验 各 有关方通过协议的方式进行确认的参数控制表的要求。 4)试验基准满足规程或协议的要求。 5)系统隔离已经严格按照系统隔离清单执行，试验的不明泄漏量满足规程或协议的要求。 6)试验数据满足采样频率、试验持续时间 等要求。 7)试验次数满足规程或协议的要求，有足够多的正式试验和重复性试验满足要求。 8)实验项目和内容已经全部完成。 9)经试验不确实度评估，判定不确定度已满足规程或协议的要求。 此外还有些常规性和特殊类型的热力性能试验。 第 3 章 试验结果的计算和修正 概述 以常见的 中间再热凝汽式汽轮机为对象，对其热力性能进行计算，得出的热力性能指标是热耗率和汽轮机的缸效率。 由于实际试验时不可能将全部运行工况参数都控制在规定值因此在将试验结果与保证值比较之前，应对试验结果进行修正，实验结果修 正到保证工况。 这样 对于试验的热耗率、缸效率及发电机功率均有修正后的热耗率、缸效率和发电机功率。 热耗率 热耗率的基本定义如下：  进 入 汽 轮 机 系 统 的 总 热 量 离 开 系 统 的 总 热 量热 耗 率 发 电 机 输 出 功 率 (31) 这里所说的汽轮机系统是包括回热加热器系统，因此，离开汽轮机系统进入锅炉的给水及冷再热蒸汽所含有的热量必须计算，此外，出汽轮机系统的辅助热量也要包括在内。 发电机输出功率应该是指发电机的净输出功率。 对再热回热式汽轮机，热耗率的公式表示为 m m r h r fw fw c r c r s h s s h s r h s r h selD h D h D h D h D h D hHR N      (32) 式中 ： HR—— 热耗率， Kj/kwh； mD —— 主蒸汽流量， t/h； rD —— 再热蒸汽流量， t/h； fwD —— 给水流量， t/h； crD —— 冷再热蒸汽流量， t/h； shsD —— 过热器减温水流量， t/h； rhsD —— 再热器减温水流量， t/h； mh —— 主蒸汽焓， kj/kg； hrh —— 热再热蒸汽焓， kj/kg； fwh —— 给水焓， kj/kg； crh —— 冷再热蒸汽焓， kj/kg； shsh —— 过热器减温水焓， kj/kg； rhsh —— 再热器减温水焓， kj/kg； elN —— 发电机功率， MW。 以上公式着重从气轮机的系统的角度考虑进出热量，即没有计入泄漏流量带出锅炉的热量，也有在式中全部用给水流量或主汽流量的，那样则将泄漏量算在锅炉出口或进口，使系统吸收热量发生变化。 汽耗率是汽轮机发电机组的另一重要性能指标。 他定义为汽轮机的进汽量与电功率之比值。 用符号 SR 表示，单位是 Kg/kw。 数学表达为 melDSR N (33) 汽耗率只是用蒸汽的流量来表述汽轮机的性能，忽略了因参数不同而带来的蒸汽品质的差异，因此，汽耗率并不能 直观 地反映蒸汽所含有的热能在汽轮机中的有效利用程度。 对再热式汽轮机，在同样的主蒸汽流量下，因再热蒸汽流量的不同而表现的不同热力性能，也无法由热耗率来表述。 但是，对于仅在一个压力和温度条件下进汽，并 在另一个压力下排出全部蒸汽的汽轮机，如背压式汽轮机，汽耗率是可以衡量热量转换程度的指标。 焓降效率 大型汽轮机组一般均有高压缸、中压缸和低压 缸。 各缸的效率反 映了汽轮机的本体性能的优劣程度，是表述汽轮机组性能的 重要指标。 如本章中第一节所述，直接测量汽缸出口的压力和温度参数，根据公式 0000cTsHHHH (34) 001cTisHH  即可求出，高、中压缸的焓降效率。 在测出调节阀门后的蒸汽参数后，还能进一步求出汽缸的通流效率，从而更准确的反映同缸通流部分的性能。 但是，对于有些机组的高压缸，因其各只调节阀门不是同步开启的，面是按一定的重叠度顺序开启。 在进行 汽缸效率计算时，要特别注意由于缸体造成的阀杆漏汽、轴封漏汽，或缸内漏汽对效率的影响。 