汽轮机热力性能试验技术培训.ppt

汽轮机热力性能试验技术培训,西安热工研究院有限公司电站性能技术部姚啸林2009.3.26 宜昌,一、汽轮机热力性能试验概述二、试验的仪器仪表及测量方法三、试验条件及试验步骤四、试验结果的计算五、联合循环电站性能测试简介六、机组热力性能分析,一、汽轮机热力性能试验概述,1.1 试验目的及类型,新机考核鉴定试验受各发电公司、电厂委托对汽机制造厂保证值进行考核；针对进口机组、国产新品牌、新型式机组的国家鉴定。指标：THA工况热耗率；TRL工况出力；TMCR工况出力等性能诊断试验测定额定工况、部分负荷工况下的热耗率和煤耗率，评估经济性水平，确定改进的方向。对比试验机组通流部分改造前后对比试验；机组大修前后性能试验。运行优化试验冷端优化试验；定滑压参数优化试验。,试验目的不同-试验精度要求有差别-试验表计有差别。通常大修前后对比性试验要求相对较低，多用运行表计。考核试验、机组通流部分改造前后对比试验、缸效率鉴定试验涉及索赔问题，要求严格，多按ASME PTC6标准进行，需要有完备的测点，试验工作量大，试验精度高。,1.2汽轮机热力性能指标,汽轮发电机组的热耗率汽轮发电机组的出力汽耗率蒸汽的流量、给水的流量汽轮机各缸的效率汽轮机各轴封泄漏量，系统各部分内、外漏情况，热力系统中工质在各处的参数等,1.3常用试验标准,除此之外，还有：德国DIN标准，英国BS标准，日本JIS标准等。这些标准也偶有使用，多为涉及外方供货的项目。,ASME PTC6 简介,目的 该规程提供精确的汽轮机性能试验方法。用精密的仪器和最好的测试技术来确定机组的性能。在试验的准备阶段和进行试验时，各方都必须努力尽可能与本规程保持一致，以确保达到最低的不确定度。范围 ASME规程用于主蒸汽具有较大过热度的过热蒸汽或者是主要在湿蒸汽区的试验。并确定以下性能：热耗率发电机输出功率蒸汽流量汽耗率给水流量本课程中若未做专门说明，涉及的规程规定，皆为ASME PTC6中相应内容。,美国机械工程学会认为：用ASME性能试验规程会得出与最先进的工程技术相一致的，精度等级最高的结果,1.4 汽轮机性能试验的两种方法,全面性试验 要对热力系统全面测试和计算，以提供汽轮机高、中、低压缸全面情况，并能够得出具有最小不确定度的结果。简化试验 用少量的测量值而大量使用修正曲线进行修正计算，节省试验费用，但不确定度略有增大。,1.5试验的组织和实施,第一阶段：前期准备 收集资料 确定测点方案、编制试验大纲 随项目进度设计、安装试验测点四大管道测点中低压管道测点测点工作是试验的重要基础。,第二阶段：试验条件确认，进行现场试验 对系统进行检查、摸底 现场安装测试系统 现场正式试验对数据进行初步分析提前对系统进行检查，并安排消缺是极为必要的。,第三阶段：计算分析，得出结论试验结果的计算分析编写试验报告好的报告应当有结果，也有分析。,试验报告包括的内容,前言技术规范及保证值试验目的试验工况试验标准及基准试验测点及仪器仪表试验概况数据处理及计算试验结果及分析结论 附件,二、试验的仪器仪表及测量方法,2.1试验的测点布置,全面试验：主要测点有发电机电功率，主蒸汽压力和温度，高压缸排汽压力和温度，热再热蒸汽压力和温度，最终给水温度，中压缸排汽压力，低压缸进汽压力和温度，低压缸排汽压力，各加热器进汽压力和温度，各加热器进、出水温度和疏水温度，主凝结水流量，再热减温水流量，小汽轮机进汽流量和其他辅助流量等。,简化试验：与全面试验相比，取消了低压加热器的测点。如果使用给水流量做为主流量，则测点更少，除氧器和部分高加的一些测点也可以取消。,对于主要试验测点的说明,对试验结果影响较大的重要测点，如主蒸汽、高压缸排汽、热再热蒸汽、低压缸进汽、最终给水、除氧器出水温度及低压缸排汽压力等采用多重测点布置。对试验结果起关键作用的数据，其测量应尽可能使用双重仪器。与使用单个仪器相比，取两个仪器测量结果的平均值可使测量不确定度大幅下降。主流量测量：采用ASME PTC6标准推荐的低值喉部取压长径式流量喷嘴测量主凝结水流量，该喷嘴按ASME PTC6标准校验合格，流量测量管段安装于低加出口至除氧器入口之间的凝结水管道上，流量差压由两组取压孔双重取压。