變汽溫法測試過橋漏汽量的應(yīng)用分析

張志恒，曹學(xué)寶，孫大川

（四川省電力工業(yè)調(diào)整試驗所，四川 成都 610072）

經(jīng)驗交流

變汽溫法測試過橋漏汽量的應(yīng)用分析

張志恒，曹學(xué)寶，孫大川

（四川省電力工業(yè)調(diào)整試驗所，四川 成都 610072）

介紹了變汽溫法測試過橋漏汽量的原理和方法，并以某315 MW機(jī)組為例，計算分析各測量參數(shù)對試驗結(jié)果的影響。結(jié)果表明，再熱汽溫及中排溫度對試驗結(jié)果影響較大。

汽輪機(jī)；變汽溫法；過橋漏汽量

對于高中壓合缸汽輪機(jī)，軸封和門桿漏汽量的大小直接影響汽輪機(jī)熱力試驗的準(zhǔn)確性，也對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性定量分析有重要影響。因此，對軸封和門桿漏汽量的準(zhǔn)確計算尤顯重要。

目前，在汽輪機(jī)熱力試驗中軸封和門桿漏汽量的計算主要有2種方法。一種是采用廠家提供的設(shè)計值或數(shù)據(jù)曲線求??；另外一種則采用安裝測量裝置測取或用特定的試驗方法求取。對于門桿漏汽，由于其相對值較小，不便于測量，熱力試驗中門桿漏汽量一般采用設(shè)計值或依據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)曲線求得。對于高中壓缸和低壓缸端部軸封漏汽量，其漏汽量相對于門桿較大，試驗時一般采用設(shè)計值或通過安裝測量孔板測取，再根據(jù)此測量值計算其它端部軸封的漏汽量。

一般高中壓合缸過橋漏汽的設(shè)計流量為再熱蒸汽流量的1.39%～2.31%［1］，新機(jī)組為10～20 t／h。由此可見，過橋漏汽量較大，對試驗結(jié)果影響也最大。過橋汽封位于高中壓轉(zhuǎn)子的中部，此處易摩擦使汽封間隙變大，因此，一般過橋漏汽量的實際值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計值。由于過橋漏汽量無法用節(jié)流孔板直接測量，且一般汽輪機(jī)廠家也不提供過橋漏汽量與熱耗的修正曲線，不能采用設(shè)計值計算后再對熱耗進(jìn)行修正的方法來計算。因此，采用特定的試驗方法測試過橋漏汽量十分必要，尤其對于高精度的汽輪機(jī)性能考核試驗或通流改造后的試驗，以便于修正試驗結(jié)果，保證試驗精度。目前現(xiàn)場一般采用ASME標(biāo)準(zhǔn)推薦的變汽溫法間接測得過橋漏汽量。

1 基本原理

在調(diào)門開度、蒸汽流量及相關(guān)蒸汽參數(shù)基本不變的情況下，可以認(rèn)為高中壓合缸過橋漏汽量和中壓缸效率基本不變。

溫度變化對過橋漏汽量的影響相對較小，當(dāng)主汽溫度或再熱汽溫在一定范圍內(nèi)變化時，可認(rèn)為中壓缸通流效率基本不變。因此，通過改變主汽溫度和再熱汽溫，可以使中壓缸進(jìn)汽焓及排汽焓發(fā)生變化，即中壓缸效率會發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)能量守恒原理，過橋漏汽量的改變也會使中壓缸進(jìn)汽焓和排汽焓發(fā)生變化，進(jìn)而改變中壓缸效率。根據(jù)高中壓缸過橋漏汽量和中壓缸效率的關(guān)系，假定不同的漏汽量，得到相應(yīng)的中壓缸效率，再根據(jù)中壓缸效率不變，計算得到高中壓缸過橋漏汽量。

2 計算過程

a.根據(jù)試驗工況數(shù)據(jù)，計算各測點的狀態(tài)參數(shù)如調(diào)節(jié)級壓力Pgs、調(diào)節(jié)級溫度Tgs、再熱壓力Prh、再熱溫度Trh、中排壓力Pcs和中排溫度Tcs，計算相應(yīng)焓值如調(diào)節(jié)級焓Hgs、再熱蒸汽焓Hrh和中壓缸排汽焓Hcs。

b.求取中壓缸進(jìn)汽混合后的狀態(tài)參數(shù)。混合后壓力Pzh由再熱汽壓并考慮中聯(lián)門壓損后得到，混合后焓Hzh則通過假定的過橋漏汽率δi，然后計算所得，計算公式如下：

