汽轮机性能考核试验方法201004

汽轮机性能考核试验,西安热工研究院有限公司2010年04月,TPRI,第一讲汽轮机热力性能试验概述,试验目的及类型,新机考核要求最高，大多按ASME PTC6标准进行，试验测点与运行测点分开，一般在设计阶段将测点加入。 主要受各发电公司、电厂委托，对汽机制造厂商（国内或国外）的保证值进行考核。基建达标试验按部颁新企规的要求，新机移交生产必须有达标试验报告。经济性评价或能耗诊断试验 不但要作额定工况，往往还要作各种不同负荷下的热耗和煤耗值，摸清底数，要求分析经济性差的原因，以便制定改进方案。对比试验机组大修前后性能试验、机组通流部分改造前后考核试验 大修前后对比性试验要求相对较低，多用运行表计。 机组通流部分改造前后考核试验是在老机组改造中的必做项目，是对改造效果的评价和对改造厂商的考核，此类试验涉及高、中、低压缸效率，通常有关各方都要求按ASME PTC6标准中的全面试验方法进行，对试验结果也要求做不确定度分析。,描述汽轮机热力性能的重要指标,汽轮机组的热耗率、汽耗率(包括机组本身和热力循环整体两种)蒸汽的流量、给水的流量汽轮机各缸的效率发电机出力(包括有功、无功和功率因数)汽轮机各轴封泄漏量、系统各部分内、外漏流量以及热力系统中工质在各部位的参数等,常用试验标准,美国机械工程师协会汽轮机性能试验规程ASME PTC6国际电工委员会汽轮机热力验收试验规程IEC 60953-1、IEC60953-2中国国家标准电站汽轮机热力性能验收试验规程GB8117.1/2-2008德国工业标准DIN 1943英国国家标准BS 752-1974日本工业标准JIS B 8102-1977,各阶段工作,设计阶段收集资料编写试验大纲、确定试验用测点安装阶段指导安装试验用测点检查落实所有试验测点情况商运阶段对系统进行检查、摸底现场安装测试系统 现场正式试验试验数据的分析编写试验报告,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。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。,试验报告包括的内容,前言(概述该项目的由来)机组的主要设计参数及保证值试验目的试验项目试验标准及基准试验测点及测量方法试验概况试验结果的计算试验结果的修正结论,第二讲汽轮机热力试验规程(ASME PTC6),ASME PTC6 简介,目的本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。,美国机械工程师协会认为：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,范围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汽轮机的试验，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,规程规定的两种试验方法,全面试验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循环修正和加热器性能的修正曲线进行修正，节省试验费用，但不确定度略有增大。,试验的不确定度,全面试验化石燃料再热循环机组：0.25%在湿蒸汽区运行的机组：0.34%简化试验化石燃料再热循环机组：0.37%在湿蒸汽区运行的机组：75mm。温度测点应安装在压力测点的下游1-2倍管径处，最好与压力取压位置保持90度位置，以避免对压力测量的干扰。,给泵密封水回水流量测量,由于考虑到给泵密封水回水可能不会满管，因此密封水回水管路上加装流量孔板是不合适的。因此考虑在密封水回水总管至水封前加装一个放水门，试验时关闭至凝汽器的隔离门，打开放水门，用容积法测量其流量。,电功率的测量,用0.1 级精度功率变送器测量，采用三相两表法接线，由现场试验PT、CT端子引出。,第四讲流量计算,C 节流件流出系数(由校验结果及运行状态下节流元件雷诺数得到)。 运行状态下流体的膨胀系数。d 运行状态下的喷嘴喉部直径，m。p 实测节流件前后差压，Pa。f1 实测介质的密度，kg/m3。 运行状态下的节流元件直径与管道内径之比。,流量测量原理和计算方法,技术要求,适用于各种材料制成的圆管，在节流件前10倍管道内径长（10D）和节流件后5倍管道内径长（5D）的直管段内壁应光滑，无可见毛刺和凹坑。必须是牛顿流体，是均匀的、单相的流体。流体通过节流装置时，不应发生相变。在圆管中为连续有压流动，流速小于音速，不是脉动流动。仅适用于测量圆形横截面管道内的流体，且流体应充满测量管道。管道内流体流动状态应接近典型的充分发展的紊流流动状态且无旋涡。不适用于管道公称通径小于50mm和公称通径大于1200mm，或者管道雷诺数低于3150的场合。,节流件的形式,标准孔板D和D/2取压法兰取压角接取压喷嘴ISA1932喷嘴 长径喷嘴 （高比值、低比值）ASME 低值喉部取压长径喷嘴,D和D/2取压,上游取压口的间距l1名义上等于D，但l1值在0.9D之间时无需对流出系数进行修正。