辅助流量测量：A、B小汽机进汽流量，A、B汽动给水泵中间抽头流量，部分轴封泄漏量等辅助流量采用标准节流孔板进行测量。低压缸排汽压力测量：排汽压力采用ASME试验规程推荐的网笼式探头进行测量，网笼式探头布置于凝汽器与排汽缸接口的喉部，每一排汽通道的探头个数不少于2个，但也不多于8个，应分步于整个排汽通道截面且尽可能处于每一等分面积的中心。,600MW超临界机组测点布置示例,1000MW超超临界机组测点布置示例,2.2试验的仪器仪表,电功率测量：采用精度不低于0.1级的数字功率表测量发电机功率。功率表输出信号送至计算机进行自动采集，记录功率、功率因数、频率、各相电压、电流等参数。压力测量：采用精度不低于0.1级的绝对压力变送器或表压变送器测量，并对试验数据进行相应的仪表校验值、大气压力、仪表位差等修正。流量差压测量：采用精度不低于0.1级的差压变送器测量，测量值经仪表校验值修正。温度测量：采用 I级精度热电偶及A级精度铂电阻测量；热电偶补偿导线为精密级导线，冷端在数据采集系统中进行自动补偿。测量值经仪表校验值修正。数据采集：示例：英国施伦伯杰公司生产的0.02级IMP分散式数据采集系统，配备便携式计算机，自动记录压力、差压、温度等测量值，并进行相应数据修正处理。储水箱水位变化量的测量：除氧器水箱、凝汽器热井等系统内储水容器水位变化用就地水位计人工读数，或从DCS中读数，试验前需要对DCS读数进行核对。水位计标尺最小刻度为毫米。系统内明漏量测量：漏出和漏入热力系统的无法隔离的明漏量，如凝结水泵和给水泵的盘根泄漏量等，由试验人员采用容积法使用量筒和秒表测量。,IMP分散式数据采集系统示意图,凝结水、给水流量测量,准确测量主流量对试验结果的准确性至关重要，对于机组性能的长期监测也有重要意义。PTC46建议使用ASME PTC6推荐的低值喉部取压喷嘴。ASME PTC6对这种测量装置进行了详细说明。这种喷嘴的值(d/D，d为流量喷嘴喉部直径，D为管道内径)必须在0.25和0.50之间；流量管段应予以校验，流量管段由主元件和上下游管段组成，上游直管段长度最少为20倍管径，包括在节流件上游至少16倍管径处安装的整流器。,低值喉部取压喷嘴,带板式整流器的流量管段,低值喉部取压喷嘴,喉部取压流量喷嘴,低值喉部取压喷嘴,整流器推荐选用由具有不均匀分布孔的多孔板式或管束式低压损整流器。整流器应采取可靠的方式牢固地固定在管道内。,具有不均匀分布孔的多孔板式或管束式整流器,低值喉部取压喷嘴：组装与安装,喷嘴流量管段的组装方式，有法兰组装的，也有焊接组装的。基本的考虑是，必须确保在工作条件下，流量管段严密性良好，绝对不可以有泄漏现象；并且要能够较为方便地对喷嘴进行检查，尤其是对喷嘴内表面的检查。对于用于压力相对较低的场合，例如用于测量凝结水流量、低压给水流量，流量管段的组装常采用法兰连接方式。当用于压力相对较高的场合，例如用于测量高压给水流量，流量元件安装在给水泵的下游，要承受高压，其法兰的设计必须满足相应规程的要求，确保安全和严密。为了避免通常启动前冲管对喷嘴造成的损坏，规程建议流量管段在冲管后安装。,低值喉部取压喷嘴：校验,低值喉部取压喷嘴的校验对于使用该装置进行测量的准确性至关重要。需要对喷嘴及其前后直管段（包括整流器）进行整体校验。校验需要在认可的设施上进行，且与现场喷嘴安装情况相似。同样，雷诺数、水温和其它流动条件应尽可能接近试验条件。校验最好至少包含20个覆盖大的雷诺数变化范围的点。所有四组取压孔都应予以校验。通过校验，对做为精密测量元件的喷嘴流量管段的设计制造水平进行检验，得到了相应的系数，将用于该喷嘴的流量计算。规程中详细给出了评价喷嘴的判据，以及由校验数据求得判据中相应系数的方法。当规程中列出的判据标准都能得到满足时，就认为喷嘴的检验是满意的。,低值喉部取压喷嘴：安装方向,PTC6规程建议流量测量管段水平安装，但也不禁止竖直安装。受现场管道布置条件的限制，有时需要竖直安装流量管段。