式中Hzh——中壓缸進(jìn)汽混合焓，kJ／kg；

δi——假定的過橋漏汽率，為過橋漏汽量與再熱蒸汽量的比值；

Hgs——調(diào)節(jié)級焓，kJ／kg；Hrz——再熱蒸汽焓，kJ／kg。

c.計算中壓缸效率。以混合后的蒸汽為進(jìn)汽點，中壓缸效率計算公式如下：

式中ηip——中壓缸效率；

Hcs——中壓缸排汽焓，kJ／kg；

Hct——中壓缸等熵排汽焓，kJ／kg。

d.根據(jù)假定的不同漏汽率，得出中壓缸效率與漏汽率關(guān)系曲線。由于2次測試實際中壓缸效率相等，因此，對應(yīng)曲線的交點所對應(yīng)值即為所求取的中壓缸效率和漏汽率。

3 試驗步驟及要點

3.1 試驗步驟

某315 MW機(jī)組為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽、凝汽式、沖動式汽輪機(jī)。試驗分別在2種工況下進(jìn)行，即降主汽溫度工況和降再熱汽溫工況。

a.降主汽溫度工況：降低主汽溫度至30～50℃，保持再熱汽溫為設(shè)計值，試驗持續(xù)時間為30 min左右。

b.降再熱汽溫工況：降低再熱汽溫至30～50℃，保持主汽溫度為設(shè)計值，試驗持續(xù)時間為30 min左右。

3.2 試驗要點

a.在2種工況下，除主汽溫度和再熱汽溫外，其它條件和參數(shù)保持不變，尤其是閥位和負(fù)荷保持不變，即認(rèn)為過橋漏汽量和中壓缸效率不變。

b.2種工況試驗間隔時間盡可能短，降溫范圍一般控制在30～50℃。在條件允許的情況下，盡可能增大主汽溫度和再熱汽溫的溫差，以增大2條曲線的夾角，加大過橋漏汽對中壓缸效率帶來的差異，以提高試驗精度。

c.為使主蒸汽流量和再熱蒸汽流量保持不變，試驗期間主要參數(shù)如負(fù)荷、汽溫、汽壓等盡量維持穩(wěn)定，減少參數(shù)波動。

d.中壓缸進(jìn)汽混合后的蒸汽壓力可以取中聯(lián)門前的壓力，也可考慮中聯(lián)門的壓損，并對其進(jìn)行相應(yīng)修正，一般此壓力誤差對試驗結(jié)果影響不大。

e.由于中壓缸效率與過橋漏汽率的關(guān)系曲線基本為1條直線，假定的過橋漏汽率計算點數(shù)的選取無需過多，3～5個點即可，但選取點要均勻，范圍要合適。

f.為準(zhǔn)確計算過橋漏汽量，關(guān)鍵參數(shù)的測量誤差對試驗結(jié)果有較大影響，應(yīng)提高關(guān)鍵參數(shù)的測量精度，如再熱汽溫和中排溫度。

g.對某些汽輪機(jī)機(jī)組無調(diào)節(jié)級溫度測點的處理方法，可以根據(jù)級效率估計值計算調(diào)節(jié)級后溫度，也可通過設(shè)計工況下主蒸汽流量與調(diào)節(jié)級焓降的關(guān)系確定，亦可參照調(diào)節(jié)級壁溫。

h.因調(diào)節(jié)級溫度比再熱汽溫低，過橋漏汽將影響中壓缸進(jìn)汽混合后的蒸汽溫度和中排溫度，且漏汽量越大，影響越大。如通過中聯(lián)門前的再熱參數(shù)和中排參數(shù)計算中壓缸效率，會造成中壓缸效率偏高的假象，使中壓缸效率計算值比實際值高。

4 試驗示例

4.1 變汽溫試驗

過橋漏汽量的測試試驗是在機(jī)組性能考核試驗期間進(jìn)行的，為確保試驗數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，進(jìn)行了變汽溫試驗，試驗數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)假定的不同漏汽率計算2種工況相應(yīng)的中壓缸效率，計算結(jié)果見表2、表3。由于不同參數(shù)的測量偏差對試驗結(jié)果影響不同，將各參數(shù)的原始試驗數(shù)據(jù)分別增大或減小1‰，得到相應(yīng)參數(shù)變化對過橋漏汽率和中壓缸效率的影響結(jié)果見表4、表5。

表1 變汽溫試驗數(shù)據(jù)