下游取压口的间距l2名义上等于0.5D，但l2值在下列数值之间时无需对流出系数进行修正。 当0.6时，l2值在0.48D与0.52D之间；D和D/2取压 当0.6时，l2值在0.49D与0.51D之间；,法兰取压,上游取压口的间距l1名义上等于25.4mm，且是从孔板的上游端面量起，下游取压口的间距l2名义上也等于25.4mm，同样是从孔板的下游端面量起，但l1值在0.9D之间时无需对流出系数进行修正。 角接取压法兰取压；若l1和l2之值为下列数值时无需对流出系数进行修正： 当0.6和D0.6但150mmD1000时，l1和l2之值均应在25.41之间。,角接取压,单独钻孔取压口(图中下半部分)环隙取压口(图中上半部分),标准孔板流出系数的确定,C=0.5959+0.03122.1-0.18408+0.00292.5(106/ReD)0.75 +0.0900L14(1-4)-1-0.0337L23,ReD 管道雷诺数； 运行状态下的喷嘴喉部直径与管道直径之比，=d/D；L1 孔板上游端面到上游取压口的距离与管道直径之比，L1=l1/D；L2 孔板上游端面到下游取压口的距离与管道直径之比，L2=l2/D；L2 孔板上游端面到下游取压口的距离与管道直径之比，L2=l2/D；对于角接取压方式：L1=L2=0对于D和D/2取压方式：由于L1总是大于0.4333，因此对4(1-4)-1的系数应采用0.0390。L1=1；L2=0.47。对于法兰取压方式：L1=L2=25.4/D。,标准孔板使用限制条件,ISA 1932 喷嘴,采用角接取压喷嘴由圆弧形的收缩部分和圆筒形喉部组成： A为垂直于轴线的入口平面部分，收缩部分由两段圆弧曲面B和C构成，喉部E，以及为防止边缘损伤所需要的保护槽F。平面部分A是由直径为1.5d且与旋转轴(喷嘴轴线)同心的圆周和直径为D的管道内圆所限定的平面部分组成。圆弧B与平面A相切，其圆心据平面部分A为0.2d，据喷嘴轴线0.75d，圆弧B的半径R1：当0.50时，R1=0.2d0.02d；当0.50时，R1=0.2d0.006d。圆弧C分别与圆弧B及喉部E相切，其半径R2：当0.50时，R2=(d/3)0.03d；当0.50时，R2=(d/3)0.01d。喉部E的直径为d，长度为0.3d。,ISA 1932 喷嘴流出系数的确定,C=0.9900-0.22624.1-(0.001752-0.00334.15)(106/ReD)1.15,ISA 1932 喷嘴使用限制条件,50mmD500mm0.300.80同时ReD在下述范围内： 当0.300.44时，70000ReD107 当0.440.80时，20000ReD107,长径喷嘴,长径喷嘴分为两种形式：高比值喷嘴(0.250.80)；低比值喷嘴(0.200.50)。当值介于0.25和0.50之间时，可采用任意一种结构形式的喷嘴 采用径距取压方式，上游取压口的轴线距喷嘴平面部分A的距离为1D，下游取压口的轴线应在喷嘴平面部分A的0.50D处 喷嘴分三部分：入口收缩段A(曲面形状为四分之一椭圆)；喉部B；下游端面C对于高比值喷嘴 A的长轴平行于喷嘴轴线，长半轴为D/2，短半轴为(D-d)/2；喉部B的直径为d，长度为0.6d对于低比值喷嘴 A的长轴平行于喷嘴轴线，长半轴为d，短半轴为2d/3，椭圆圆心到喷嘴轴线的距离为d/2+2d/3=7d/6；喉部B的直径为d，长度为0.6d,长径喷嘴流出系数的确定,两种比值喷嘴的流出系数可由同一公式确定采用管道雷诺数ReD 计算时： C=0.9965-0.006530.5(106/ReD)0.5 采用节流件雷诺数Red 计算时： C=0.9965-0.00653(106/Red)0.5 与无关,长径喷嘴使用限制条件,50mmD630mm0.200.80104ReD107,ASME 低值喉部取压长径喷嘴,用途及重要性 用于汽轮机性能试验中主流量的测量。 精度要求较高，对于考核试验来说，主流量的测量误差要求小于0.05%。优点 低值喷嘴的入口型线能够产生理想的压力梯度，这样喉部的附面层就会很薄且流束不会分离。 采用已知热膨胀系数的抗腐蚀材料，精密的加工技术，使其表面达到规程要求的光滑度，对于紊流附面层，即使在层流次附面层包含有隆起块时，仍能达到其表面流线光滑。,结 构,安装使用要求,(d/D)值必须在0.25和0.50之间。试验流量管段应予以校验。流量管端又主元件，包括扩压段(若用的话)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，如图所示。 应确知主流量测量元件及其管段在整个试验期间保持清洁且没有受到损坏，这一点可通过紧接着试验前、后对它们的检查来确定。一般建议对喷嘴相隔90加工4个喉部取压口。,流出系数的确定,喷嘴的校验,校验应在认可的设施上进行，且与现场喷嘴安装情况相似，同时，雷诺数、水温和其它流动条件应尽可能接近试验条件。 对喷嘴及其附加设备(上下游直管段、稳流栅等)进行校验。 校验最好至少包含20个覆盖大的雷诺数变化范围的可接受的点，若同一雷诺数下进行重复性校验，差别超过0.1%，那么建议在同一雷诺数下再建立一个校验点。 由于渐变区的影响使流量系数随着雷诺数的增加会减小，因此建议喷