当竖直安装时，喷嘴上、下游取压孔不在同一水平面上，那么因管内和传压管内水的密度不同而造成的对差压测量值的影响，必须予以修正。,低值喉部取压喷嘴：取压孔选取和安装位置,低值喉部取压喷嘴通常加工四组取压口，相邻两组取压孔周向相隔90。,水平管道流量测量元件的取压孔位置,应根据各组取压孔的校验结果，选用最满足评价喷嘴的判据要求，和最符合上图所示规则的2组取压孔。,低值喉部取压喷嘴：精度,使用满足规程要求的经过校验的流量测量管段，测量凝结水流量或给水流量，其测量基本不确定度为0.15%0.25%。,主流量测量示例：1000MW机组性能考核试验，两支ASME PTC6标准推荐的高精度喉部取压长径流量喷嘴，测量主凝结水流量。两支喷嘴并行水平安装。,其他测量元件,按照ASME PTC46的规定，性能测试中，其它型式的孔板、喷嘴和文丘里管等节流元件也可以用于2级一类变量中的流量测量和二类变量中的流量测量。当雷诺数不需要外推时，也可以用于1级一类变量中的流量测量。同时做以下要求：对于壁面取压喷嘴和文丘里管，值的范围为0.250.5；对于孔板，值的范围为0.300.60；1级一类变量中的流量测量需要校验；对于2级一类变量中的流量测量和二类变量中的流量测量，需使用ASME MFC-3M中给出的实际装置相应的参考系数。,电站中安装的其它测量元件,在生产实际应用的元件中，如不能采用低值喉部取压喷嘴，那么推荐使用标准流量孔板，因为这种节流装置的流出系数的不确定度相对较小，其流出系数C值的百分率不确定度C/C为：当0.60时，为0.6%；当0.600.75时，为%。两种标准喷嘴中，可以考虑使用ISA 1932，其流出系数C值的百分率不确定度等于：C/C=0.8%（当0.60时）；C/C=(2-0.4)%（当0.60时）。不推荐使用长径喷嘴，这种节流装置的流出系数的不确定度较其他几种测量装置高出很多，对在0.20到0.80之间的所有值，流出系数C值的百分率不确定度C/C=2.0%。电站给水流量测量的永久仪表，有时会采用长径喷嘴，其准确性是较差的，在用于试验的元件的选择上，应避免使用此类元件。,流量基本计算式,式中，qm 质量流量，kg/s；C 孔板或喷嘴流出系数；1 流体的膨胀系数；d 工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，m；p 孔板或喷嘴差压，Pa；1 工作条件下介质的密度，kg/m3；工作条件下节流件的节流孔或喉部直径与管道内径之比。,应注意的问题,针对不同型式的节流装置，流出系数C值和膨胀系数1有相应的计算公式。对于经过校验的低值喉部取压喷嘴，公式中的C值应根据校验得到的Cx计算得到。公式中的差压使用差压变送器测量，密度根据介质的压力、温度使用水蒸汽性质表确定，需根据介质温度和材质线膨胀系数计算得到工作条件下的d和D值，求得工作条件下的值。必须实测介质的压力、温度。压力使用压力变送器测量，温度使用热电偶或热电阻测量，每一流量测量都应配有相应的压力、温度测点。控制系统中的流量计算多是根据流量与差压的设计值，将实测差压开方后与流量按照线性关系对应，并对一些流量考虑相应的温度、压力补偿（修正）。这种流量计算方法是不严谨的，必须注意。严谨的做法只能是严格按照规程中的公式进行计算，根据实测介质压力、温度计算密度、动力粘度，计算各系数，最终求得流量。除文丘里管外，C值与雷诺数ReD有关，而ReD本身与qm有关。在这种情况下，最终结果需通过迭代计算求得。,新型的流量测量装置：科氏质量流量计,科氏质量流量计的测量原理基于科里奥利力的概念及其相关原理。科里奥利力（Coriolis force）简称为科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。质量流量计让被测量的流体通过一个振动中的测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量管的振动会产生一个角速度，由于振动是受到外加电磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其质量流量。