CN102680144A - 汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，该方法包括如下步骤：步骤1：利用测量仪表测量得到基准工况下汽轮机热力系统的热力参数，得到基准工况下汽轮机组的再热吸热量、过热吸热量、高压缸做功量、中压缸做功量、低压缸做功量和热耗率；步骤2：采用小偏差理论，得到测算汽轮机组热耗率变化量的模型；步骤3：当中间分隔轴封第一段和第二段漏汽率发生变化时，根据中间分隔轴封漏汽率的变化量和步骤1中测得的基准工况下的热力参数得到机组热耗率的变化量。本发明克服了复杂热力系统中各参数间非线性关系带来的困难，使得各参数间的关系更为直观，便于现场实际应用。

Description

汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法

技术领域

本发明涉及汽轮机热力系统分析计算领域，特别涉及中间分隔轴封漏汽对汽轮机热力系统性能影响的计算与分析。本发明涉及汽轮机热力系统分析测算领域。

背景技术

火力发电是我国乃至全世界的发电主力军。火力发电不仅对人类的日常生活有较大影响，同时，火电厂燃烧化石燃料后产生二氧化碳等气体，对环境有较大的不良影响。因此，分析汽轮机热力系统各参数间的关系，提高系统的整体效率是很有必要的。

现代大型汽轮机组通常采用高中压合缸和通流部分反向布置结构，在这种结构下，调节级喷嘴或动叶后会有蒸汽通过高中压缸中间分隔轴封漏入中压缸，降低了中压缸进汽部分及转子表面的温度，此股汽流即为中间轴封漏汽，在反动式汽轮机中又被称为高中压缸平衡盘漏汽。这虽然对保证机组安全和延长设备寿命有较为积极的意义，但是这股漏汽没有经过高压缸与再热器而直接进入中压缸，会影响中压缸的测试效率及机组热耗率计算值的精确度。目前，国内外学者对许多类型汽封内工质的三维流动及传热特性进行了研究，并建立了数学模型，但对中间分隔轴封的研究相对较少。

中间分隔轴封位于高中压转子中部,此处转子的挠度最大,一般机组在经过多次起停后,其汽封片会有较大的磨损,因此在实际运行中漏汽量一般高于设计值，甚至能达到设计值的数倍。诸如GE、西屋等公司的汽轮机在运行中都出现了中间分隔轴封漏汽量增大的情况，文献讨论了这股漏汽增大的原因、症状及识别方法。当这股漏汽量增大时，机组做功发生变化，循环效率降低，机组热耗率、中压缸的测量效率偏差增大，计算得到的机组经济性数据可信度变低，因此对这股漏汽进行研究，分析其对机组的影响是很有必要的。

发明内容

技术问题：为了得到中间分隔轴封漏率变化汽对汽轮机热力系统的影响，本发明提供了一种汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：利用测量仪表测量得到基准工况下汽轮机热力系统的热力参数，得到基准工况下汽轮机组的再热吸热量、过热吸热量、高压缸做功量、中压缸做功量、低压缸做功量和热耗率；

步骤2：采用小偏差理论，得到测算汽轮机组热耗率变化量的模型

$\mathrm{\δq}=\frac{Q_{\mathrm{gr}}\mathrm{\δ}{Q}_{\mathrm{gr}}}{Q_{\mathrm{gr}}+Q_{\mathrm{zr}}}+\frac{Q_{\mathrm{zr}}\mathrm{\δ}{Q}_{\mathrm{zr}}}{Q_{\mathrm{gr}}+Q_{\mathrm{zr}}}+\frac{W_H\mathrm{\δ}{W}_H}{W_H+W_M+W_L}+\frac{W_M\mathrm{\δ}{W}_M}{W_H+W_M+W_L}+\frac{W_L\mathrm{\δ}{W}_L}{W_H+W_M+W_L},$ 式中：

