某發(fā)電廠汽輪機(jī)性能試驗計算結(jié)果的分析

胡中強(qiáng)， 阮圣奇

(中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 華東分公司， 安徽 合肥 230031)

某發(fā)電廠汽輪機(jī)性能試驗計算結(jié)果的分析

胡中強(qiáng)， 阮圣奇

(中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 華東分公司， 安徽 合肥 230031)

某發(fā)電廠5號機(jī)組經(jīng)過綜合升級改造后，機(jī)組進(jìn)行了一系列性能試驗，但是結(jié)果表明機(jī)組熱耗偏高，經(jīng)過現(xiàn)場多次試驗和對結(jié)果的分析，得出對機(jī)組熱耗影響較大的主要因素。

汽輪機(jī)；升級改造；熱耗

0 引言

發(fā)電機(jī)組的熱力性能是評價一臺發(fā)電機(jī)組的重要指標(biāo)，在機(jī)組進(jìn)行升級改造或者大修后都應(yīng)對機(jī)組進(jìn)行細(xì)致準(zhǔn)確的熱力性能試驗，以測定機(jī)組的性能和經(jīng)濟(jì)性。而當(dāng)汽輪機(jī)組因某些原因造成熱力參數(shù)與設(shè)計值產(chǎn)生偏差時(如：主蒸汽壓力、溫度、中間再熱溫度和壓損、排汽壓力、給水溫度、不明泄漏量等)，對機(jī)組的熱力性能均會產(chǎn)生一定影響。[1]

某發(fā)電廠5號汽輪機(jī)原系上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N300-16.7/538/538型亞臨界、中間再熱、反動、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)，出廠編號F156，機(jī)組于1996年投產(chǎn)。2012年汽輪機(jī)進(jìn)行綜合升級改造，由上海汽輪機(jī)有限公司負(fù)責(zé)改造，將原汽輪機(jī)高、中壓內(nèi)、外缸整體更換。

機(jī)組于大修結(jié)束后進(jìn)行了相應(yīng)的熱力試驗，包括機(jī)組增容試驗、300MW順序閥試驗等，但是試驗結(jié)果表明該汽輪機(jī)熱耗偏高，經(jīng)過現(xiàn)場試驗和對結(jié)果的仔細(xì)分析，現(xiàn)將主要原因及分析結(jié)果陳述如下。

1 機(jī)組熱力計算問題

1.1 一級過熱減溫水流量問題

該機(jī)組12月12日進(jìn)行了300MW順序閥試驗，過熱器一級減溫水前、后蒸汽溫度趨勢如圖1所示。

圖1所示時間段為10:00-11:00，30秒采樣間隔。根據(jù)各個時刻點(diǎn)的熱平衡計算，過熱器一級減溫水為18.48t/h，而實際機(jī)組DCS數(shù)據(jù)平均值為16.11 t/h。

1.2 二級過熱減溫水流量問題

同時，12月12日進(jìn)行了300MW順序閥試驗，過熱器二級減溫水前、后蒸汽溫度趨勢如圖2所示。

圖2所示時間段為10:00-11:00，30秒采樣間隔。根據(jù)各個時刻點(diǎn)的熱平衡計算，過熱器二級減溫水為5.30t/h，而實際機(jī)組DCS數(shù)據(jù)平均值為0.00 t/h。

1.3 再熱減溫水流量問題

12月12日進(jìn)行了300MW順序閥試驗，再熱器減溫水前、后蒸汽溫度趨勢如圖3所示。

圖3所示時間段為10:00-11:00，30秒采樣間隔。根據(jù)各個時刻點(diǎn)的熱平衡計算，再熱器減溫水為4.11t/h，實際機(jī)組DCS數(shù)據(jù)平均值為0.00 t/h。

12月12日試驗現(xiàn)場DCS拷屏畫面如圖4所示。

1.4 增容試驗5VWO工況減溫水流量問題

機(jī)組大修后增容試驗5VWO工況下過熱器一、二級減溫水和再熱器減溫水流量計算原理同上，計算結(jié)果如表1所示。

表1 增容試驗5VWO工況減溫水流量

表1結(jié)果表明大修后5VWO工況過熱器減溫水流量明顯偏小，按照DCS采集數(shù)據(jù)計算，以主給水流量為基準(zhǔn)，5VWO工況汽輪機(jī)修正后熱耗8153 kJ/(kW·h)，實際修正后熱耗8319 kJ/(kW·h)。

1.5 除氧器進(jìn)口凝結(jié)水流量問題

長徑噴嘴流出系數(shù)和雷諾數(shù)有一個理論上的關(guān)系式

計算出的結(jié)果是0.99219。[2]

上式計算結(jié)果即理論流出系數(shù)，是評定噴嘴校驗誤差不確定度中的主要部分e1。根據(jù)計算，e1值為1.2%，將噴嘴流量不確定度剩余3項e2、e3和eΔp全部考慮進(jìn)去，根據(jù)流量測量節(jié)流裝置校驗規(guī)程的要求，最終誤差介于±(1.2%～2%)之間。

表2 不確定度e1計算

注：1、d20：流量測量裝置在20℃水溫環(huán)境下節(jié)流件內(nèi)徑； 2、dgz：流量測量裝置在試驗工況時水溫環(huán)境下節(jié)流件內(nèi)徑； 3、D20：流量測量裝置在20℃水溫環(huán)境下管道內(nèi)徑； 4、Dgz：流量測量裝置在試驗工況時水溫環(huán)境下管道內(nèi)徑。