目前很多仪器制造商都生产科氏质量流量计，精度水平也有差别，常见的精度在0.1%0.2%量程范围，某些先进的科氏质量流量计可以达到0.05%精度。,新型的流量测量装置：科氏质量流量计,其它流量测量装置,超声波流量计,测点安装的要求,压力对于低于大气压力的压力的测量，变送器应安装在取压孔的上方。温度用于确定焓值的温度测点位置应尽可能靠近对应压力测点。温度套管应安装在压力测点取压孔的下游，或者，若在上游，则不能在同一纵向平面内。元件的固定流量喷嘴的安装孔板安装,仪表的校验,用于试验的测量仪器应精确和可靠，对仪表进行校验是确保测量精确性和可靠性的必要措施。所有试验仪表均需经过法定计量部门或法定计量传递部门校验，并具有有效的合格证书。,何谓校验？仪表校验的过程可定义为：将过程条件同时施加于被校验仪表和参考标准，从被校验仪表和参考标准读取示值，将被校验仪表的输出调整到参考标准。另一种情形，则是将被校验仪表和参考标准的偏差记录下来，并应用于被校验仪表的示值，也就是对被校验仪表的测量输出进行仪表校验值修正。对试验仪表进行校验的目的：一方面是对仪表精度级别的检查和确认；另一方面通过校验得到的数据，可用于对测量值进行仪表校验值修正，从而提高测量的精确性。,试验前应校验的仪表，通常包括：用于温度测量的热电偶、热电阻；用于压力测量的表压变送器和绝压变送器；用于流量差压测量的差压变送器；用于电功率测量的数字功率表；用于凝结水或给水流量测量的低值喉部取压长径喷嘴等。,关于试验专用仪表与运行表计,概念：试验专用仪表，或称临时仪表，使用专用测量系统；运行表计，或称永久仪表、电站仪表，数据取自DCS、DAS、DEH等系统二者的差别仪表本身精度上的差别。仪表的校验级别的差别。仪表校验值应用上的差别。其它测试环节上的差别。流量的计算；数据记录的精度。即使是大修前后常规的性能测试，为了求得试验测量的高准确性，对于重要参数的测量，也应尽可能使用临时仪表。永久仪表的测量系统足以满足设备运行控制系统的要求，但不一定能满足性能试验测量不确定度的要求。,三、试验条件及试验步骤,3.1试验条件,机组设备条件 系统条件运行条件仪表条件,机组设备条件,汽轮机、锅炉及辅助设备运行正常、稳定、无异常泄漏轴封系统运行良好真空系统严密性符合要求高压主汽调节阀能够调整到试验规定的阀位上，并且在试验时保持阀位稳定，以确保阀点基准试验工况的实现。,系统条件,试验热力系统应严格按照设计热平衡图所规定的热力循环运行并保持稳定；机组汽水系统保持为严格单元制运行。回热系统与设计一致，各段抽汽正常投入，各加热器疏水方式与设计热平衡图一致系统隔离符合试验要求。管道、阀门无异常泄漏，系统不明泄漏量要求不超过满负荷时主蒸汽流量的0.1%。系统不明泄漏量的大小，可以反映出进、出热力循环的泄漏的程度。,运行条件,汽轮机运行参数尽可能调整到设计值并保持稳定，以减少对试验结果的修正。其平均值偏差及波动值不应超过规定的范围试验期间停止补水，凝汽器热井水位、除氧器水箱水位维持恒定或稳定变化，无大的波动。对于使用凝结水做为主流量的试验，试验期间应严格控制主凝结水流量的波动。各加热器水位正常、稳定不投或尽量少投再热器减温水，如果必须投减温水，则应保持减温水在试验持续时间内稳定。发电机氢压、氢纯度、功率因数等调整在额定值附近。,水位的变化趋势,运行参数允许偏差和允许波动,仪表条件,所有试验仪表校验合格，工作正常测试系统安装及接线正确数据采集系统设置正确，数据采集正常DCS数据记录正常,试验的时间,验收性试验应尽可能早，最好在汽轮机首次带负荷运行后的8周内进行。以确保机组没有结垢和损坏等,对过热区的汽轮机将初次启动后立即进行的焓降效率试验与验收试验前再次进行的焓降效率试验结果进行比较。,试验的次数,至少应在阀门全开和两个部分负荷工况点做重复试验，在同一运行工况的重复试验，会减小不确定度中的随机误差，部分负荷试验应在阀点进行，以保证重复性试验能够在相同的条件下进行。