[發(fā)明專利]一種汽輪機(jī)低壓缸效率的直接測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810565556.3
• 申請(qǐng)日: 2018-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN108663216B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付昶;薛志恒;王偉鋒;吳濤;劉磊;陳會(huì)勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01M15/05
• 分類號(hào): G01M15/05
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種汽輪機(jī)低壓缸效率的直接測(cè)量方法，包括以下步驟：1)布置、安裝試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；2)將機(jī)組穩(wěn)定在40％～60％額定負(fù)荷，將再熱蒸汽溫度調(diào)整至高于額定溫度5～10℃，并將機(jī)組背壓調(diào)整至機(jī)組額定夏季背壓；3)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘，將機(jī)組背壓調(diào)高1～2kPa，進(jìn)入步驟4)；4)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘，判斷低壓缸排汽溫度是否滿足大于低壓缸排汽壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度15℃以上，如果滿足該條件，則進(jìn)入步驟5)，不滿足該條件，則進(jìn)入步驟3)；5)開始試驗(yàn)計(jì)時(shí)，采集30分鐘試驗(yàn)數(shù)據(jù)；6)整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到低壓缸η_L。本發(fā)明可以在較低成本、使用少量測(cè)試儀表及低安全風(fēng)險(xiǎn)的前提下，直接測(cè)試得到低壓缸效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)效率的工程熱力學(xué)方法，具體涉及一種汽輪機(jī)低壓缸效率的直接測(cè)量方法。

背景技術(shù)

目前，我國火電機(jī)組占整個(gè)發(fā)電裝機(jī)容量的60％以上，汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠中將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要裝置，隨著技術(shù)的進(jìn)步，汽輪機(jī)向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，目前主流的大型機(jī)組分別是1000MW超、超臨界，600MM超、超臨界，超臨界、亞臨界機(jī)組和300MW等級(jí)超臨界、亞臨界機(jī)組。無論容量大小，汽輪機(jī)基本結(jié)構(gòu)均為：高、中、低壓缸結(jié)構(gòu)，其中上述大型機(jī)組汽輪機(jī)高、中壓缸蒸汽工作在過熱區(qū)，其效率可以通過直接測(cè)量高、中壓缸入口、出口蒸汽參數(shù)(溫度和壓力)計(jì)算缸體入口蒸汽和出口的焓、熵，直接就可以計(jì)算出缸效率。具體如下：

根據(jù)實(shí)測(cè)的缸體進(jìn)、出蒸汽參數(shù)來確定缸效率，見圖1所示，計(jì)算公式如下：

式中：η_i－缸效率，％；

H_i－缸體入口蒸汽焓，kJ/kg；

H_o－缸體出口蒸汽焓，kJ/kg；

H_s－缸體出口蒸汽等熵焓，kJ/kg。

缸效率反應(yīng)了缸體將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的能力，表征了蒸汽做功的完善程度。低壓缸入口蒸汽為過熱蒸汽，出口蒸汽為濕蒸汽，入口蒸汽可以通過直接測(cè)量蒸汽的壓力和溫度，根據(jù)水蒸氣熱力性質(zhì)，計(jì)算得到蒸汽的焓和熵，但出口蒸汽為濕蒸汽即蒸汽中含有水分，一般低壓缸出口蒸汽設(shè)計(jì)干度約為80％-90％。不能直接通過測(cè)量壓力和溫度得到蒸汽的焓和熵。

低壓缸效率的測(cè)試方法采用能量和流量平衡的方法：即測(cè)量輸入汽輪機(jī)總能量Q₀，扣除汽輪機(jī)對(duì)外輸出的功P，即為排入冷端系統(tǒng)(凝汽器)的總能量Q_c(Q_c＝Q₀-P)。再通過汽輪機(jī)的流量平衡，計(jì)算排入冷端系統(tǒng)(凝汽器)的總流量F_c，通過Q_c/F_c得到排汽焓，從而間接計(jì)算出低壓缸效率。

上述常規(guī)低壓缸效率測(cè)試方法存在明顯的缺點(diǎn)：

(1)由于需要測(cè)量的參數(shù)較多，因此試驗(yàn)中需要的儀器、儀表數(shù)量較多，對(duì)300MW等級(jí)汽輪機(jī)大約需要50-60臺(tái)壓力變送器，60-80只熱電偶，至少需要一臺(tái)高精度電功率表，并且需要在系統(tǒng)中安裝一只高精度ASME凝結(jié)水流量噴嘴；

(2)該方法試驗(yàn)不確定度偏大，從能量和流量平衡的角度來說，系統(tǒng)中所有的測(cè)量誤差和系統(tǒng)誤差(包括熱力系統(tǒng)內(nèi)、外泄漏等因素)全部累計(jì)到能量或流量平衡計(jì)算中，從而累計(jì)到低壓缸排汽焓的計(jì)算值中，影響低壓缸效率結(jié)果的不確定度；

(3)由于采用的試驗(yàn)儀器、儀表較多，該方法試驗(yàn)成本較高。

(4)試驗(yàn)期間，需要對(duì)熱力系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)熱平衡圖的方式進(jìn)行系統(tǒng)隔離，對(duì)一臺(tái)300MW機(jī)組進(jìn)行的低壓缸效率試驗(yàn)，現(xiàn)場需要檢查隔離狀態(tài)的閥門約有200～300個(gè)左右，需要隔離操作的閥門約有60～100個(gè)，因此系統(tǒng)隔離的工作量大，且對(duì)正常運(yùn)行的機(jī)組有一定的風(fēng)險(xiǎn)。