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专利名称：凝汽式汽轮机高背压改造后的性能评价方法
技术领域：
本发明涉及一种性能评价方法，尤其涉及一种凝汽式汽轮机高背压改造后的性能评价方法。
背景技术：
本发明涉及一种凝汽式汽轮机高背 压供热改造后，高背压工况运行的性能试验和评价方法。高背压循环水供热是将汽轮机组凝汽器的压力提高，即降低凝汽器的真空度，提高冷却水温，使凝汽器成为供热系统的热网加热器，而冷却水直接用作热网循环水，对外供热。高背压循环水供热充分利用凝汽式汽轮机排汽的汽化潜热加热循环水，将冷源损失降低为0，从而提高机组循环热效率。高背压循环水供热汽轮机组是近年为适应北方采暖供热而出现的改造型机组，大都由纯凝汽轮机组改造而成，大容量再热汽轮机组进行高背压循环水供热改造是近几年的事情。烟台电厂于2003年进行过纯凝5(MW机组的高背压供热改造，于2009年首次在150丽机组上进行了高背压供热改造，通过对低压缸通流部分进行高背压改造，实现机组高背压供热，为超高压135-150MW等级汽轮机组的高背压循环水供热改造进行了有益的探索。2011年华电十里泉电厂在140丽机组上进行了 “双背压双转子互换”改造，汽轮机低压缸采用双背压双转子互换改造技术，即采暖供热期间使用动静叶片级数相对减少的低压转子，非采暖期使用原设计配备的低压转子，采暖期凝汽器高背压运行，非采暖期低背压运行。大容量再热汽轮机组高背压改造是近几年的事，是为了满足目前日渐增长的热负荷的需要，就以上两种改造技术，改造方案还不完全成熟，改造后出现了一些问题，影响机组安全经济运行。但由于机组冬季在高背压状态下运行，没有冷源损失，按照目前的汽轮机组性能试验方法和计算方法，把高背压供热汽轮机作为供热机组考虑，循环水带走的热量全部供热网，机组没有了冷源损失，因此计算得到的机组热效率相对较高，汽轮机初终参数和热力系统偏差对试验结果的修正量小，因此汽轮机低压缸改造技术、改造部件存在的问题得不到暴露。如十里泉电厂140MW机组双背压双转子互换改造技术，机组采暖季节高背压供热工况运行，在3VW0工况、VWO工况、顺序阀110丽工况、95丽工况、80丽工况下，机组修正后的热耗率为3670-3780kJ/kW. h，平均在3710kJ/kW. h上下，热效率为96_98%。随电负荷高低变化，机组在高背压纯凝工况或带供热抽汽工况运行，机组热耗率、热效率变化不大。110MW凝汽工况下，机组试验热耗率3724. 188kJ/kff. h，经初终参数修正后的热耗率为3723. 806kJ/kff. h,修正量仅为 O. 382kJ/kff. h。抽凝或纯凝式汽轮机组高背压供热改造后，在高背压供热工况下运行，用汽轮机排汽加热高温循环水，实现对外供热，经济性很高，机组热效率达到94%以上，即使机组高、中、低压缸效率达不到设计值，也仅仅是降低了机组发电功率，机组的热电比发生变化，但机组的热效率仍然较高，而且由于供热循环水流量和供热参数变化很大，无法进行机组试验结果的一、二类修正，试验结果无法在设计条件下与设计值进行比较，因此按通常的供热机组的性能指标评价方法无法评价凝汽式汽轮机高背压改造技术和改造后通流部分的性倉泛。

发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种凝汽式汽轮机高背压改造后的性能评价方法，它具有评价汽轮机高背压供热改造后的性能，给出高背压供热改造后汽轮机本体的性能评价的优点。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种凝汽式汽轮机高背压改造的性能评价方法，具体步骤为步骤一在汽轮机组热力系统布置若干压力、温度、流量、电功率测试点；