一组试验应从同一阀点开始并结束，最好选阀门全开工况（VWO）开始并结束不能在不改变阀门位置和不破坏隔离的情况下连续进行试验。在负荷变化期间可补水、排污，负荷变化至少在15以上同一工况点的两次试验，其修正后的热耗率相差应在0.25以内。超过0.25，需进行附加试验。若仍没有两个差异小于0.25的，应仔细检查试验仪器和试验方法以便做出下一步决定，在继续试验前必须找到原因并消除。,观测频率和试验持续时间,观测频率 规程规定：对于热耗率试验，从指示仪表观测读数取的功率值和主流量的差压值，其读数间隔不得大于1分钟。其它重要读数间隔不得大于5分钟。累计式表计和水位的读数间隔不大于10分钟。实际应用：数据采集系统试验数据记录频率为20秒一次。试验持续时间 在每一负荷点至少应做持续2小时的稳定工况试验。尽管采用高速采集系统后，较短的稳定时间也可满足试验要求，但为了验证系统隔离情况，规程推荐试验至少2小时。有效的读数次数 读数平均分散度对试验结果的不确定度影响不大于0.05时所要求的读数次数。,预备性试验,进行预备性试验的目的是：确定设备的状态是否具备试验条件；确定试验工况偏离规定工况时的修正确认系统隔离检查所有仪器培训试验人员,3.2试验步骤,性能试验按照以下程序进行：按照系统隔离清单进行系统隔离操作并检查确认，使系统符合试验要求。试验开始前，将除氧器水箱、凝汽器热井补水至较高水位，以维持试验进行中不向系统内补水。退出AGC、一次调频。调整运行参数，使之尽可能达到设计值，并维持参数稳定，偏差及波动值符合试验规程要求。对于阀点基准试验工况需调整高压主汽调节阀至试验要求的阀位，并维持阀位不变。机组设备及系统稳定运行足够时间（一般是半小时至一小时）。再次检查数据采集系统及一、二次仪表，确认工作正常，试验记录人员进入指定位置。试验各方代表会签，确认试验工况满足要求。按规定时间统一开始试验数据采集和记录。试验结束，由试验负责人汇总试验采集数据及人工记录数据，确认有效，试验各方代表会签。在试验进行期间，如发生任何危及机组安全运行的情况，运行人员应按电厂运行规程进行有关操作，试验立即停止。,3.3系统的隔离,系统隔离的优劣对试验结果的准确性有着非常重大的影响，应特别予以重视，仔细隔离和严格检查。系统隔离对全面试验和简化试验同等重要。如可能应将系统内外部的漏流量尽量隔离以消除测量误差。任何与设计所规定的热力循环无关的其他系统及进出流量都必需进行隔离，对在试验中无法隔离的流量应能够有办法进行测量。以下是典型的试验时必须隔离的系统和流量：主蒸汽、再热汽、抽汽系统各管道、阀门疏水主、再热蒸汽的高、低压旁路及旁路减温水加热器危急疏水各加热器壳侧放水、放气，水侧放水、放气水和蒸汽取样除氧器放水、溢流，及与其它机组连接的抽汽补水锅炉连排、定排、吹灰、疏水,系统隔离,试验前由试验负责单位根据机组运行热力系统拟定系统隔离清单，提交电厂审核批准后实施。电厂运行人员须熟悉系统隔离清单中需进行隔离操作的阀门的名称、编号及所在位置，并根据机组实际运行情况将要隔离的阀门分为三类：A类是机组正常运行时可以长期隔离的阀门（如管道、阀门的疏水等）；B类是试验期间（通常5-7天）可以短期隔离的阀门；C类是试验前必须隔离，但试验后要立即恢复的阀门（如补水等）。试验前可分期、分批进行隔离操作。通常大多数需隔离的阀门属于A类和B类，这些阀门的隔离操作和检查工作量相当大，应在试验前几天就开始进行。,系统隔离,在机组停机前进行一次详细的机组运行状况调研和系统流量平衡试验，检查和分析机组主、辅设备，运行参数和热力系统等是否满足试验要求，特别是热力系统阀门泄漏和不明漏泄量的情况，提出详细的系统、阀门消缺清单和主辅设备消缺清单，在停机期间安排检修。,系统隔离,试验前电厂运行人员进行阀门隔离操作，试验人员在现场进行检查并确认隔离，所有的隔离操作都应当有记录。已经隔离的阀门应挂有明显的标牌。,三、试验结果的计算,4.1试验数据处理,选取数据采集系统记录的每一工况相对稳定的一段连续记录数据（一般为一至两小时）求取平均值，作为性能计算的依据；同一参数多重测点的测量值取算术平均值；差压测量值取测量值平方根的平均值后的平方；各储水容器水位变化量根据容器尺寸、记录时间和介质密度将其换算成当量流量；主凝结水流量用校验得到的流出系数计算。