汽轮机性能试验结果的修正

汽轮机性能试验结果的修正

0计算方法的改进标准gb.t8117.1-2008，iec60953-1：90对机车试验结果的修正提出了两种修正方法：采用平衡法计算修正和用制造商提供的修正曲线法。在标准GB/T8117.1-2008中未给出热平衡修正计算的算例,热平衡修正计算一般仍参照ASME-PTC6提供的算例进行,但这种修正方法由于计算方法复杂,计算人员对计算方法理解的差异,为取得试验结果的一致意见通常需要复杂的讨论和协调。用制造厂提供的修正曲线修正通常比较容易取得一致的意见。在涉外工程中,用这种方法进行试验,试验也相对容易进行。目前制造厂一般只提供主汽压力、温度、再热器压损、温度、真空5项修正曲线。通常不提供能满足性能试验所需全部修正曲线。等效热降分析方法自上世纪80年代引进以来,对提高分析方法的精度和简化计算过程的研究一直都没有间断过。本文综合分析近年来研究成果,剔除一些概念上的错误,对端差计算、抽汽压损等定量分析模型进行了完善,并针对目前主力机组给出了全面的、高精度偏差分析模型,结合N600-24.2/566/566型600MW超临界机组给出了具体的修正曲线计算方法和典型计算结果。编制的性能试验修正曲线及偏差分析方法,在机组日常的指标管理中,可以很方便地进行节能定量分析。1典型系统介绍和参数定义1.1抽汽回热系统图1是N600-24.2/566/566型600MW超临界汽轮机的抽汽回热系统图。目前的主力机组600MW超临界机组及300MW亚临界机组热力系统基本类似。N600-24.2/566/566型600MW超临界汽轮机高中压合缸布置,中压缸排汽通过中低压联通管流向低压缸,排汽进入凝汽器。1段抽汽从高压缸引出到1号高加,2段抽汽从冷再引出到2号高加,3段抽汽从中压缸引出到3号高加,4段抽汽从中排引出到除氧器并向小汽机供汽。5～8段抽汽从低压缸引出,7号、8号低加布置在凝汽器上。1～3号高加疏水逐级自流,3号高加疏水自流至除氧器。5～8号低加疏水逐级自流,8号低加疏水自流至凝汽器热井。抽汽回热系统见图1。对于N600-24.2/566/566型机组,各段(编号j)抽汽焓hj及对应加热器的疏水焓ij及出口水焓tj见表1。2运行偏差三偏离保证工况的修正分为3类。第一类,汽轮机本身终端运行条件偏离规定的保证工况的修正,对常规汽轮机主要有新蒸汽压力、新蒸汽温度、再热器压降、再热蒸汽温度、排汽压力等,这些修正曲线汽机热力计算书都会提供。第二类,主要影响给水加热系统的变量,对大型凝汽式汽轮机,主要有2.1～2.7所列修正项目。对这些偏差,做如下规定:(1)凝结水过冷度Δτt增加,记为正值;(2)过热减温水、再热减温水流量,记为正值;(3)给水泵焓升比设计值增加,记为正值;(4)汽泵蒸汽流量比设计值增加,记为正值;(5)补水流量记为正值(汽包炉无此项);(6)加热器j出口水温度降低,或端差增大,Δτj记为正值;(7)加热器j疏水冷却器疏水温度升高(或疏水端差增加),Δγj记为取正值,疏水温度下降Δγj记为负值;(8)加热器j抽汽压力损失增大,Δpj记为正值;(9)抽汽量增大,Δαj记为正值;(10)疏水量增加,Δβj记为正值;(11)新汽等效焓降增加,ΔH记为正值;(12)机组吸热增加,ΔQ记为正值;(13)效率提高,Δηi记为正值。第三类修正是关于发电机运行条件,有功率因素、电压、氢压3项,由电机厂提供电力效率、损失修正曲线。