胡中強(qiáng)， 阮圣奇

(中國(guó)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(yàn)計(jì)算結(jié)果的分析

胡中強(qiáng)， 阮圣奇

(中國(guó)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(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)綜合升級(jí)改造后，機(jī)組進(jìn)行了一系列性能試驗(yàn)，但是結(jié)果表明機(jī)組熱耗偏高，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)和對(duì)結(jié)果的分析，得出對(duì)機(jī)組熱耗影響較大的主要因素。

汽輪機(jī)；升級(jí)改造；熱耗

0 引言

發(fā)電機(jī)組的熱力性能是評(píng)價(jià)一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的重要指標(biāo)，在機(jī)組進(jìn)行升級(jí)改造或者大修后都應(yīng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行細(xì)致準(zhǔn)確的熱力性能試驗(yàn)，以測(cè)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(jì)值產(chǎn)生偏差時(shí)(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(duì)機(jī)組的熱力性能均會(huì)產(chǎn)生一定影響。[1]

某發(fā)電廠5號(hào)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(dòng)、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)，出廠編號(hào)F156，機(jī)組于1996年投產(chǎn)。2012年汽輪機(jī)進(jìn)行綜合升級(jí)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(yàn)，包括機(jī)組增容試驗(yàn)、300MW順序閥試驗(yàn)等，但是試驗(yàn)結(jié)果表明該汽輪機(jī)熱耗偏高，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和對(duì)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(jì)算問(wèn)題

1.1 一級(jí)過(guò)熱減溫水流量問(wèn)題

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

圖1所示時(shí)間段為10:00-11:00，30秒采樣間隔。根據(jù)各個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的熱平衡計(jì)算，過(guò)熱器一級(jí)減溫水為18.48t/h，而實(shí)際機(jī)組DCS數(shù)據(jù)平均值為16.11 t/h。

1.2 二級(jí)過(guò)熱減溫水流量問(wèn)題

同時(shí)，12月12日進(jìn)行了300MW順序閥試驗(yàn)，過(guò)熱器二級(jí)減溫水前、后蒸汽溫度趨勢(shì)如圖2所示。

圖2所示時(shí)間段為10:00-11:00，30秒采樣間隔。根據(jù)各個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的熱平衡計(jì)算，過(guò)熱器二級(jí)減溫水為5.30t/h，而實(shí)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(wèn)題

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

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

12月12日試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)DCS拷屏畫(huà)面如圖4所示。

1.4 增容試驗(yàn)5VWO工況減溫水流量問(wèn)題

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

表1 增容試驗(yàn)5VWO工況減溫水流量

表1結(jié)果表明大修后5VWO工況過(guò)熱器減溫水流量明顯偏小，按照DCS采集數(shù)據(jù)計(jì)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(shí)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(wèn)題

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

計(jì)算出的結(jié)果是0.99219。[2]

上式計(jì)算結(jié)果即理論流出系數(shù)，是評(píng)定噴嘴校驗(yàn)誤差不確定度中的主要部分e1。根據(jù)計(jì)算，e1值為1.2%，將噴嘴流量不確定度剩余3項(xiàng)e2、e3和eΔp全部考慮進(jìn)去，根據(jù)流量測(cè)量節(jié)流裝置校驗(yàn)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(jì)算

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

根據(jù)上述計(jì)算，判定此噴嘴不具備高質(zhì)量計(jì)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(wèn)題

省煤器入口流量檢測(cè)采用長(zhǎng)徑噴嘴，由于省煤器入口工作條件惡劣，長(zhǎng)期處在高溫、高壓條件下，測(cè)量結(jié)果不確定度較大，而且本身此流量噴嘴設(shè)計(jì)流量測(cè)量結(jié)果不確定度為±2%，實(shí)際應(yīng)用中表明大多數(shù)亞臨界級(jí)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(yàn)結(jié)果

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

表3 熱耗計(jì)算結(jié)果

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

表3的計(jì)算同樣表明5號(hào)機(jī)主給水流量噴嘴流量測(cè)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(yàn)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(yàn)5VWO工況和300MW負(fù)荷順序閥工況計(jì)算結(jié)果對(duì)比如表4所示。

表4 熱耗計(jì)算結(jié)果

300MW順序閥試驗(yàn)的計(jì)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(yàn)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(yàn)結(jié)果的不確定度以及高壓缸效率的影響，兩次試驗(yàn)結(jié)果一致。平均熱耗8504kJ/(kW·h)。

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

4 汽輪機(jī)熱耗評(píng)估

某發(fā)電廠5號(hào)汽輪機(jī)經(jīng)大修綜合升級(jí)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(jì)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(jì)算結(jié)果偏大。

5號(hào)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?chē)?guó)安發(fā)電有限公司1、2號(hào)汽輪機(jī)以及云南國(guó)投曲靖發(fā)電公司1號(hào)汽輪機(jī)試驗(yàn)結(jié)果為參考(以這3臺(tái)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(hào)汽輪機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷純凝工況除氧器進(jìn)口凝結(jié)水流量725t/h，對(duì)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(jì)算機(jī)組供熱工況下機(jī)組供電煤耗，以某發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組年平均供熱蒸汽流量38 t/h計(jì)算，5號(hào)機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷供熱工況汽輪機(jī)熱耗為8022kJ/(kW·h)，對(duì)應(yīng)供電煤耗322g/(kW·h)(以鍋爐效率91.60%，廠用電率6.17%計(jì)算)。

6 結(jié)論

該發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組供電煤耗322g/(kW·h)，除汽輪機(jī)組熱耗偏高以外，5號(hào)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(jì)算[R].沈陽(yáng)：東北電力科學(xué)研究院，2007.

[2] 饒紅德.汽輪機(jī)試驗(yàn)技術(shù)[M].北京：中國(guó)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(jì)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