根據(jù)上述計算，判定此噴嘴不具備高質(zhì)量計量特性，和一般的主給水流量噴嘴一樣，誤差在±2%。

1.6 省煤器入口主給水流量問題

省煤器入口流量檢測采用長徑噴嘴，由于省煤器入口工作條件惡劣，長期處在高溫、高壓條件下，測量結(jié)果不確定度較大，而且本身此流量噴嘴設(shè)計流量測量結(jié)果不確定度為±2%，實際應(yīng)用中表明大多數(shù)亞臨界級別及以上機(jī)組主給水流量不準(zhǔn)，流量明顯偏大。[3]

2 主給水流量基準(zhǔn)試驗結(jié)果

以主給水流量為基準(zhǔn)，大修后增容試驗5VWO工況和300MW負(fù)荷順序閥工況計算結(jié)果對比如表3所示。

表3 熱耗計算結(jié)果

考慮兩次試驗結(jié)果不確定度以及高壓缸效率的影響，兩次試驗結(jié)果基本一致，平均熱耗8354kJ/(kW·h)。

表3的計算同樣表明5號機(jī)主給水流量噴嘴流量測量結(jié)果存在一定不確定性。

3 凝結(jié)水流量為基準(zhǔn)試驗結(jié)果

以除氧器進(jìn)口凝結(jié)水流量為基準(zhǔn)，大修后增容試驗5VWO工況和300MW負(fù)荷順序閥工況計算結(jié)果對比如表4所示。

表4 熱耗計算結(jié)果

300MW順序閥試驗的計算結(jié)果顯示，如果以凝結(jié)水流量為基準(zhǔn)，修正后熱耗8490 kJ/(kW·h)。增容試驗5VWO工況，同樣以凝結(jié)水流量為基準(zhǔn)，修正后熱耗8517 kJ/(kW·h)。

考慮兩次試驗結(jié)果的不確定度以及高壓缸效率的影響，兩次試驗結(jié)果一致。平均熱耗8504kJ/(kW·h)。

計算結(jié)果表明顯然除氧器進(jìn)口凝結(jié)水流量噴嘴測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性很好。

4 汽輪機(jī)熱耗評估

某發(fā)電廠5號汽輪機(jī)經(jīng)大修綜合升級改造，高、中壓缸整體更換，按照目前汽輪機(jī)各狀態(tài)參數(shù)分布以及輔機(jī)狀態(tài)分析，汽輪機(jī)熱耗在8100～8150 kJ/(kW·h)之間，表3、表4計算結(jié)果表明以主給水流量和凝結(jié)水流量為基準(zhǔn)的熱耗計算結(jié)果偏大。

5號汽輪機(jī)低壓缸在大修中未改造，還是原F156機(jī)型低壓缸，因而考慮將省內(nèi)和省外F156機(jī)型中排壓力和除氧器進(jìn)水流量進(jìn)行比較。以皖能國安發(fā)電有限公司1、2號汽輪機(jī)以及云南國投曲靖發(fā)電公司1號汽輪機(jī)試驗結(jié)果為參考(以這3臺汽輪機(jī)為參考，原因是都安裝了除氧器進(jìn)口ASME流量噴嘴，結(jié)果可靠)，根據(jù)中排壓力和溫度數(shù)據(jù)分析，判斷某發(fā)電廠5號汽輪機(jī)滿負(fù)荷純凝工況除氧器進(jìn)口凝結(jié)水流量725t/h，對應(yīng)主蒸汽流量937t/h，汽輪機(jī)修正后熱耗8142kJ/(kW·h)。

5 機(jī)組供熱工況供電煤耗

根據(jù)上述分析，計算機(jī)組供熱工況下機(jī)組供電煤耗，以某發(fā)電廠5號機(jī)組年平均供熱蒸汽流量38 t/h計算，5號機(jī)組滿負(fù)荷供熱工況汽輪機(jī)熱耗為8022kJ/(kW·h)，對應(yīng)供電煤耗322g/(kW·h)(以鍋爐效率91.60%，廠用電率6.17%計算)。

6 結(jié)論

該發(fā)電廠5號機(jī)組供電煤耗322g/(kW·h)，除汽輪機(jī)組熱耗偏高以外，5號機(jī)組鍋爐效率偏低、廠用電率高也是主要原因，鍋爐效率升高1%、廠用電率降低1%，供電煤耗都將分別降低3.4g/(kW·h)左右。

[1] 趙偉光. 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組效率及熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗定量分析計算[R].沈陽：東北電力科學(xué)研究院，2007.

[2] 饒紅德.汽輪機(jī)試驗技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3] 桑賢波，崔傳濤，陳碧雯.汽輪發(fā)電機(jī)組熱耗率計算[J].應(yīng)用科技,2013.

[責(zé)任編輯：程蓓]

Analysis of Calculation Results of Performance Test of Steam Turbine in a Power Plant

HUZhong-qiang,RUANSheng-qi

(ChinaDatangCorporationScienceandTechnologyResearchInstituteCo.,Ltd.EasternChinaBranch,Hefei230031,China)

No.5 unit of a power plant is upgraded, and the unit is carried out a series of performance tests. But the results show that the unit heat rate is high, after the analysis of the results of the field tests, and the main factors of influence on the heat rate are found.

steam turbine; upgrade; heat rate

2015- 06- 10

胡中強(qiáng)(1984-)，男，上海人。主要從事熱力設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能、優(yōu)化和故障診斷的研究工作。 E-mail:loner4840@163.com。

TK268

A

1672-9706(2015)03- 0056- 05