Q_gr为过热吸热量，Q_zr为再热吸热量，W_H为高压缸做功量，W_M为中压缸做功量，W_L为低压缸做功量；δq为热耗率的变化量，δQ_gr为过热吸热量的变化量，δQ_zr为再热吸热量的变化量，δW_H为高压缸做功量的变化量，δW_M为中压缸做功量的变化量，δW_L为低压缸做功量的变化量；

步骤3：当中间分隔轴封第一段和第二段漏汽率发生变化时，根据中间分隔轴封漏汽率的变化量和步骤1中测得的基准工况下的热力参数得到机组热耗率的变化量，方法如下：

A.中间分隔轴封第一段漏汽率变化时：

高压缸段

${\mathrm{\δW}}_H=(\frac{W_{H1}}{W_H}\frac{G_{s1}}{G_{H1}}\frac{\frac{2k-1}{k}{{\mathrm{\ϵ}}_{H1}}^{\frac{k-1}{k}}-1}{1-{{\mathrm{\ϵ}}_{H1}}^{\frac{k-1}{k}}}-\frac{W_{H2}+W_{H3}}{W_H}\frac{G_{s1}}{G_{H1}}\frac{2k-1}{k}){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δW_H为高压缸做功量的变化量，W_H为高压缸做功量，W_H1为高压缸第一段即调节级做功量，W_H2为高压缸第二段做功量，W_H3为高压缸第三段做功量，G_H1为高压缸第二段流量，G_s1为中间轴封第一段漏汽，k为绝热指数，ε_H1为调节级前后压比；δW_H为高压缸做功量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

再热段

δQ_zr=δ((G_HP-G_zf)(h_rz-h_HP)+(G_s1-G_s2)(h_rz-h₁))，式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，δQ_zr为再热吸热量的变化量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_rz为再热后工质焓，h_HP为高压缸排汽口焓，G_s1为中间轴封第一段漏汽，G_s2为中间轴封第二段漏汽量，h₁为调节级后焓；

中压缸段

${\mathrm{\δW}}_M=\frac{G_{s1}}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{\mathrm{zf}}}(1-\frac{G_{\mathrm{HP}}}{G_{H1}}){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，G_H1为高压缸第二段流量；δW_M为中压缸做功量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

低压缸段

δW_L=δG_LP，式中：

δW_L为低压缸做功量的变化量，δG_LP为低压缸进口流量的变化量；

过热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{gr}}=-\frac{h_{\mathrm{ck}1}-h_{\mathrm{rk}1}}{h_0-h_{\mathrm{ck}1}}(\frac{h_{c1}}{h_{c1}-h_{d1}}\frac{\mathrm{\κ}-1}{\mathrm{\κ}}+1){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δQ_gr为过热吸热量的变化量，h_ck1为1号高压加热器出口水焓值，h_rk1为1号高压加热器入口水焓值，h₀为主蒸汽焓值，h_c1为1号高压加热器抽汽焓值，h_d1为1号高压加热器疏水焓值，k为绝热指数；δQ_gr为过热吸热量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

将上述计算式带入步骤2即可测算出中间分隔轴封第一段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响；

B中间分隔轴封第二段漏汽率变化时：

B.1中间轴封第二段漏汽未发生倒流

高压缸段

δW_H=0；

δW_H为高压缸做功量的变化量；

再热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{zr}}=\frac{-G_{s2}(h_{\mathrm{rz}}-h_1)\mathrm{\δ}{G}_{s2}}{(G_{\mathrm{HP}}-G_{\mathrm{zf}})(h_{\mathrm{rz}}-h_{\mathrm{HP}})+(G_{s1}-G_{s2})(h_{\mathrm{rz}}-h_1)},$ 式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，G_s2为中间轴封第二段漏汽，h_rz为再热后工质焓，h₁为调节级后焓，h_HP为高压缸排汽口焓，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率；δG_zr为再热吸热量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量；

