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1、研究论文162003(5)1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.Lid.Allrightsresented.162003(5)1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.Lid.Allrightsresented.盛德仁，李蔚，陈坚红,任浩仁(浙江大学浙江杭州310027)I1归纳分析了影响汽轮机组热耗率的因素.比较性能实时计算与热力性能试验的异同点重点对影响热耗率实时计算准确性的主要因素及主要参数进行了分析.为发电厂实施发电成本实时核算体系.提供理论分析基础。IJ热力性能:热耗率;实时计算:汽轮机性能试验IJTK262
2、AI1002-3364(2003)050016-03162003(5)1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.Lid.Allrightsresented.162003(5)1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.Lid.Allrightsresented.能源工业是国民经济的基础产业是实现现代化的物质基础。汽轮发电机组是实现电能转换技术的重要设备又是消耗一次能源的大户。我国火力发电厂平均供电煤耗率为408g/(kW-h)，比世界发达国家同类指标高出50g/(kW切以上这表明我国火电机组的节能潜力巨大。汽轮机组的热耗率是
3、衡量火电机组设计、制造、安装、调试、运行管理等环节的综合技术指标。降低机组的热耗率在建立发电厂安全、经济、稳定、可靠的运行系统以及在电力市场化竞价上网的成本核算体系中有重要的指导作用。汽轮机组额定工况热耗率定义：Do(/?o/ifw)+Dh/“hD冀Ig“灼式中5为主蒸汽流量；Ao为主蒸汽焙值，乐为锅炉给水熔值.7出为再热蒸汽管道热段流量；亦为再热蒸汽热端焰值；Sc为再热蒸汽管道冷段流量.肛为再热蒸汽冷端焙值；为发电机输出功率。影响额定工况热耗率的因素很多，归纳为以下几点：(1丿发电厂主要设备的内在性能诸如汽轮机、锅炉等设备状态是否完好是否釆用髙新技术(大容量机组、超临界技术、通流部分全三维设
4、计和髙效叶型、髙效燃烧等)。(2丿机组运行方式。如某些设备因局部故障而采用髙压加热器(髙加丿切除运行、过热器减温水喷水(从给水泵出口投入八再热器减温水喷水等。(3丿机组运行参数。运行参数可以分为可控与不可控2类。可控参数(如主蒸汽温度、压力、真空等)是否在该工况最优运行参数下运行等。(4丿一些旁通阀、疏水阀是否存在严重泄漏等。汽轮机组的热耗率是通过热力性能试验后计算得到的。热力性能试验的目的是要知道汽轮机组实际运行性能，如对刚投产的新机组要做性能考核试验来检验机组是否达到制造厂家在技术合同上保证的热耗率.对机组大修前、后也要进行常规热力性能试验.来检验大修的质量。此时需要消除运行方式、运行参数
5、对热耗率的影响釆取髙精度测试仪表及严格的系统隔离措施.计算不明泄漏量.确保性能试验精度。G=i/n+4式中:G为试验工况参数下的机组热耗率；务为把试验工况參数修正到额定工况参数后的机组热耗率込G为由于试验工况参数偏离额定工况参数使得机组热耗162003(5)1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.Lid.Allrightsresented.162003(5)1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.Lid.Allrightsresented.:2002-10-21:底德仁(i960-)男浙江大学电厂热能动力及自动化硏究所