,4.2主要试验结果的计算,系统不明泄漏量的分配 主流量的计算(凝结水或给水流量)主蒸汽流量的计算 再热蒸汽流量的计算 热耗率的计算 汽轮机缸效率的计算,主、再热蒸汽流量的计算,主蒸汽流量=给水流量-分配到炉侧的系统不明漏量主蒸汽流量=给水流量+过热器减温水流量-分配到炉侧的系统不明漏量冷再热蒸汽流量=主蒸汽流量-高压门杆漏汽总流量-高压缸前、后轴封漏汽总量-高压缸各段抽汽量,热耗率的计算,循环净吸热量：蒸汽在锅炉的总吸热量出力：发电机的输出功率,再热机组热耗率计算的具体公式,HR 试验热耗率，kJ/kWh；GMS 主蒸汽流量，t/h；GHRH 热再热蒸汽流量，t/h；GFFW 最终给水流量，t/h；GCRH 冷再热蒸汽流量，t/h；GRHS 再热器减温水流量，t/h。h 各流量对应的焓，kJ/kg；P 测量的发电机端输出功率，MW；,汽轮机缸效率、通流效率的计算,对于过热蒸汽 h=f(p，t)高、中压缸进出口均为过热蒸汽，因此可直接通过测量进出口的压力和温度得出缸效率 对于湿蒸汽 h=f(p，x)低压缸排汽为湿蒸汽，不能直接通过测量进出口的压力和温度得其焓值，还需知道湿度x，x的直接测量存在较大难度,汽轮机排汽焓的计算,汽轮机的排汽焓值需通过汽轮机全机的能量平衡及流量平衡求出。排汽流量排汽能量,试验结果计算过程,用迭代法求最终给水量：高压加热器热平衡计算、除氧器热平衡计算，最终给水流量计算计算主蒸汽流量计算冷、热再热蒸汽流量计算低加进汽量（从压力较高到低逐个计算）汽轮机各级段流量计算 计算膨胀线终点焓从再热蒸汽室及以下几段抽汽状态点（饱和以上有15过热）到排汽压力线上估计的过程线终点，画一光滑曲线，作为估计的膨胀线终点）对发电机实测出力加上电机损失及固定损失(根据厂家提供的损失曲线)得出汽轮机轴功率计算进出汽轮机的汽量，得到排入冷凝器的流量计算进出汽轮机的热量，得到排入冷凝器的热量计算得到有用能终点焓(排汽焓)根据厂家提供的曲线查排汽损失得出膨胀线终点焓计算高、中、低缸效率、试验热耗率,高加部分及给水流量的计算,高加热平衡-各高加的抽汽量；除氧器热平衡-除氧器的抽汽量，给水流量；求解联立方程，一般采用迭代法求解。,试验结果的修正,通常汽轮机的所有运行参数不会都与规定值（设计值）相同，这些偏差会对试验结果产生影响，因此必须予以修正，以保证在相同的热力循环条件下的试验结果与规定值进行比较 第一类修正（系统修正）热平衡计算或查修正曲线第二类修正（参数修正）查修正曲线老化修正,系统修正,加热器进、出口端差抽汽管道压损过热减温水流量再热减温水流量给水泵和凝结水泵焓升凝结水过冷度系统贮水量变化,参数修正,主蒸汽压力主蒸汽温度再热蒸汽温度再热汽压损排汽压力,一类（系统）修正条件,主汽流量等于试验时的主汽流量系统中任何一点的储水量不变，无减温水，无补给水无抽汽管道散热损失给水泵和凝结水泵的焓升取其规定值最低压力的给水加热器的进水焓值取试验排汽压力对应的饱和水焓，减去规定的过冷度，加上按规定循环加入凝结水热量引起的温升加热器的端差为规定值各缸效率保持试验值不变,一类修正计算的步骤,计算在规定的加热器疏水端差及出口端差，抽汽管道压损(无散热)下的抽汽量(抽汽压力用试验压力)用除氧器的饱和温度加给水泵规定焓升后的给水温度作高加进水温度，用进水 温和疏水端差来确定疏水温度；用实测抽汽压力加上规定压损为进汽压力，查饱和温度，根据终端差得出出水温度。根据加热器热平衡求出新的抽汽量计算通过汽轮机各抽汽级后的蒸汽流量(设w1)，主汽流量取实测值算出各组(即试验值)算出各段新压力，不得超过1，若超过1则进行第二次计算,二类（参数）修正计算,当主蒸汽参数、再热蒸汽参数、再热器压降和排汽压力偏离额定值时，需进行二类修正计算修正值由汽轮机制造厂提供的修正曲线来确定 对于主蒸汽压力、温度偏离规定值，要对主蒸汽流量进行修正,关于老化修正,ASME PTC6规程规定新机的考核试验应在机组首次带负荷运行后的八周内进行，如电厂条件限制，不能进行试验，可以将试验推迟到首次内部大检查，排除任何影响汽轮机性能的故障后进行。