中低压缸段

${\mathrm{\δW}}_M={\mathrm{\δW}}_L=\frac{G_{s2}}{h_m{G}_m}(h_x-\frac{h_{\mathrm{rz}}{G}_z-h_m{G}_z}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}}-h_m){\mathrm{\δG}}_{s2},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_m为中压缸进汽量，G_z为再热流量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_m为中压缸进汽焓，h_rz为再热后工质焓，h_x是中间分隔轴封漏汽焓值，反向布置时为调节级后焓值，顺向布置时为调节级喷嘴后焓值；δW_M为中压缸做功量的变化量，δW_L为低压缸做功量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量；

过热段

δQ_gr=0；

δQ_gr为过热吸热量的变化量，将上述计算式带入步骤2即可测算出中间轴封第二段漏汽未发生倒流时，中间分隔轴封第二段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响；

B.2中间轴封第二段漏汽发生倒流

高压缸段

δW_H=0;

δW_H为高压缸做功量的变化量；

再热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{zr}}=\frac{-G_{s2}\mathrm{\δ}{G}_{s2}}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}},$ 式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，

G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量；δQ_zr为再热吸热量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量;

中压缸段

${\mathrm{\δW}}_M=\frac{G_{s2}}{h_m{G}_m}(h_{1z}-\frac{h_{\mathrm{rz}}{G}_z-h_m{G}_z}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}}-h_m){\mathrm{\δG}}_{s2},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_z为再热流量，G_m为中压缸进汽量，G_z为再热流量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_m为中压缸进汽焓，h_lz为再热前工质焓，h_rz为再热后工质焓；δW_M为中压缸做功量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量;

低压缸段

δW_L=0;

δW_L为低压缸做功量的变化量；

过热段

δQ_gr=0;

δQ_gr为过热吸热量的变化量；

将上述计算式带入步骤2即可测算出中间轴封第二段漏汽发生倒流时，中间分隔轴封第二段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响。

优选的，步骤1中，所述的基准工况为机组额定功率设计工况或性能考核试验工况。

优选的，步骤2中，采用小偏差理论时，合理假设为：中间分隔轴封漏汽变化时，汽轮机的机电效率不变；抽汽量正比于通流部分抽汽点前段的蒸汽流量；调节级后流量正比于调节级后压力；通过再热器的流量正比于再热器前压力；其余轴封漏汽量保持不变；汽轮机各级组效率保持不变。

优选的，步骤2中，所述的小偏差理论是指，在参数变化较小时，汽轮机热力系统各参数之间的复杂关系是线性的。

优选的，步骤3中，所述的中间分隔轴封第一段漏汽，是指中间分隔轴封中直接通过管道流往高压缸排汽处的那部分漏汽；中间分隔轴封第二段漏汽，是指除轴封第一段漏汽外的继续通过轴封流往中压缸进汽处的那部分漏汽。

优选的，所述的高压缸第一段指调节级；高压缸第二段指调节级到高压缸1号抽汽口；高压缸第三段指高压缸1号抽汽口到高压缸排汽；中压缸第一段指中压缸进口到中压缸3号抽汽；中压缸第二段指中压缸3号抽汽到中压缸排汽。

优选的，所述的1号高压加热器指抽汽压力最大的加热器。

有益效果：

1.之前对于中间分隔轴封漏汽率的常用测量计算方法是变汽温法。此方法需要作图，通过曲线的交点得到漏汽率，此时，由于曲线是通过数据点拟合而成的，拟合公式的不同所得到的交点也有可能不同，进而影响了结果的精确性。而本发明则采用数值测算法，通过迭代计算得到漏汽率，避免了变汽温法中可能出现的误差，保证了结果的精确性。

2.汽轮机组投入运行后会发生老化现象，效率下降。利用本发明模型得到准确的中间轴封漏汽率，可以得到机组运行后汽轮机通流部分与轴封部分的变化情况，为电厂运行决策系统和检修诊断系统提供了理论依据。