6、副教授从事发电厂左线性能监测.机组优化运行等方面的教学与硏究工作。162003(5)1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.Lid.Allrightsresented.研究论文率増加值。C为总的试验工况参数修正系数，即:式（4丿表示可控参数（主蒸汽压力內、主蒸汽温度/。、再热蒸汽压损几、再热蒸汽温度/八给水温度心、真空偏离额定工况参数引起机组热耗率变化的修正系数。这些修正系数可以用制造厂家提供的参数修正曲线，或用美国ASME标准推荐的参数修正曲线.或通过汽轮机组详细热力计算以及通过热力学简化计算得到。机组正常运行时监測机组实时热耗率的目的是为了及时评价机组
7、运行管理水平。式（2丿可以写成；GG=Qn+G=十丿=C（5丿式中G为运行工况参数下机组运行热耗率；如为额定工况参数下机组的设计热耗率，C为总的试验工况参数修正系数。运行工况下热耗率值是随着机组负荷、设备完好状况及参数变化的。1台机组投产后在一定的运行周期内.只要机组设备结构不发生改变.以及未发生机组损伤等情况机组的设计性能基本维持不变。若机组运行方式没有改变则机组设计热耗率只受到机组运行参数的影响。运行热耗率与该工况下设计热耗率值之差，就反映了机组运行管理水平。各可控参数值也是随机组负荷变化的,若机组在额定功率附近运行各参数应达设计值.当机组运行工况严重偏离额定功率时，各参数值应根据详细热力
8、计算或热力性能试验确定刀。3在分析了机组热耗率的影响因素后.重点对影响机组热耗率实时计算准确性的因素进行分析。3.1从式仃丿可以看出主蒸汽流量的測量或计算精度，对热耗率的影响成正比关系，即1%的流量误差直接影响机组热耗率1%，因此对主蒸汽流量的计量精度要求很髙。由于蒸汽的可压缩性.如果釆用标准节流孔板测量其差压值换算成流量再进行蒸汽密度修正的方法，其精度较低。并且，随着汽轮机组容量增大和初参数提高在主蒸汽管道上加装节流孔板会增加额外的节流损失。因而大型汽轮机组测量主蒸汽流量是通过以下间接测量方法得到。（1丿对单元制机组而言，在最末髙加与锅炉间的给水管道上,安装节流孔板测量给水流量.然后换算成主
9、蒸汽流量，即；Do=%+Dcd-Dab（6）式中他为锅炉给水流量：2d为过热蒸汽减温水流量为锅炉排污流量（定排和连排之和丿o常规热力性能试验中的主蒸汽流量计量均釆用此方法，但直接把它应用于热耗率实时计算中，会产生较大的误差。这是因为丿当投过热蒸汽减温水时，喷水量转换成汽轮机做功的蒸汽量有1个滞后效应.使式（6丿所得主蒸汽流量产生一个不真实的跃变，从而,机组热耗率也产生一个不真实的跃变,2丿锅炉排污流量的实时监测也较困难。（2丿通过测量调节级后（监视段丿压力，利用Hugel公式计算主蒸汽流量并作适当修正，则变工况运行时主蒸汽流量为；Poi=DoPi式中.5为额定（设计丿工况时的主蒸汽流量：刃为额
10、定（设计丿工况时的调节级后压力打川为变工况运行时的调节级后压力。假定汽轮机通流部分叶片没有发生腐蚀、结垢、断裂等情况，额定（设计丿工况时C=Do-pf1为定值.通过热力性能试验对其进行修正。这样式（7丿为：Doi=C-pii在实际使用时还需用调节级后温度及负荷进行修正。这样.在正常运行工况范围内（不包括机组的起、停工况）.主蒸汽流量可以满足热耗率实时计算的需要。3.2再热蒸汽流量是通过回热系统热平衡计算求得。利用进入各髙加的抽汽压力、温度和进、出髙加的给水压力、温度与流量通过回热系统热平衡计算,求得髙压缸各级抽汽流量。这样再热蒸汽管道冷段流量即髙压缸排汽流量为主蒸汽流量减去髙压缸各级抽汽量再热