步骤二 停用低压缸过桥管上的采暖抽汽；步骤三计算主汽流量、冷再热蒸汽流量和再热蒸汽流量；步骤四计算机组低压缸效率；步骤五将高背压供热机组视为高背压工况运行的纯凝机组，计算机组热耗率，并按照将机组视为高背压工况运行的纯凝机组推导得到的修正曲线对热耗率进行二类修正；步骤六将修正后的热耗率、低压缸效率与制造厂家的设计值进行比较，评价低压缸改造技术和机组改造效果。所述步骤三的具体步骤为(3-1)测量主蒸汽焓ims、再热蒸汽焓iA、最终给水焓ifw、冷再热蒸汽焓过热器减温水焓iss、再热器减温水焓irs、#l高加进汽焓inl、#l高加疏水焓isl、#2高加进汽焓in2、#2高加疏水焓is2、#l高加进水焓in、#l高加出水焓i12、#2高加进水焓i21、#2高加出水焓i22、发电机输出功率Pe ；(3-2 )测量给水流量Gfw、锅炉汽包水位变化的当量流量Gbl、过热器减温水流量Gss、再热器减温水流量G ;(3-3) #2高加进汽流量Gel、#1高加进汽流量Ge2由#2高加、#1高加的热平衡计算得到;#2高加进汽流量由公式Gel=GfwX Ci22-I21)/ (in2_is2)计算得到;#1高加进汽流量由公式 Ge2=[GfwX Ci12-I11) -Gel (iS2-isi)]/ (inl_isl)计算得到；(3-4 )利用公式Gms=Gfw+Gbl+Gss计算主汽流量Gms ；(3-5)高压缸门杆及前后轴封蒸汽泄漏量之和Ggl根据制造厂的热力特性计算得到； (3-6)根据公式Gdl=Gms-Ggl-Gel-Ge2计算冷再热蒸汽流量Gch ；(3-7)根据公式Grh=Gch+Grs计算再热蒸汽流量Grh。所述步骤四的具体方法为(4-1)测量低压缸进汽焓i10 ；(4-2)利用汽轮机能量平衡法计算低压缸排汽焓iex ；(4-3)蒸汽在低压缸内的实际焓降Hi由公式Hi=IltTiex计算得到；(4-4)利用测量的低压缸进汽参数和排汽压力计算蒸汽计算低压缸内的熵焓降H0;
(4_5)低压缸效率为η =HiAV所述步骤五的具体步骤为(5-1)将高背压供热机组视为高背压工况运行的纯凝机组，利用公式Ht= ((Gms-Gss)X (ims_ifw) +GchX (irh_iCh) +GssX (ims_iss)+GrsX (irh_irs))/Pe 计算机组热耗率；(5-2)按照初终参数 对高背压纯凝机组性能的影响，计算主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压损、再热蒸汽温度、低压缸排汽压力对热耗率、电功率的修正系数。主蒸汽压力P。的修正系数计算其他初始参数、最终参数和热力系统参数为保证值。给定不同初压，经过热力计算程序可以得到N组关于主蒸汽压力、电功率和热耗率的数据，分别是
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P,2 Ne2 HR2, .,
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Pw NeN IiR,其中一组是主蒸汽压力为保证值的参数，即为PQg、Neg, HRg ;与某一主蒸汽压力Pox对应的机组功率为Nex、机组热耗率为HRx ;与保证参数相比，主蒸汽压力的变化量APci =(P0x-P0g) /PQg，功率的变化量Λ Ne = Nex/NejP热耗的变化量Λ HR = HRx/HRg ;主蒸汽压力修正系数Cp K1就是以上计算得到的功率的变化量ANe = Nex/Neg和热耗的变化量AHR =HRx/HRg与额定主汽压力下的功率和热耗率偏差百分比；主蒸汽温度Tq的修正系数计算其他初始参数、最终参数和热力系统参数为保证值，给定不同初温，经过热力计算程序可以得到N组关于主蒸汽温度、电功率和热耗率的数据，分别是
T01 Ne' HR1 Tm Ne7 HR2广 :