,老化的概念,汽轮机组运行状态和状况对汽轮机本体损耗的积累。损耗的形式主要有：蠕变、疲劳、侵蚀和腐蚀。这四种形式产生和发展的机理都与时间有关老化只是纯粹由于时间的推移而导致汽轮机性能的下降，而不包括积垢、轴封漏汽量的增加等因素美国能源部的统计表明，电厂热耗率平均每10年上升3，机组起停频繁，机组性能不稳定性能老化就越严重,对汽轮机性能老化的修正方法,焓降法德国DIN标准 国际电工委员会IEC标准 ASME标准,焓降法,初次启动后立即进行焓降效率试验与正式试验作比较试验需将阀门全开，若汽轮机在首次启动后不能立即带满负荷，则通过把主汽压力降低到调节阀全开而又不超过出力限制来进行内效率试验通过焓降试验再利用小偏差法计算出缸效率变化对机组热耗率影响 如上汽300MW机组HP1 HR 0.2065IP 1 HR 0.2995LP 1 HR 0.4510 焓降试验虽是个好办法，但往往在机组初次并网时，没有条件进行试验。,德国DIN标准,4个月内不计老化5-12个月 0.1%13-24个月 0.06%,国际电工委员会IEC标准,2-12个月 12-24个月,ASME标准,修正计算按照ASME PTC6R-1985中的老化修正曲线及公式进行 运行N个月后，热耗率恶化百分数的估计值=其中：MW 汽轮机功率；P0 初压力；f 对石化燃料机组取1.0，对核电机组取0.7；BF 基本系数，按照机组投入运行的月数来查取。,我院对老化试验研究的结果,我院于19911993年在福州电厂两台350MW机组上进行了老化试验，结果表明：机组大修后，首次启动半年机组热耗率相对升高了0.6，而在以后运行两年时间内，热耗只升高0.20.3，正常运行情况下，机组性能老化主要集中于启动后的半年内，再往后随着结垢及轴封漏汽等内部损失的增加而减缓，热耗升高的幅度也逐渐降低。超过2年机组性能老化程度几乎不再增加。,实测与计算数据举例,以福州电厂三菱公司350MW机为例,4.3试验测量不确定度,全面性试验 石化燃料再热循环机组：0.25%在湿蒸汽区运行的机组：0.37%简化试验 石化燃料再热循环机组：0.34%在湿蒸汽区运行的机组：0.50%,影响因素：仪表系统不确定度时间变化性不确定度空间变化性不确定度,示例,4.4试验结果的比较,阀点基准法 若保证值是以阀点为基准的，则需通过各阀点分别给出设计和试验出力与热耗曲线，将两条曲线进行比较，在额定负荷处读取两条曲线的差值，作为比较的结果。为了准确比较大修前后高压缸效率的变化,应尽可能安排阀点工况试验，使用阀点工况下的高压缸效率用于比较。节流阀基准 对于单阀或多阀一致动作的机组，每一试验热耗与设计热耗的比较都在负荷为阀门全开点负荷相同的百分数时进行规定负荷基准 经修正后的负荷偏离规定负荷不超过5。在此范围内，将试验结果与规定负荷下的保证值加以比较,五、联合循环电站性能测试简介,试验目的,测定联合循环机组整体的性能测定余热锅炉性能测定其它设备的性能测定机组投产时的性能，对供货商提供的保证值进行考核。,试验内容,1.性能考核试验项目1.1联合循环性能试验项目 100%负荷性能保证条件下联合循环输出功率100%负荷性能保证条件下联合循环热耗率,试验内容,1.2余热锅炉性能试验项目 出力：余热锅炉高压/再热/低压蒸汽流量、压力和温度设备出、入口间水汽侧压力总损失烟气侧压力总损失余热锅炉高压过热器和再热器的喷水量,试验标准,ASME PTC22 Performance Test Code On Gas Turbines美国机械工程师协会燃气轮机性能试验规程ISO 2314 Gas turbines Acceptance testsISO 燃气轮机验收试验规程AMENDMENT 1:Acceptance tests for combined-cycle power plants附件1：联合循环电站验收试验规程ASME PTC46 Performance Test Code On