PDF《汽轮发电机组热耗率计算》

第40 卷第

1 期应用科技Vol.

40, No.1

2013 年2月Applied Science and Technology Feb.

2013 doi:10.3969/j.issn.1009-671X.201209016 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1191.U.20130130.1336.017.html 汽轮发电机组热耗率计算 桑贤波

1 ,崔传涛

2 ,陈碧雯

3 1. 华能济宁运河发电有限公司发电部,山东 济宁

272000 2. 华电电力科学研究院 汽机部,浙江 杭州

310030 3. 一汽哈尔滨轻型汽车有限公司 制造工程部,黑龙江 哈尔滨

150060 摘要:热耗率是反映汽轮机运行状况的一项重要经济指标,论述了汽轮机热耗率的计算意义,分析热耗率计算的影响 因素,并以国产

300 MW 机组热耗率计算为实例,详细介绍了热耗率的计算方法,对机组热耗率的实时计算有重要的 指导作用. 关键词:汽轮发电机组;

热力试验;

热耗率;

性能曲线;

修正因数 中图分类号:TK262 文献标志码:A 文章编号:1009-671X(2013)01-0072-04 Calculation method of turbo-generator heat consumption rate SANG Xianbo1 , CUI Chuantao2 , CHEN Biwen3 1. Power Generation Unit, Huaneng Jining Canal Power Plant, Jining 272000, China 2. Ministry of Turbine, Huadian Electric Power Research Institute, Hangzhou 310030, China 3. Manufacturing Engineering Department, FAW Harbin Light Duty Vehicle Company Limited, Harbin 150060, China Abstract:Turbine heat consumption rate is the main economic indicator which affects the operation of turbo-generator. The significance of calculating turbine heat consumption rate is given, the influencing factor of heat consumption is introduced and calculation method of hate rate is described. Furthermore, this method is illustrated with an example of

300 MW unit, having an important guiding role in real-time computing of the unit heat consumption rate. Keywords: turbo-generator;

thermodynamic test;

heat consumption rate;

performance curve;

correction factor

1 在能源消耗巨大的当今社会,能源与国民经济的 发展密切相关. 如何合理、高效地利用能源已成为关 系到国民经济持续、健康发展的关键问题. 火电厂是 一次能源的消耗大户,汽轮机是火力发电厂的重要动 力设备. 汽轮机性能直接影响到发电厂的安全性和经 济性, 并且会影响整个电网[1] . 因此, 保证汽轮机的安 全经济运行是火力发电厂汽机专业的最重要职责. 但 是汽轮机组是非常精密的设备,而且结构极其复杂, 要保证汽轮机安全经济运行, 必须掌握它的热力特性. 掌握汽轮机的热力特性,不是一件轻而易举的事情, 最有效的方法是通过热力试验来获取,通过数据处理 得到汽轮机的热耗率、热效率和各汽缸的热效率. 收稿日期:2012-09-21. 网络出版日期:2013-01-30. 基金项目:中国博士后科学基金资助项目(20090450986). 作者简介:桑贤波(1982-),男,助理工程师,主要研究方向:电厂运 行与管理,E-mail:[email protected].

1 热耗率计算意义及影响因素 1.1 热耗率计算意义 汽轮机的热耗率是指汽轮发电机组每发出

1 kW?h 的电所消耗的热量,是反映机组能量转换过程中的一 项重要经济指标. 目前计算和分析汽轮机热力系统常 用的方法主要有常规热平衡法、等效焓降法、循环函 数法和矩阵法等. 通过热力试验及其试验结果的分析, 可计算得到机组的热耗率等热力特性,借以对发电厂 的负荷进行经济分配, 并为制订生产指标提供依据. 根 据机组热力特性数据,对机组运行情况进行监督和分 析,可对机组热力系统进行改进或大修的效果作出评 价. 因此,机组在热力系统改变之后,都应进行热力试 验. 同时, 通过试验取得的热力特性资料与制造厂数据 进行比较,以验证设计和制造效果,为制造厂家今后 的设计工作提供参考,这对国产机组的改进更有现实 意义. 第1期桑贤波,等:汽轮发电机组热耗率计算 ・73・ 1.2 热耗率计算准备条件 影响额定工况热耗率的因素很多[2] ,为使得计算 准确,需做好以下准备工作: 1) 确保发电厂主要设备的内在性能无异常, 如检 查汽轮机、锅炉等设备状态是否完好等. 2)确保机组运行方式正常. 如某些设备因局部故 障而采用高压加热器切除运行,考虑过热器减温水、 再热器减温水的投入量等. 3) 确保机组运行参数可控. 可控参数应是在该工 况最优运行参数下运行等. 4) 确保旁通阀门、 疏水阀门隔离, 减少系统内漏.