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m 丨丨 I、 其中一组是主蒸汽温度为保证值的参数，即为TQg、Neg, HRg ;与某一主汽温度Tqx对应的机组功率为Nex、机组热耗率为HRX，则与保证参数相比，主蒸汽温度的变化量Λ T0=(T0x-T0g) /TQg，功率的变化量ANe =-,州^和热耗的变化量AHR = HRx/HRg ;主蒸汽温度修正系数(2、1(2就是以上计算得到的功率的变化量ANe = Nex/NedP热耗的变化量AHR =HRx/HRg与额定主汽温度下的功率和热耗率偏差百分比；再热蒸汽压损DPril的修正系数计算其他初始参数、最终参数和热力系统参数为保证值。给定不同再热蒸汽压力，经过热力计算程序可以得到N组关于再热蒸汽压损、电功率和热耗率的数据，分别是
其中一组是再热蒸汽压力为保证值的参数，即为DPrhg、Neg、HRg ;与某一再热蒸汽压损DPax对应的机组功率为Nex、机组热耗率为HRX，则与保证参数相比，再热蒸汽压损的变化量 ADPril= (DPriix-DPrilg)/DPrilg，功率的变化量 ANe = Nex/Neg 和热耗的变化量 AHR = HRx/HRg ;再热蒸汽压力修正系数C3、K3就是以上计算得到的功率的变化 量ANe = Nex/Neg和热耗的变化量AHR = ■!￡/服8与额定再热蒸汽压损下的功率和热耗率偏差百分比；再热蒸汽温度Ta的修正系数计算其他初始参数、最终参数和热力系统参数为保证值。给定不同再热蒸汽温度，经过热力计算程序可以得到N组关于再热蒸汽温度、电功率和热耗率的数据，分别是
Trhl Nel HRi T Ne HR
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T Me HRiFhw imN iiyVv其中一组是再热蒸汽温度为保证值的参数，即为TAg、Neg, HRg ;与某一再热蒸汽温度Triix对应的机组功率为Nex、机组热耗率为HRX，则与保证参数相比，再热蒸汽温度的变化量 ATril = (Triix-TAg)/TAg，功率的变化量 ANe = Nex/Neg 和热耗的变化量 AHR = HRx/HRg ；再热蒸汽温度修正系数C4、K4就是以上计算得到的功率的变化量ANe =-,州^和热耗的变化量AHR = HRx/HRg与额定再热蒸汽温度下的功率和热耗率偏差百分比；凝汽器排汽压力Pex的修正系数计算其他初始参数、热力系统参数为保证值。给定不同凝汽器排汽压力，经过热力计算程序可以得到N组关于凝汽器排汽压力、电功率和热耗率的数据，分别是
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Pa2 Ne2 HR2 , .
P Me m mM N N其中一组是凝汽器排汽压力为保证值的参数，即为Pexg、Neg, HRg ;与某一凝汽器排汽压力Pexx对应的机组功率为Nex、机组热耗率为HRX，则与保证参数相比，凝汽器排汽压力的变化量APex=(Pexx_Pexg)/Pexg，功率的变化量ANe = Nex/NedP热耗的变化量AHR = HRx/HRg ;凝汽器排汽压力修正系数C5、K5就是以上计算得到的功率的变化量ANe = Nex/Neg和热耗的变化量AHR = HRx/HRg与额定凝汽器排汽压力下的功率和热耗率偏差百分比；(5-3)修正后的热耗率为Hr=Ht/ (C1X C2 X C3X C4 X C5)，修正后的电功率为Per=Pe/(K1X K2 X K3 X K4 X K5);其中，C1、C2、C3、C4、C5分别是主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压损、再热蒸汽温度、低压缸排汽压力对热耗率的修正系数屯、K2, K3> K4, K5分别是主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压损、再热蒸汽温度、低压缸排汽压力对电功率的修正系数。本发明的有益效果( I)将高背压供热汽轮机组视为高背压工况运行的凝汽式汽轮机组。