附图说明

图1是实例1中汽轮机中间分隔轴封漏汽示意图；

其中，×－温度测点，O－压力测点，1－主蒸汽，2－再热蒸汽，3－高中压缸平衡盘漏汽，4－高压缸排气管，5－中低压连通管，6－四号抽汽；

图2是实例1中轴封第一段结构发生变化时，各段做功能力与热耗率的变化率；

图3是实例1中轴封第一段结构发生变化时，由各段做功能力与吸热量变化引起的热耗率变化率；

图4是实例1中轴封第二段结构发生变化时，各段做功能力与热耗率的变化率；

图5是实例1中轴封第二段结构发生变化时，由各段做功能力与吸热量变化引起的热耗率变化率。

具体实施方式

以下通过实例进一步说明本发明。

本发明公布了一种中间分隔轴封漏汽率对汽轮机组热耗率影响的测算方法，涉及汽轮机热力系统分析计算领域。选取机组额定功率设计工况或性能考核试验工况作为基准工况，测得汽轮机热力系统各部分热力参数，计算得到基准工况下汽轮机再热吸热量、过热吸热量、高压缸做功量、中压缸做功量、低压缸做功量和热耗率。通过合理假设，采用小偏差理论，得到测算汽轮机组热耗率变化量的模型。当中间分隔轴封漏汽率发生变化时，根据中间分隔轴封漏汽率的变化量和基准工况下的热力参数测算出机组热耗率的变化量。该分析模型利用小偏差理论将各参数间的关系线性化，克服了复杂热力系统中各参数间非线性关系带来的困难，使得各参数间的关系更为直观，便于现场实际应用。

参见图1-5，汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，步骤1：利用测量仪表测量得到基准工况下汽轮机热力系统的热力参数，得到基准工况下汽轮机组的再热吸热量、过热吸热量、高压缸做功量、中压缸做功量、低压缸做功量和热耗率；

步骤2：采用小偏差理论，得到测算汽轮机组热耗率变化量的模型

$\mathrm{\δq}=\frac{Q_{\mathrm{gr}}\mathrm{\δ}{Q}_{\mathrm{gr}}}{Q_{\mathrm{gr}}+Q_{\mathrm{zr}}}+\frac{Q_{\mathrm{zr}}\mathrm{\δ}{Q}_{\mathrm{zr}}}{Q_{\mathrm{gr}}+Q_{\mathrm{zr}}}+\frac{W_H\mathrm{\δ}{W}_H}{W_H+W_M+W_L}+\frac{W_M\mathrm{\δ}{W}_M}{W_H+W_M+W_L}+\frac{W_L\mathrm{\δ}{W}_L}{W_H+W_M+W_L},$ 式中：

Q_gr为过热吸热量，Q_zr为再热吸热量，W_H为高压缸做功量，W_M为中压缸做功量，W_L为低压缸做功量；δq为热耗率的变化量，δQ_gr为过热吸热量的变化量，δQ_zr为再热吸热量的变化量，δW_H为高压缸做功量的变化量，δW_M为中压缸做功量的变化量，δW_L为低压缸做功量的变化量；

步骤3：当中间分隔轴封第一段和第二段漏汽率发生变化时，根据中间分隔轴封漏汽率的变化量和步骤1中测得的基准工况下的热力参数得到机组热耗率的变化量，方法如下：

A.中间分隔轴封第一段漏汽率变化时：

高压缸段

${\mathrm{\δW}}_H=(\frac{W_{H1}}{W_H}\frac{G_{s1}}{G_{H1}}\frac{\frac{2k-1}{k}{{\mathrm{\ϵ}}_{H1}}^{\frac{k-1}{k}}-1}{1-{{\mathrm{\ϵ}}_{H1}}^{\frac{k-1}{k}}}-\frac{W_{H2}+W_{H3}}{W_H}\frac{G_{s1}}{G_{H1}}\frac{2k-1}{k}){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δW_H为高压缸做功量的变化量，W_H为高压缸做功量，W_H1为高压缸第一段即调节级做功量，W_H2为高压缸第二段做功量，W_H3为高压缸第三段做功量，G_H1为高压缸第二段流量，G_s1为中间轴封第一段漏汽，k为绝热指数，ε_H1为调节级前后压比；δW_H为高压缸做功量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