装置效率相对变化计算公式为:δηi=ΔΗ-ΔQηiΗ+ΔΗ×100%式中,ηi为设计工况循环效率。2.1～2.7是偏差对机组性能修正的计算方法。2.1凝汽器基础过冷度t在实际运行中凝汽器过冷度增大,冷源损失增加,对机组经济性产生不利影响。ΔΗ=-Δτt×αn×η08kJ/kg式中,Δτt为凝汽器实际过冷度与设计值的偏差值,增大取正,kJ/kg;αn为凝汽器热水井出口凝结水份额,等于凝结水流量与主蒸汽流量之比;η08为8段抽汽的效率。2.2过度热器和再热器可以降低水温2.2.1热压泵设计b减温水来自给水泵的出口,减温水不经过1～3号高加,减少了1～3号高加的回热抽汽,做功增加:ΔΗ=αsh[τ1η01+τ2η02+(τ3-dτb)η03]式中,αsh为过热减温水份额,等于过热减温水流量与主蒸汽流量之比;dτb为给水泵及前置泵设计焓升,kJ/kg。与此同时,新蒸汽的吸热量增加ΔQ=αsh[τ1+τ2+(τ3-dτb)+τ1q1ΔQzr-1+τ2q2ΔQzr-2]2.2.2循环吸热量变化规律喷水从给水泵抽头分流的系统,这时再热器喷水份额为αrh,由于不经过高压加热器及其产生的汽流不流经汽轮机的高压缸,故做功变化ΔΗ=-αrh[(h0-hzl)-3∑r=1τrη0r]=-αrh[(h0-hzl)-τ1η01-τ2η02-(τ3-dτb)η03]kJ/kg循环吸热量变化:ΔQ=αps[h0-hzl-3∑r=1τr-2∑r=1ΔαrΔQzr-r]=αps[h0-hzl-τ1-τ2-(τ3-dτb)-τ1q1ΔQzr-1-τ2q2ΔQzr-2]kJ/kg式中,hzl为冷再热蒸汽焓,hzl=h2。2.3设计值与b的关系ΔΗ=-Δτb(1-η03)式中,Δτb为给水泵的焓升与设计值的偏差,kJ/kg,比设计值大取正值;η03为三段抽汽的等效率热降。2.4泵的耗气量ΔΗ=-ΔGXG0(hX-hC)式中,ΔGX为小汽机比设计多出的蒸汽流量。2.5pw值的降变化值排污的补水从凝汽器补水,排污在汽包(直流炉无此项)。新蒸汽等效热降变化值:ΔΗ=-αpw×(8∑j=1τj×η0j)式中,αpw为实际运行中的排污份额,即排污量与主蒸汽流量之比。循环吸热增量:ΔQ=αpw×[(ˉtpw-t1)-τ1q1ΔQzr-1-τ2q2ΔQzr-2]2.6给水处理厂和疏水冷水处理厂之间的端差2.6.1吸热对于1～3号高加,5～8号低加,上端差比设计端差大,加热器出口温度比设计端差情况下的出口温度低,对应的出口焓(端差)比设计低Δτj时,系统等效热降的变化为:1号高加:ΔH=Δτ1η012号高加:ΔΗ=-Δτ2(1-α1)(η01-η02)q1q1+Δτ23号高加:ΔΗ=-Δτ3(1-α1-α2)(η02-η03)q2q2+Δτ35号低加:ΔΗ=-Δτ5αΗ(η04-η05)q4q4+Δτ56号低加:ΔΗ=-Δτ6(αΗ-α5)(η50-η60)q5q5+Δτ67号低加:ΔΗ=-Δτ7(αΗ-α5-α6)(η60-η70)q6q6+Δτ78号低加:ΔΗ=-Δτ8(αΗ-α5-α6-α7)(η70-η80)⋅q7q7+Δτ8对于1～3号高加,端差增加出口焓偏低Δτj时,系统吸热的变化为:1号高加:ΔQ=Δτ1(1+ΔQzr-1q1)2号高加:ΔQ=-Δτ2(1-α1)⋅[1q1+Δτ2(1-γ2-Δτ2q2)-1q2]ΔQzr-23号高加:ΔQ=-Δτ3(1-α1-α2)ΔQzr-2q2+Δτ32.6.2系统吸热分析对于1～3号高加,5～8号低加,加热器疏水温度上升,疏水端差增加,对应的疏水焓比设计增加Δγj,记为正。