表2 降主汽溫度工況中壓缸效率計算

表3 降再熱汽溫工況中壓缸效率計算

表4 降主汽溫度工況參數(shù)變化對試驗結(jié)果的影響

表5 降再熱汽溫工況參數(shù)變化對試驗結(jié)果的影響

4.2 結(jié)果分析

a.再熱汽溫和中排溫度對結(jié)果的影響最大，調(diào)節(jié)級后測量參數(shù)影響較小，因此，測試中要保證再熱汽溫和中排溫度的精確度。

b.由表4、表5可知，在不同工況下參數(shù)的測量偏差對中壓缸效率的影響也不同，降再熱汽溫工況比降主汽溫度工況下的影響要大。

c.由于試驗中汽溫很難調(diào)節(jié)，為保持汽溫穩(wěn)定，減溫水量在2種工況下可能有所不同，但大量實例表明，因過熱器、再熱器減溫水量與主蒸汽流量相比甚小，對過橋漏汽量結(jié)果的影響不大。

d.汽輪機(jī)熱力試驗計算時，高壓缸效率和中壓缸效率分別采用各自進(jìn)汽參數(shù)和排汽參數(shù)來計算，低壓缸效率則采用能量平衡法來計算。假如實際過橋漏汽率大于試驗計算值，則高中壓缸做功將減少，為維持功率不變，則低壓缸做功將增多，這樣利用能量平衡計算出的低壓缸效率將增大。

e.變汽溫法測試過橋漏汽量是一種間接方式，其準(zhǔn)確性取決于試驗工況，如測試儀表的精度、參數(shù)的穩(wěn)定性、主再熱蒸汽溫差等。

f.本例中，變汽溫試驗中2種工況曲線交點對應(yīng)的過橋漏汽率為3.309 6%，中壓缸效率為92.269 1%，機(jī)組設(shè)計漏汽率為1.334 1%，即機(jī)組實際漏汽率比設(shè)計值多1.975 5%。由于中壓缸實際通流效率隨過橋漏汽量的增加而減小，因此，根據(jù)等效熱降法進(jìn)行局部定量分析得知［2－5］，增加的過橋漏汽量將使機(jī)組熱耗率增加23.943 6 kJ／kWh。由此可見，試驗結(jié)果將直接影響汽輪機(jī)性能考核試驗結(jié)果。

5 結(jié)論

a.變汽溫法測試高中壓缸過橋漏汽量是一種簡單實用的方法，可作為新機(jī)考核和通流改造機(jī)組熱力試驗的測量手段，也可作為機(jī)組日常運(yùn)行時監(jiān)視高中壓缸中間汽封運(yùn)行狀態(tài)的有效手段。

b.試驗的準(zhǔn)確性與試驗時參數(shù)的穩(wěn)定性、主再熱蒸汽溫差和關(guān)鍵參數(shù)的測量精度有關(guān)，如主再熱蒸汽溫差不夠大、再熱汽溫和中排溫度測量偏差大等對試驗結(jié)果都有較大影響。

c.由于實際運(yùn)行中過橋漏汽量一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計值，而且隨著運(yùn)行時間的延長，過橋漏汽量增加。因此，通過中聯(lián)門前參數(shù)和中排參數(shù)計算中壓缸效率，會造成中壓缸效率偏高的假象。如果使用設(shè)計值進(jìn)行熱力計算，由于計算的再熱蒸汽流量偏大，會使機(jī)組熱耗結(jié)果偏大。

［1］鐘 平，施延州.大型汽輪機(jī)高中壓缸中間軸封漏汽量測試研究［J］.熱力發(fā)電，2006，35（1）：44－51.

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［3］肖增弘，朱利民.等效焓降法在熱力系統(tǒng)改造中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，1997，18（11）：5－7.

［4］李世杰，王英民.大型汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析及提高措施［J］.東北電力技術(shù)，2002，23（7）：27－29.

［5］趙偉光，江 敏.汽輪機(jī)軸封漏汽系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化［J］.東北電力技術(shù)，2004，25（11）：1－6.

Application Analysis of Steam Temperature Variation Method for Measurement Labyrinth Leakage

ZHANG Zhi?heng，CAO Xue?bao，SUN Da?chuan
（Sichuan Electric Power Commissioning Test Institute，Chengdu，Sichuan 610072，China）

The paper introduces the principle of steam temperature variation method for measuring labyrinth leakage.An example is giv?en for a 315 MW steam turbine，the impact of the various parameter measurements on the test results is calculated and analyzed.The results show that the hot reheat temperature and IP cylinder exhaust temperature have a greater impact.

Steam?turbine；Steam temperature variation method；Labyrinth leakage

TK263

A

1004－7913（2016）05－0042－04

張志恒（1977—），男，碩士，工程師，主要從事汽輪機(jī)調(diào)試工作。

2016－02－21）