Overall Plant Performance美国机械工程师协会全厂性能试验规程ANSI/ASME PTC4.4 燃机余热锅炉性能试验规程ASME PTC6.2 联合循环蒸汽轮机性能试验规程PERFORMANCE TEST CODE 6.2 On STEAM TURBINES IN COMBINED CYCLES,规程简介,试验对象ASME PTC22；ISO2314单独考核燃气轮机PTC46；ISO2314 Amendment 1考核整个联合循环,试验条件,试验的时间：供货合同中的约定；验收试验应在供应商完成调试后立即进行，否则至少应在可靠性运行开始后三个月内进行；试验前应将燃机交给制造商进行检查和清洁；如果试验必须推迟进行，应就老化和脏污的影响达成协议。试验持续时间：进入热稳定状态后，开始性能试验。试验持续1个小时。,测点布置图,测点布置图,试验结果计算,热耗率计算式中：PTGHR(t)：试验条件下的联合循环机组热耗率kJ/kWhQFG(t)：燃料流量kg/hLHV(t)：燃料低位热值kJ/kgHF(t)：试验温度下的燃料热焓kJ/kgPTGPO(t)：试验条件下的联合循环机组输出功率kW,试验结果修正,燃气轮机性能试验的修正曲线不具有通用性使用制造商提供的性能曲线修正项目大气温度大气压力大气湿度发电机功率因数 循环水入口温度 循环水流量 燃料入口温度 燃料成分 机组老化 透平转速n,燃机试验的特点和注意事项,需要约束和测量的边界条件多，并对试验结果有较大的影响；只要可能，就尽早进行试验；需要将试验条件控制在试验各方同意的范围之内，避免燃气轮机在远离设计或规定条件下运行，而不能做出精确的修正；试验前很多工作需要各方协商完成，并达成一致，避免不确定度的增加和对试验结果产生较大的影响。燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机在系统上紧密连接在一起，必须分清各个系统的边界，以便考核其各自的性能是否达到合同上的保证值。应该在合同中就边界做出明确规定，在测点布置时遵循相应规定，避免在验收试验时发生争执。,六、机组热力性能分析,6.1影响汽轮机热经济性的因素,第一类（汽轮机本体）：如高压缸、中压缸、低压缸内效率(包括主汽门、调门损失)；轴封漏汽量等的影响。第二类（热力系统方面的影响）：抽汽回热加热器进出口端差、抽汽管道压损、给水泵小汽轮机效率(小汽机进汽量)、给水泵焓升(给水泵效率)、凝结水泵焓升、过热器、再热器减温水量、补水量、各容器水位变化、凝汽器过冷度、热力系统中汽水泄漏、发电机功率因数、发电机氢压等偏离设计值而产生的影响。第三类（运行参数的影响）：如主蒸汽温度、主蒸汽压力，再热器压损、再热蒸汽温度、汽轮机背压等偏离额定值而产生的影响。,6.2分析计算的方法,缸效率的影响：小偏差法，制造厂数据或曲线等效热降法热力性能计算程序热力特性书：热平衡图，修正曲线等,缸效率变化对机组经济性影响的分析方法,由小偏差法计算得出，或是由制造厂提供,轴封漏汽的影响,对实际运行机组的实测表明，轴封漏量都比设计值大0.61.0倍经验证明大修中将轴封间隙调整到设计值，或采用新型汽封减少轴封漏量是提高机组经济性的有效手段。,加热器给水端差,采用等效焓降法,抽汽管道压损,疏水端差,系统中辅助汽水系统流量变化对经济性的影响(按1%主汽流量计),1%补水率和锅炉排污率使热耗率增加35kJ/kWh，l%再热减温水使热耗率增大约15 kJ/kWh。因此，在保证锅炉安全运行的前题下，应尽量少喷再热减温水。,系统内漏对经济性的影响,运行参数对经济性的影响,以引进型300MW机组为例，在5VWO阀门开度不变时主汽压力变化0.1MPa时，热耗率变化0.0370.04主汽温度变化1，热耗率变化0.0280.037热再热温度变化1，热耗率变化0.025排汽压力每提高1kPa，热耗率提高0.50.76 控制主、再热参数尽量在额定值附近，加强对凝汽器真空系统性能的监测和治理，对提高经济性很重要。这些数据可以从汽轮机的参数修正曲线中方便地查到。,谢 谢！,