2 热耗率计算方法 2.1 热组热耗率计算公式

0 0

0 fw fw rcw rcw rh rh rc rc rhw rhw ( ) / . e q D h D h D h D h D h D h P * ? * 式中:q0 为机组热耗率,kJ/kW?h;

Pe 为发电机功率, MW;

D

0、h0 为主蒸汽流量、焓,t/h、kJ/kg ;

Dfw、 hfw 为主给水流量、焓,t/h、kJ/kg;

Drh、hrh 为再热蒸汽 流量、焓,t/h、kJ/kg;

Drc、hrc 为高压缸排汽流量、焓, t/h、kJ/kg;

Drcw、hrcw 为过热器减温水流量、焓,t/h、 kJ/kg;

Drhw、hrhw 为再热器减温水流量、焓,t/h、kJ/kg. 高压缸效率:

0 rc HP

0 rcs 100%. h h h h η ? = * ? 式中 hrcs 为高压缸等熵排汽焓,kJ/kg. 中压缸效率: rh io rh ies 100%. IP h h h h η ? = * ? 式中 hies 为中压缸等熵排汽焓,kJ/kg. 2.2 影响热耗率因素分析 2.2.1 主蒸汽流量影响 主蒸汽流量的测量或计算精度,对热耗率的结果 产生很大的影响, 1%的流量误差对机组热耗率的影响 约为 1%[2] . 随着主蒸汽流量的增加,机组热耗率不断 降低,因此必须提高对主蒸汽流量的计量精度. 过热 蒸汽具有可压缩性,如果采用标准节流孔板测量,其 精度较低. 并且,随着汽轮机组容量增加和精度的提 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要通过 间接测量方法得到. 1)对单元制机组而言,在最末端与锅炉间的给 水管道上,安装节流孔板测量给水流量,然后换算成 主蒸汽流量,即0fw rcw rhw . b D D D D D = + + + 式中 Db 为锅炉排污流量,t/h. 常规热力试验中主蒸汽流量计量均采用此方法, 但实际计算中往往会产生较大的误差,主要原因一是 机组高负荷运行时要有一定的减温水流量,但减温水 量转化为蒸汽量有滞后效应,从而使机组热耗率也具 有一定的滞后性;

二是锅炉排污流量的实时测量比较 困难;

三是给水流量测量精确度不高. 针对上述计算方法的不足,为提高热耗率计算精 度,需要在除氧器入口前加装长颈流量喷嘴,准确测 量出凝结水流量,然后对各加热器进行热力计算,逐 次计算得到给水流量,从而进一步计算主蒸汽流量. 2)通过测量调节级后压力,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

0 0 . g p h D h μ * = * 式中:pg 为额定工况时的调节级后压力,MPa;

h0 为 额定工况运行时的主蒸汽焓值,kJ/kW?h;

h 为变工况 运行时主蒸汽焓值,kJ/kW?h;

μ 为修正因数. 2.2.2 再热蒸汽流量影响 再热蒸汽流量是影响热耗率计算的一个重要因 素,正确计算该数值是保证热耗率精度的重要条件, 可通过计算回热系统热平衡求得. 2.2.3 排汽压力影响 蒸汽流量,冷却水温度、流量及凝汽器本身的变 化是导致排气压力变化的可能因素. 排气压力的变化 除了会导致汽轮机的末级排气温度改变以及相应的湿 气损失的变化,更会因为末级排气余速损失改变而导 致整个汽轮机内效率的改变. 实际排气损失主要包括 余速损失,小流量下的末级、次末级叶片鼓风损失, 排气室中压力损失等,根据试验结果来调节计算效率 的变化. 2.2.4 热耗率实时计算周期影响 为了实时反应汽轮机的运行状况,一般希望热耗 率的实时计算周期越短越好. 但由于汽轮机组整个系 统存在很大的热惯性和热滞后问题,计算周期过短会 因为机组负荷变化造成的扰动而影响测试准确度;

如 时间过长, 则失去计算的真实性. 综合考虑各种因素, 一般取 5~8 min 的参数平均值计算热耗率实时值;

对 新投运机组或大修后机组,调整到试验负荷后,稳定 运行

1 h 后开始进行采集和记录数据,记录时间亦为

1 h,计算数据选取

1 h 内的平均值. 2.3 热耗率的修正 计算出机组热耗率之后,机组试验工况参数与额 定工况参数有一定........