再热段

δQ_zr=δ((G_HP-G_zf)(h_rz-h_HP)+(G_s1-G_s2)(h_rz-h₁))，式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，δQ_zr为再热吸热量的变化量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_rz为再热后工质焓，h_HP为高压缸排汽口焓，G_s1为中间轴封第一段漏汽，G_s2为中间轴封第二段漏汽量，h₁为调节级后焓；

中压缸段

${\mathrm{\δW}}_M=\frac{G_{s1}}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{\mathrm{zf}}}(1-\frac{G_{\mathrm{HP}}}{G_{H1}}){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，G_H1为高压缸第二段流量；δW_M为中压缸做功量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

低压缸段

δW_L=δG_LP，式中：

δW_L为低压缸做功量的变化量，δG_LP为低压缸进口流量的变化量；

过热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{gr}}=-\frac{h_{\mathrm{ck}1}-h_{\mathrm{rk}1}}{h_0-h_{\mathrm{ck}1}}(\frac{h_{c1}}{h_{c1}-h_{d1}}\frac{\mathrm{\κ}-1}{\mathrm{\κ}}+1){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δQ_gr为过热吸热量的变化量，h_ck1为1号高压加热器出口水焓值，h_rk1为1号高压加热器入口水焓值，h₀为主蒸汽焓值，h_c1为1号高压加热器抽汽焓值，h_d1为1号高压加热器疏水焓值，k为绝热指数；δQ_gr为过热吸热量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

将上述计算式带入步骤2即可测算出中间分隔轴封第一段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响；

B中间分隔轴封第二段漏汽率变化时：

B.1中间轴封第二段漏汽未发生倒流

高压缸段

δW_H=0；

δW_H为高压缸做功量的变化量；

再热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{zr}}=\frac{-G_{s2}(h_{\mathrm{rz}}-h_1)\mathrm{\δ}{G}_{s2}}{(G_{\mathrm{HP}}-G_{\mathrm{zf}})(h_{\mathrm{rz}}-h_{\mathrm{HP}})+(G_{s1}-G_{s2})(h_{\mathrm{rz}}-h_1)},$ 式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，G_s2为中间轴封第二段漏汽，h_rz为再热后工质焓，h₁为调节级后焓，h_HP为高压缸排汽口焓，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率；δQ_zr为再热吸热量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量；

中低压缸段

${\mathrm{\δW}}_M={\mathrm{\δW}}_L=\frac{G_{s2}}{h_m{G}_m}(h_x-\frac{h_{\mathrm{rz}}{G}_z-h_m{G}_z}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}}-h_m){\mathrm{\δG}}_{s2},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_m为中压缸进汽量，G_z为再热流量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_m为中压缸进汽焓，h_rz为再热后工质焓，h_x是中间分隔轴封漏汽焓值，反向布置时为调节级后焓值，顺向布置时为调节级喷嘴后焓值；δW_M为中压缸做功量的变化量，δW_L为低压缸做功量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量；

过热段

δQ_gr=0；

δQ_gr为过热吸热量的变化量，将上述计算式带入步骤2即可测算出中间轴封第二段漏汽未发生倒流时，中间分隔轴封第二段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响；

B.2中间轴封第二段漏汽发生倒流

高压缸段

δW_H=0;

δW_H为高压缸做功量的变化量；

再热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{zr}}=\frac{-G_{s2}\mathrm{\δ}{G}_{s2}}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}},$ 式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，

G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量；δQ_zr为再热吸热量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量;