1号高加:ΔΗ=-Δγ1α1(η10-η20)q1q1-Δγ12号高加:ΔΗ=-Δγ2(α1+α2)(η20-η30)q2q2-Δγ23号高加:ΔΗ=-Δγ3(α1+α2+α3)(η30-η40)q3q3-Δγ35号低加:ΔΗ=-Δγ5α5(η50-η60)q5q5-Δγ56号低加:ΔΗ=-Δγ6(α5+α6)(η60-η70)q6q6-Δγ67号低加:ΔΗ=-Δγ7(α5+α6+α7)(η70-η80)q7q7-Δγ78号低加:ΔΗ=-Δγ8(α5+α6+α7+α8)η80q8q8-Δγ8对于1号、2号高加,下端差增加疏水温度升高,系统吸热的变化为:1号高加:ΔQ=-Δγ1α1(ΔQzr-1q1-Δγ1-ΔQzr-2q2)2号高加:ΔQ=-Δγ2(α2+α1)ΔQzr-2q2-Δγ22.7除氧器(1)抽汽管道的压降比设计值大Δp(记为正值)使得加热器内的压力降低,使得给水焓升下降Δτj(记为正)和疏水放热量焓值下降Δγj(记为负值),抽汽压损引起的新蒸汽等效焓降增量为:1号高加:ΔΗ=Δτ1η10-Δγ1α1(η10-η20)q1q1-Δγ12号高加:ΔΗ=-Δτ2(1-α1)(η10-η20)q1q1+Δτ2-Δγ2(α1+α2)(η20-η30)q2q2-Δγ23号高加:ΔΗ=-Δτ3(1-α1-α2)(η20-η30)q2q2+Δτ3-Δγ3(α1+α2+α3)(η30-η40)q3q3-Δγ3除氧器:ΔΗ=-Δτ4(1-α1-α2-α3)(η30-η40)⋅q3q3+Δτ45号低加:ΔΗ=-Δτ5αΗ(η40-η50)q4q4-Δτ5-Δγ5α5⋅(η50-η60)q5q5-Δγ56号低加:ΔΗ=-Δτ6(αΗ-α5)(η50-η60)q5q5-Δτ6-Δγ6(α5+α6)(η60-η70)q6q6-Δγ67号低加:ΔΗ=-Δτ7(αΗ-α5-α6)(η60-η70)q6q6-Δτ7-Δγ7(α5+α6+α7)(η70-η80)q7q7-Δγ78号低加:ΔΗ=-Δτ8(αΗ-α5-α6-α7)(η70-η80)⋅q7q7-Δτ8-Δγ8(α5+α6+α7+α8)η80⋅q8q8-Δγ8(2)1～3号高压加热器的抽汽压力损失,还会引起系统吸热量的变化。1号高加:ΔQ=Δτ1(1+ΔQzr-1q1)-Δγ1α1(ΔQzr-1q1-Δγ1-ΔQzr-2q2)2号高加:ΔQ=-Δτ2(1-α1)⋅[1q1+Δτ2(1-γ2-Δτ2q2)-1q2]ΔQzr-2-Δγ2(α2+α1)ΔQzr-2q2-Δγ23号高加:ΔQ=-Δτ3(1-α1-α2)ΔQzr-2q2+Δτ33各段机组效率变化针对600MW机组,对以下偏差进行计算:(1)凝结水过冷度Δτt增加,取正值。当凝结水过冷度为3℃时,机组效率变化为-0.0476%。(2)过热减温水、再热减温水流量增加,取正值,当过热减温水αsh、再热减温水αrh流量为3%时,机组的效率变化为-0.10086%、-0.39038%。(3)给水泵焓升Δτb增加,取正值,当给水泵焓升比设计大5kJ/kg时,机组效率变化为-0.26125%。(4)汽泵蒸汽流量ΔGX增加,取正值,当汽泵用汽流量比设计增加1t/h时,机组效率变化为-0.03977%。(