汽轮机各缸效率常常作为汽轮机热力性能评价的一项重要指标。 通常高、中压缸的效率计算可以通过测量高、中压缸进出口的压力、温度等热力参数，并由水蒸气表查出相应的焓熵值，即可计算得出。 但由于低压缸排汽处于湿蒸汽区，其压力和温度不再是相互独立的参数，另外还需要蒸汽的干度才能确定低压缸排汽焓。 由于目前蒸汽的干度还难以在现场进行精确的测量，低压缸排汽的焓值还无法通过常规方法得到，故低压缸效率也不易求得。 低压加热器系统计算 目前，汽轮机排汽焓的计算通常是按照 ASME PTC6A 一 1982 推荐的方法，即通过整个机组的质量和能量平衡来确定汽轮机的排汽量和排汽焓 (有用能终点焓 UEEP)，然后再进行低压缸效率计算。 但这种方法需要大量准确的原始数据，通常需按照 ASME PTC 6 试验规程进行机组的全面性热力试验获取。 但是，全面性热力性能试验需安装大量测点，而且需采用大量高精度的测量仪器，如一台 300 MW 机组的全面性热力性能试验约需布置的测点多达 130 个；其次，对主蒸汽流量测量的准确度要求较高，如 ASME PTC 6 试验规程推荐使用 ASME PTC6 标准的高精度低值喉部取压喷嘴来测量主凝结水流量；另外，在计算中还需进行多次的迭代， 有了凝结水流量，从压力最高一级的低压加热器开始，逐级向后计算 各个 加热器的进汽量。 由加热器进 水焓 、出水焓、进汽焓、疏水焓、一个热平衡方程就能求出进汽流量， 但是在额定工况，无法通过测量压力喝温度直接得出抽汽焓，因此第一级低压加热器进汽量就不能求出。 这就需要求出每个加热器的抽汽流量，因此它的计算与低压加热器抽汽计算是密不可分的，往往与湿蒸汽抽汽焓的确定同时进行，用迭代完成。 以下是最常见的低压加热器系统的计算的通用方法： 4号低压加热器进汽量 _ 4 _ 3_4_ 4 _ 4()ns djs s djs sdjjqdjj q djs sD h hD hh  (35) 4号低压加热器疏水流量 _ 4 _ 4djss djjqDD (36) 3号 低压加热器进汽量 _ 3 _ 3 _ 4 _ 4 _ 3_3_ 3 _ 3( ) ( )   ns djc s djj s djs s djs s djs sdjjqdjj q djs sD h h D h hD hh (37) 3号低压加热器疏水流量 d js s _ 3 d js s _ 4 d jjq _ 3D D D (38) 2号低压加热器进汽量 _ 2 _ 2 _ 3 _ 3 _ 2_2_ 2 _ 2( ) ( )   ns djc s djj s djs s djs s djs sdjjqdjj q djs sD h h D h hD hh (39) 2号低压加热器疏水流量 _ 2 _ 3 _ 2djss djss djjpD D D (310) 1号低压加热器进汽量 _ 1 _ 1 _ 2 _ 2 _ 1_1_ 1 _ 1( ) ( )ns djc s djj s djs s djs s djs sdjjqdjj q djs sD h h D h hD hh    (311) 1号低压加热器疏水流量 _ 1 _ 1 _ 2djs s djjq djs sD D D (312) 轴封加热器热平衡式 _2( ) ( ) ( )z jjq z jjq z js s n s d js s z jc s z jjsD h h D D h h    (313) 轴封加热器疏水 流量 zjss zjjqDD (314) 式中： djssD 表示低压加热器疏水流量 ， t/h； djsh 表示低压加热器疏水焓 ， kj/kg； djjqD 表示低压加热器进汽流量 ， t/h； djqh 表示低压加热器进汽焓 ， kj/kg； djcsh 表示低压加热器出水焓 ， kj/kg； djsh 表示低压加热器进水焓 ， kj/kg； zjssD 表示 轴封 加热器疏水流量 ， t/h； zjsh 表示低压加热器疏水焓 ， kj/kg； zjjqD 表示低压加热器进汽流量 ， t/h； zjqh 表示低压加热器进汽焓 ， kj/kg； zjcsh 表示低压加热器出水焓 ， kj/kg； zjjsh 表示低压加热器进汽焓 ， kj/kg； nsD 表示凝水流量。 