试验时停止机组的采暖抽汽(如机组有对外供热的采暖抽汽)，将汽轮机作为高背压工况运行的纯凝汽机组，这样可以使用GB/T8117-2008《汽轮机热力性能验收试验规程》来测试计算机组的低压缸效率和热耗率。(2)按照初终参数对高背压工况运行纯凝机组的影响，计算主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压损、再热蒸汽温度、低压缸排汽压力对机组热耗率和电功率的修正系数。制造厂提供的初终参数修正曲线按照供热机组型式得到，对机组热耗率和热效率影响的修正量小，不能体现初终参数偏差和热力系统偏差对设备性能的影响。如视为高背压工况运行的凝汽机组，可用凝汽机组的方法推导和修正机组的性能指标。用计算得到的初终参数对 高背压凝汽机组性能影响的修正曲线修正机组低压缸效率和热耗率，并将修正结果与制造厂家的设计值进行比较，评价低压缸改造技术和机组改造效果。(3)计算了高背压供热机组作为凝汽机组，高背压凝汽工况运行的低压缸效率和机组热耗率，对机组热耗率进行二类修正，并将低压缸效率和机组热耗率与设计值进行比较，忽略了低压缸效率和机组热耗率受循环水温和循环水量影响的诸多因素，方法简单可行。


图I为本发明的汽轮机组热力系统测点布置图；图2 (a)初压对热耗率和电功率影响的修正曲线；图2 (b)初温对热耗率和电功率影响的修正曲线；图2 (C)再热温度对热耗率和电功率影响的修正曲线；图2 (d)再热压损对热耗率和电功率影响的修正曲线；图2 (e)背压对热耗率和电功率影响的修正曲线；图3为低压缸排汽损失修正曲线。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。某140丽汽轮机原是由上海汽轮机有限公司生产的超高压机组。为实现机组高背压供热，低压缸通流部分进行了改造，采暖季节，低压缸采用去掉末两级隔板、动叶的高背压转子。机组改造后的型式超高压、一次中间再热、双缸、双排汽、单抽、凝汽式汽轮机；型号N112/C112-13. 24/0. 24/535/535型；高背压运行的凝汽器排汽压力(抽汽/冷凝):43. 6kPa ;高背压运行的机组热耗率(抽汽/冷凝)3684. 8/3776. 6kJ/kff. h。 按照GB/T8117-2008《汽轮机热力性能验收试验规程》进行汽轮机组性能试验，试验测点的布置按照如图I所示。机组测量系统和测量仪表(1)电功率测量发电机功率在发电机的出线端接校验合格的O. 02级WT3000功率变送器测量。(2)流量测量凝结水流量采用标准的喉部取压长颈喷嘴及O. 075级3051差压变送器测量，凝结水流量喷嘴装在M低加出口和除氧器进口之间的水平管路上，且事先经过有资质的检测中心标定。过热器、再热器减温水流量用标准孔板测量；给水泵密封水进水量和回水流量加装水表测量。(3)压力测量所有压力测点用O. I级3051压力变送器测量。(4)温度测量所有温度测点换装工业一级E分度铠装热电偶。所有数据采用施伦伯杰公司生产的MP分散式数据采集器，配用便携式电脑进行采集，采集周期为30秒。对采集得到的试验原始数据按工况相对稳定的一段连续记录时间进行算术平均值计算，压力测点进行标高和大气压力修正。试验中同一参数多重测点的测量值，取其算术平均值。表I中列出机组高背压改造后110丽工况下的试验原始数据，表2中列出机组高背压改造后110MW工况下的试验修正计算结果。表I超高压140丽机组高背压改造后110丽工况试验原始数据
权利要求
1.一种凝汽式汽轮机高背压改造的性能评价方法，其特征是，具体步骤为 步骤一在汽轮机组热力系统布置若干压力、温度、流量、电功率测试点； 步骤二 停用低压缸过桥管上的采暖抽汽； 步骤三计算主汽流量、冷再热蒸汽流量和再热蒸汽流量； 步骤四计算机组低压缸效率； 步骤五将高背压供热机组视为高背压工况运行的纯凝机组，计算机组热耗率，并按照将机组视为高背压工况运行的纯凝机组推导得到的修正曲线对热耗率进行二类修正；步骤六将修正后的热耗率、低压缸效率与制造厂家的设计值进行比较，评价低压缸改造技术和机组改造效果。