中压缸段

${\mathrm{\δW}}_M=\frac{G_{s2}}{h_m{G}_m}(h_{1z}-\frac{h_{\mathrm{rz}}{G}_z-h_m{G}_z}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}}-h_m){\mathrm{\δG}}_{s2},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_z为再热流量，G_m为中压缸进汽量，G_z为再热流量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_m为中压缸进汽焓，h_lz为再热前工质焓，h_rz为再热后工质焓；δW_M为中压缸做功量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量;

低压缸段

δW_L=0;

δW_L为低压缸做功量的变化量；

过热段

δQ_gr=0;

δQ_gr为过热吸热量的变化量；

将上述计算式带入步骤2即可测算出中间轴封第二段漏汽发生倒流时，中间分隔轴封第二段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响。

步骤1中，所述的基准工况为机组额定功率设计工况或性能考核试验工况。

步骤2中，采用小偏差理论时，合理假设为：中间分隔轴封漏汽变化时，汽轮机的机电效率不变；抽汽量正比于通流部分抽汽点前段的蒸汽流量；调节级后流量正比于调节级后压力；通过再热器的流量正比于再热器前压力；其余轴封漏汽量保持不变；汽轮机各级组效率保持不变。

步骤2中，所述的小偏差理论是指，在参数变化较小时，汽轮机热力系统各参数之间的复杂关系是线性的。

步骤3中，所述的中间分隔轴封第一段漏汽，是指中间分隔轴封中直接通过管道流往高压缸排汽处的那部分漏汽；中间分隔轴封第二段漏汽，是指除轴封第一段漏汽外的继续通过轴封流往中压缸进汽处的那部分漏汽。

所述的高压缸第一段指调节级；高压缸第二段指调节级到高压缸1号抽汽口；高压缸第三段指高压缸1号抽汽口到高压缸排汽；中压缸第一段指中压缸进口到中压缸3号抽汽；中压缸第二段指中压缸3号抽汽到中压缸排汽。

所述的1号高压加热器指抽汽压力最大的加热器。

实例1：中间分隔轴封漏汽率对热耗率的影响

以某660MW汽轮机组为应用对象，以某一设计工况为基准工况，分别改变中间分隔轴封第一段与第二段漏汽量，利用小偏差理论，将汽轮机热力系统内各参数关系线性化，得到汽轮机通流部分各级组做功变化、过热再热吸热量的变化情况、机组热耗率变化。计算结果如附图2、3、4、5所示。

分析结果表明，轴封第一段与第二段漏汽分别增加时另一段漏汽基本无变化；第一段漏汽增加时，高压缸做功与再热吸热量减小，中低压缸做功与过热吸热量增加，且高压缸做功与再热吸热量的变化率较大，热耗率增加；第二段漏汽增加时，高压缸基本及过热吸热量基本无变化，中低压缸做功下降，再热吸热量减小，热耗率增加；第一段漏汽对热耗率的影响较第二段漏汽大。实际的变工况计算结果与理论分析相符。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (7)

1.一种汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：利用测量仪表测量得到基准工况下汽轮机热力系统的热力参数，得到基准工况下汽轮机组的再热吸热量、过热吸热量、高压缸做功量、中压缸做功量、低压缸做功量和热耗率；

步骤2：采用小偏差理论，得到测算汽轮机组热耗率变化量的模型

$\mathrm{\δq}=\frac{Q_{\mathrm{gr}}\mathrm{\δ}{Q}_{\mathrm{gr}}}{Q_{\mathrm{gr}}+Q_{\mathrm{zr}}}+\frac{Q_{\mathrm{zr}}\mathrm{\δ}{Q}_{\mathrm{zr}}}{Q_{\mathrm{gr}}+Q_{\mathrm{zr}}}+\frac{W_H\mathrm{\δ}{W}_H}{W_H+W_M+W_L}+\frac{W_M\mathrm{\δ}{W}_M}{W_H+W_M+W_L}+\frac{W_L\mathrm{\δ}{W}_L}{W_H+W_M+W_L},$ 式中：