11、蒸汽管道热段流量为再热蒸汽管道冷段流量加上再热器减温水喷水量。3.3在汽轮机热耗率实时计算中，实时确定汽轮机末级排汽焙值一直是一个难题，原因是处于湿蒸汽区时,2003(5)171995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.LLAllrightsreserved.研究论文1820031995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1820031995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.其压力和温度不再是相互独立
12、参数，且又不具备对汽轮机内蒸汽湿度实用的在线测量手段。末级排汽焙在机组系统热平衡计算、汽轮机低压缸效率等计算中,又是一个非常車要的参数。汽轮机末级排汽焙的实时计算方法归纳为以下几种。(1丿能量平衡法由下式表达；Pci=(Doh()+Drhrh-rc-2jDjhi-Dehe)md(9)式中.卩、为各抽汽流量、焙值:De、瓜为排汽流量、焙值：m、cl为机械、发电机效率。如果各抽汽参数都为过热蒸汽由式(9丿可以方便地计算出排汽焙值。但实际上有几个低压抽汽参数已进入湿蒸汽区，其焙值也不能用抽汽压力和温度来确定.所以需要迭代计算。此方法的不足之处是其他参数测量误差会累计在排汽焙值上并且影响迭代计算的收敛
13、性。(2) 外推法根据再热蒸汽入口状态点和在过热区的各抽汽口的状态点连线的变化规律，外推到湿蒸汽区.得到湿蒸汽区的各抽汽焙值及排汽焙值。此方法概念简单、计算方便，但也有明显的不足之处.1丿由于在再热蒸汽入口之后,处在过热蒸汽区的抽汽口较少，使得参与拟合的点数较少精度较差。2)过程线外推即过程线斜率不变也就是级的相对内效率不变。实际情况热力过程处于湿蒸汽区后，由于湿蒸汽损失及末级余速损失的存在.级的相对内效率要明显降低,热力过程线斜率相对要平缓一些。(3) 外推-能量平衡法先由外推法确定处于湿蒸汽区的抽汽及排汽焙值，再进行系统能量平衡迭代计算。此方法具有迭代收敛快、累计测量误差小的优点,可很好满
14、足热耗率实时计算的需要。3.4减温水喷水调温包括过热器和再热器的喷水调温2种。由于喷水调温结构简单、操作方便、调温降幅大等特点常被用作主要调温手段,但会明显増加热耗率。过热器减温水源可以分为给水泵出口投入与最末髙加出口投入2种前者绐水分流部分不流经髙加.水温较低降温效果好.但由于降低了锅炉给水温度.热耗率会増加。再热器喷水减温,只作为防止再热蒸汽温度超温的安全措施。如果经常使用，其热耗率会增加较快。再热器喷水对热耗率的影响可通过式求得.也可以通过等效焙降法计算分析o3.5为了能实时了解汽轮机组的运行情况.往往希望热耗率实时计算周期短一些,但计算周期不能过短,这是由于整个汽轮机组系统存在较大热惯
15、性和热滞后现象,且计算周期过短会使机组因负荷变动造成的过渡过程和扰动引起参数波动.影响实时计算的准确性。计算周期过长，会失去计算的实时性且过长时间的参数平均也会失去计算的真实性。实际运行情况表明，以(58丿min的参数平均值计算1次热耗率实时值较为合理。4(1丿影响汽轮机组热耗率指标的因素主要有机组的本身性能、运行方式、运行参数及测量数据的不确定度.因此不仅要求釆用新技术、新设备更要加强机组运行的科学管理。(2)机组热耗率实时计算与热力性能试验，从目的到方法有其共同点，也有很多不同之处。热力性能试验的目的是检验机组的设计、制造质量机组热耗率实时计算的目的是更科学地指导机组的运行和管理。(3丿主蒸汽流量和再热蒸汽流量计算、汽轮机排汽焙确定及计算周期是热耗率实时计算中必须要解决的关键点.将直接影响实时计算的可信度。1|任浩仁李蔚盛德仁等.火电机组变工况下运行指标应达值的分析J.中国电机工程学报,1999.19(9):50-52,56.21盛德仁.任浩仁李蔚等.运行工况下汽轮机组主要参数