对于轴封加热器，其进口是汽气混合物，所测压力是混合压力，计算焓值需要的是蒸汽的分压力。 下面介绍几种简化方法： (1)由所测压力和温度直接求焓。 由于进口蒸汽中所含空气较少，用混合压力代替蒸汽压力。 忽略偏差。 由于轴封汽本身对计算结果的影响较小，因焓值导致的微小汽量偏差，是可以接受的。 (2)也可不用计算直接测量轴加疏水的流量，得出进汽流量。 通过测量进口压力，得到疏水焓，再经过热平衡计算能求出轴加进汽焓。 同样，由于对结果影响较小，可用一般的水表测量疏水流量。 (3)进入轴加的各股流量可以通过计算、测量或根据设计值分配分别求出，这样就无需对轴加进行计算。 我们基于各缸的有效做功概念，从工程实用的角度探讨低压缸效率的改进算法，计算过程较简单，且不需进行繁锁的迭代来计算低压缸排汽焓，计算精度完全能够满足工程要 求。 通过算例，验证了算法的合理性。 该算法可用于汽轮机简化热力试验对低压缸效率的计算和汽轮发电机组的在线实时计算。 本算法将各缸的抽汽、门杆漏汽、轴封漏汽等对做功有影响的成分综合考虑，根据高、中、低压缸的理想做功和实际做功，分别计算出各缸的有效做功系数。 有效做功系数包含了抽汽、门杆漏汽、轴封漏汽等其它辅助漏汽对功率的影响，从而在功率计算中无需单独考虑抽汽系数或漏汽系数等对功率的影响。 根据设计热平衡图，将不同负荷下得出的各缸有效做功系数进行拟合，得到各缸有效做功系数与汽轮机总轴功率的关系公式，在实际变工况计算中 ，只需根据总轴功率即可得出对应负荷下的各缸有效做功系数，再由功率平衡方程即可计算出排汽焓。 排入凝汽器蒸汽焓的计算 一般都通过汽轮机能量平衡的迭代方程，通过加热器懂得热平衡计算，求出进入每个加热器的蒸汽流量。 排汽焓即有用能终点（ UEEP）在所有其他项目已知时，有能量平衡方程可求出进入凝汽器的总能量，再除以排入凝汽器的蒸汽流量，即得 UEEP。 排汽焓受到从膨胀线上读到的任一使用湿蒸汽的加热器的蒸汽焓值的影响。 能量方程： 1 ()E A c g g mQ Q Q Q K N N N        (315) 式中： 1Q —— 汽轮机输入热量； EQ —— 汽轮机抽汽回热系统带走的热量； AQ —— 其他系统和设备带走的热量； cQ —— 进入排汽缸的热量； K —— 不同单位之间的转换系数； gN —— 发电机输出功率； gN —— 电气损失； mN —— 机械损失。 把计算出的排入凝汽器的蒸汽焓减去排汽损失，就得到膨胀过程线的终点焓ELEP。 该点的焓值应与初试估计的膨胀线终点焓相符，两者的误差应在一定的范围内，否则，应迭代计算，方法如下： 如假定的初试 ELEP 值与计算的 ELEP 值的误差超限，则以新的 ELEP 和原来的已知条件形成新的膨胀线，在此线上从新确定湿蒸汽抽汽焓。 用该焓值和由他算出的抽汽量带入汽轮机能 量平衡方程，直至得出又一 ELEP 值，这一程序要反复进行下去，直至确定的膨胀线重点焓与本次计算的初试值的 误差在合理的范围以内。 第一类修正 在进行热力性能试验时，一般情况下不可能所有的工况参数和条件都满足规定要求，这些工况参数和条件的偏差必然会对试验的结果产生影响。 因此，在将试验结果与保证值进行比较之前，必须对其进行修正，消除偏差产生的影响。 要修正的试验结果包括：热耗率、发电机功率、主蒸汽流量、汽轮机缸效率等。 第一类修正 第一类修正又称系统修正，主要是对影响给水加热系统的变量进行修正， 以消除试验循环与规定循环的偏差产生的影响。