Q_gr为过热吸热量，Q_zr为再热吸热量，W_H为高压缸做功量，W_M为中压缸做功量，W_L为低压缸做功量；δq为热耗率的变化量，δQ_gr为过热吸热量的变化量，δQ_zr为再热吸热量的变化量，δW_H为高压缸做功量的变化量，δW_M为中压缸做功量的变化量，δW_L为低压缸做功量的变化量；

步骤3：当中间分隔轴封第一段和第二段漏汽率发生变化时，根据中间分隔轴封漏汽率的变化量和步骤1中测得的基准工况下的热力参数得到机组热耗率的变化量，方法如下：

A.中间分隔轴封第一段漏汽率变化时：

高压缸段

${\mathrm{\δW}}_H=(\frac{W_{H1}}{W_H}\frac{G_{s1}}{G_{H1}}\frac{\frac{2k-1}{k}{{\mathrm{\ϵ}}_{H1}}^{\frac{k-1}{k}}-1}{1-{{\mathrm{\ϵ}}_{H1}}^{\frac{k-1}{k}}}-\frac{W_{H2}+W_{H3}}{W_H}\frac{G_{s1}}{G_{H1}}\frac{2k-1}{k}){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δW_H为高压缸做功量的变化量，W_H为高压缸做功量，W_H1为高压缸第一段即调节级做功量，W_H2为高压缸第二段做功量，W_H3为高压缸第三段做功量，G_H1为高压缸第二段流量，G_s1为中间轴封第一段漏汽，k为绝热指数，ε_H1为调节级前后压比；δW_H为高压缸做功量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

再热段

δQ_zr=δ((G_HP-G_zf)(h_rz-h_HP)+(G_s1-G_s2)(h_rz-h₁))，式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，δQ_zr为再热吸热量的变化量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_rz为再热后工质焓，h_HP为高压缸排汽口焓，G_s1为中间轴封第一段漏汽，G_s2为中间轴封第二段漏汽量，h₁为调节级后焓；

中压缸段

${\mathrm{\δW}}_M=\frac{G_{s1}}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{\mathrm{zf}}}(1-\frac{G_{\mathrm{HP}}}{G_{H1}}){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，G_H1为高压缸第二段流量；δW_M为中压缸做功量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

低压缸段

δW_L=δG_LP，式中：

δW_L为低压缸做功量的变化量，δG_LP为低压缸进口流量的变化量；

过热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{gr}}=-\frac{h_{\mathrm{ck}1}-h_{\mathrm{rk}1}}{h_0-h_{\mathrm{ck}1}}(\frac{h_{c1}}{h_{c1}-h_{d1}}\frac{\mathrm{\κ}-1}{\mathrm{\κ}}+1){\mathrm{\δG}}_{s1},$ 式中：

δQ_gr为过热吸热量的变化量，h_ck1为1号高压加热器出口水焓值，h_rk1为1号高压加热器入口水焓值，h₀为主蒸汽焓值，h_c1为1号高压加热器抽汽焓值，h_d1为1号高压加热器疏水焓值，k为绝热指数；δQ_gr为过热吸热量的变化量，δG_s1为中间轴封第一段漏汽率的变化量；

将上述计算式带入步骤2即可测算出中间分隔轴封第一段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响；

B中间分隔轴封第二段漏汽率变化时：

B.1中间轴封第二段漏汽未发生倒流

高压缸段

δW_H=0；

δW_H为高压缸做功量的变化量；

再热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{zr}}=\frac{-G_{s2}(h_{\mathrm{rz}}-h_1)\mathrm{\δ}{G}_{s2}}{(G_{\mathrm{HP}}-G_{\mathrm{zf}})(h_{\mathrm{rz}}-h_{\mathrm{HP}})+(G_{s1}-G_{s2})(h_{\mathrm{rz}}-h_1)},$ 式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，G_s2为中间轴封第二段漏汽，h_rz为再热后工质焓，h₁为调节级后焓，h_HP为高压缸排汽口焓，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率；δQ_zr为再热吸热量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量；