2.如权利要求I所述一种凝汽式汽轮机高背压改造的性能评价方法，其特征是，所述步骤三的具体方法为 (3-1)测量主蒸汽焓ims、再热蒸汽焓、最终给水焓ifw、冷再热蒸汽焓过热器减温水焓iss、再热器减温水焓irs、#l高加进汽焓inl、#l高加疏水焓isl、#2高加进汽焓in2、#2高加疏水焓is2、#1高加进水焓in、#1高加出水焓i12、#2高加进水焓i21、#2高加出水焓i22、发电机输出功率Pe ； (3-2 )测量给水流量Gfw、锅炉汽包水位变化的当量流量Gbl、过热器减温水流量Gss、再热器减温水流量G ; (3-3)#2高加进汽流量Gel、#1高加进汽流量Ge2由#2高加、#1号高加的热平衡计算得到;#2高加进汽流量由公式Gel=GfwX Ci22-I21)/ (in2_is2)计算得到;#1高加进汽流量由公式 Ge2=[GfwX Ci12-I11) -Gel (is2_isl)]/ (inl_isl)计算得到； (3-4)利用公式Gms=Gfw+Gbl+Gss计算主汽流量Gms ； (3-5)高压缸门杆及前后轴封蒸汽泄漏量之和Ggl根据制造厂的热力特性计算取值； (3-6)根据公式Gdl=Gms-Ggl-Gel-Ge2计算冷再热蒸汽流量Gdl ； (3-7)根据公式Gril=Gc^Gre计算再热蒸汽流量Ga。
3.如权利要求I所述一种凝汽式汽轮机高背压改造的性能评价方法，其特征是，所述步骤四的具体步骤为 (4-1)测量低压缸进汽焓i1Q; (4-2)利用汽轮机能量平衡法计算低压缸排汽焓U ； (4-3)蒸汽在低压缸内的实际焓降Hi由公式计算得到； (4-4)利用测量的低压缸进汽参数和排汽压力计算蒸汽在低压缸内的等熵焓降Htl ； (4-5)低压缸效率为n = Hi/H0ο
4.如权利要求I所述一种凝汽式汽轮机高背压改造的性能评价方法，其特征是，所述步骤五的具体步骤为 (5-1)将机组视为高背压工况运行的纯凝机组，利用公式Ht=((Gms-Gss) X (ifflS-ifw)+GchX (irh_iCh) +GSSX (Hs)+GrsX (irh-irs)) /Pe 计算机组热耗率； (5-2)按照初始参数、最终参数对高背压纯凝机组性能的影响，计算主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压损、再热蒸汽温度、低压缸排汽压力对热耗率、电功率的修正系数；(5-3)修正后的热耗率为Hr=Hy(C1XC2XC3XC4XC5),修正后的电功率为Pot= = Pe/(K1X K2 X K3 X K4 X K5);其中，C1、C2、C3、C4、C5分别是主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压损、再热蒸汽温度、低压缸排汽压力对热耗率的修正系数屯、K2, K3> K4, K5分别是主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸 汽压损、再热蒸汽温度、低压缸排汽压力对电功率的修正系数。
全文摘要
本发明公开了一种凝汽式汽轮机高背压改造后的性能评价方法，具体步骤为步骤一在汽轮机组热力系统布置足够的压力、温度、流量、电功率测试点；步骤二停用低压缸过桥管上的采暖抽汽；步骤三计算主汽流量、冷再热蒸汽流量和再热蒸汽流量；步骤四计算机组低压缸效率；步骤五将高背压供热机组视为高背压工况运行的纯凝机组，计算机组热耗率，并对热耗率进行二类修正；步骤六将修正后的热耗率、低压缸效率与制造厂家的设计值进行比较，评价低压缸改造技术和机组改造效果。本发明的方法简单可行。
文档编号G01M15/00GK102967464SQ20121052605
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者王学栋, 郑威, 王学同 申请人:山东电力集团公司电力科学研究院, 国家电网公司