中低压缸段

${\mathrm{\δW}}_M={\mathrm{\δW}}_L=\frac{G_{s2}}{h_m{G}_m}(h_x-\frac{h_{\mathrm{rz}}{G}_z-h_m{G}_z}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}}-h_m){\mathrm{\δG}}_{s2},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_m为中压缸进汽量，G_z为再热流量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_m为中压缸进汽焓，h_rz为再热后工质焓，h_x是中间分隔轴封漏汽焓值，反向布置时为调节级后焓值，顺向布置时为调节级喷嘴后焓值；δW_M为中压缸做功量的变化量，δW_L为低压缸做功量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量；

过热段

δQ_gr=0；

δQ_gr为过热吸热量的变化量，将上述计算式带入步骤2即可测算出中间轴封第二段漏汽未发生倒流时，中间分隔轴封第二段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响；

B.2中间轴封第二段漏汽发生倒流

高压缸段

δW_H=0;

δW_H为高压缸做功量的变化量；

再热段

${\mathrm{\δQ}}_{\mathrm{zr}}=\frac{-G_{s2}\mathrm{\δ}{G}_{s2}}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}},$ 式中：

δQ_zr为再热吸热量的变化量，

G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量；δQ_zr为再热吸热量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量;

中压缸段

${\mathrm{\δW}}_M=\frac{G_{s2}}{h_m{G}_m}(h_{1z}-\frac{h_{\mathrm{rz}}{G}_z-h_m{G}_z}{G_{\mathrm{HP}}+G_{s1}-G_{s2}-G_{\mathrm{zf}}}-h_m){\mathrm{\δG}}_{s2},$ 式中：

δW_M为中压缸做功量的变化量，G_s1为中间轴封第一段漏汽率，G_s2为中间轴封第二段漏汽率，G_z为再热流量，G_m为中压缸进汽量，G_z为再热流量，G_HP为高压缸第三段流量，G_zf为高压缸端部轴封漏汽量，h_m为中压缸进汽焓，h_lz为再热前工质焓，h_rz为再热后工质焓；δW_M为中压缸做功量的变化量，δG_s2为中间轴封第二段漏汽率的变化量;

低压缸段

δW_L=0;

δW_L为低压缸做功量的变化量；

过热段

δQ_gr=0;

δQ_gr为过热吸热量的变化量；

将上述计算式带入步骤2即可测算出中间轴封第二段漏汽发生倒流时，中间分隔轴封第二段漏汽率对汽轮机组热耗率的影响。

2.根据权利要求1所述的汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，步骤1中，所述的基准工况为机组额定功率设计工况或性能考核试验工况。

3.根据权利要求1所述的汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，步骤2中，采用小偏差理论时，合理假设为：中间分隔轴封漏汽变化时，汽轮机的机电效率不变；抽汽量正比于通流部分抽汽点前段的蒸汽流量；调节级后流量正比于调节级后压力；通过再热器的流量正比于再热器前压力；其余轴封漏汽量保持不变；汽轮机各级组效率保持不变。

4.根据权利要求1所述的汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，步骤2中，所述的小偏差理论是指，在参数变化较小时，汽轮机热力系统各参数之间的复杂关系是线性的。

5.根据权利要求1所述的汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，步骤3中，所述的中间分隔轴封第一段漏汽，是指中间分隔轴封中直接通过管道流往高压缸排汽处的那部分漏汽；中间分隔轴封第二段漏汽，是指除轴封第一段漏汽外的继续通过轴封流往中压缸进汽处的那部分漏汽。

6.根据权利要求1所述的汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，所述的高压缸第一段指调节级；高压缸第二段指调节级到高压缸1号抽汽口；高压缸第三段指高压缸1号抽汽口到高压缸排汽；中压缸第一段指中压缸进口到中压缸3号抽汽；中压缸第二段指中压缸3号抽汽到中压缸排汽。

7.根据权利要求1所述的汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法，其特征在于，所述的1号高压加热器指抽汽压力最大的加热器。

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