CN104535326B - 一种再热式合缸汽轮机过桥汽封泄漏量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种再热式合缸汽轮机过桥汽封泄漏量测量方法，利用连接于汽轮机高中压内缸位置的过桥汽封中段的事故放汽系统泄流通道，增设测温点、测压点、流量计，打开放汽阀来测量蒸汽参数，通过马丁公式准确地获知过桥汽封漏汽流量，从而确保性能考核试验结果的真实性，正确地反映出中压缸的实际缸效率及热耗。

Description

一种再热式合缸汽轮机过桥汽封泄漏量测量方法

技术领域

本发明涉及汽轮机性能测试技术，尤其涉及再热式合缸汽轮机确定过桥汽封漏汽流量的测量方法，属于测试技术领域。

背景技术

汽轮机性能考核试验的一个重要内容是确定过桥汽封漏汽流量，这对中压缸真实效率及汽轮机热耗率计算有很大影响。

再热式火电汽轮机有很大一部分是高中压合缸结构，如图1所示。这种布置通常称“对称流”设计。主汽由汽缸中心附近的主汽管进入高压级做功后排汽流入再热器。再热后的蒸汽通过汽缸中心附近的再热蒸汽管进入中压级做功。其优点是紧凑，电厂基建费用降低，热膨胀特性优良。

火电再热汽轮机如果突然失负荷，转速会升高。这时要立即关闭高中阀门节流以免超速。再热器中的蒸汽被暂时“憋压”。高压缸内的蒸汽会导致超速。为避免这一情况，汽轮机通常设计有一个事故放汽系统。将瞬间失负荷时的高压缸蒸汽通过放汽系统送去凝汽器。事故排汽阀通常为气动式两位阀，要么全开，要么全关。可利用这个放汽系统确定高中压过桥汽封的泄漏流量。

对于再热式高中压合缸结构的汽轮机，运行状态和考核试验时，高压第一级后部分蒸汽经过高中压缸间过桥汽封，未经高压缸压力级做功而直接进入中压缸第一级喷嘴前与再热蒸汽混合(见图2)，由于高中压缸间过桥汽封处于高中压汽缸缸内的特殊位置，且由于高中压转子中部挠度较大，这种结构布置使得高、中压缸间轴封存在实际漏汽量比设计值偏大的可能。

目前，在对汽轮机的汽缸进行性能试验时，获得过桥汽封漏汽流量的方法是：通过变主汽温度及再热汽温度的方法间接推算出这部分蒸汽流量，但这种方法存在较多问题：

1)受锅炉再热器的限制再热器出口蒸汽温度很难降到比主蒸汽温度低30℃，且在此工况下汽轮机低压部份湿度增大，影响汽轮机的寿命。

2)变主汽温度及再热汽温度的方法反映的是整个高压部份向中压部份的漏汽，除过桥汽封外还包括：高压导汽管、高排通过夹层向中压、高压缸中分面、一抽或高压某级向中压叶轮的冷却蒸汽。

3)对于超临界和超超临界合缸汽轮机由于存在：一抽或高压某级向中压叶轮的冷确蒸汽，为保证汽轮机转子的寿命，厂家都有叶轮温度的限制值，从而冷却蒸汽无法完全关闭，因此变汽温法已无法推算过桥汽封的流量。

另一方面，在对称流汽轮机中，中压缸效率计算是从再热联合汽阀开始到连通管结束，必须准确计算高压缸至中压缸的内漏。高压缸内的漏汽温度通常低于中压进汽室中的蒸汽温度，过桥汽封的泄漏会造成中压排汽焓下降。因此，要得到真实的中压缸效率就必须精确估算这个漏汽流量及它的焓值。

基于上述两个原因，目前试验得到的中压缸效率不能真实反映中压缸的实际效率。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种再热式合缸汽轮机过桥蒸汽漏汽流量的测量方法，技术解决方案是：

一种再热式合缸汽轮机过桥汽封泄漏量测量方法，是利用原有在高中压缸过桥汽封危急排放系统泄流通道，增设测温点、测压点、流量计、调节阀及截止阀，通过调整调节阀的开度，从而调整危急放汽系统的压力，将部分或全部过桥汽封漏汽排泄至凝汽器，运用马丁公式计算运行状态下过桥汽封漏汽流量，从而正确地反映出中压缸的实际缸效率和真实热耗，确保性能考核试验结果的真实性。

所述运用马丁公式计算运行状态下过桥汽封漏汽流量的具体方法是：

运行状态下过桥汽封漏汽流量运用马丁(Martin)公式表示为：

此处K为同型且间隙和半径相同的汽封的一个常数。P₁表示漏汽之前的压力，P₂表示漏汽之后的压力，v₁表示漏汽之前的比容，N表示汽封齿的数量。Q₁为高压第1级至危急排放阀处的流量，Q₂为通过危急排放阀的流量，Q₃为中压进汽室至危急排放阀处的流量。

当P₃压力小于P₂时，则有

此处Q₃＝Q₁+Q₂，Q₃可由流量计直接测量，从而K可由公式(2)导出，且运行状态或性能考核下过桥汽封流量(无放汽)可计算如下：

在两式中，P₁、v₁是漏汽源(通常位于高压第1级之后)的参数，P₂、v₂是中压缸进汽室的参数，都是目前厂家已有的标准配置监视参数，P₃压力为本发明新增加的测量参数。

当P₃大于P₂，则Q₂反向且放汽流量Q₃＝Q₁-Q₂，P₃、v₃是漏汽Q₂之前的参数，此处的v₃是通过新增加的测量参数P₃和T₃由水蒸汽性质而求出。K的等价表达式为

离开高压第一级的蒸汽焓可通过高压第1级的压力和温度直接测量，都是目前厂家已有的标准配置监视参数。从而再利用公式(3)求解出运行状态或性能考核试验下过桥汽封泄漏流量(无放汽)。

所述危急(事故)放汽系统包括：泄流管道以及布置在泄流管道上的压力传感器、温度传感器、流量计、危急排放阀、调节阀、截止阀，泄流蒸汽排入凝汽器。

通过采用上述技术手段，可以准确的地测量并计算出运行状态下，过桥汽封进入中压缸的实际泄漏量，从而正确地反映出中压缸的实际效率，保证了汽轮机热耗率的真实性。

附图说明

图1再热式高中压合缸汽轮机的结构示意图

图2本发明测量系统的示意图

图3运行状态下过桥汽封漏汽的示意图(危急排放阀关闭)

图4当P₃小于P₂时，过桥汽封漏汽的示意图(危急排放阀打开)

图5当P₃大于P₂时，过桥汽封漏汽的示意图(危急排放阀打开)

具体实施方式

参见图2，本再热式合缸汽轮机过桥汽封泄漏量测量方法，是利用原有在高中压缸过桥汽封事故排放系统泄流通道，增设测温点、测压点、流量计、调节阀及截止阀，通过调整调节阀的开度，从而调整事故放汽系统的压力，将部分或全部过桥汽封漏汽排泄至凝汽器，通过马丁公式准确地获知运行状态下过桥汽封漏汽流量，从而正确地反映出中压缸的实际缸效率和真实热耗，确保性能考核试验结果的真实性。所述泄流通道的具体结构包括：泄流管道1以及布置在泄流管道1上的压力传感器2、温度传感器3、流量计4、危机排放阀5、调节阀6、截止阀7，泄流蒸汽排入凝汽器。该泄流通道将部分或全部过桥汽封漏汽排泄出去。

参见图3，运行状态下过桥汽封漏汽流量运用马丁(Martin)公式表示为：

此处K为同型且间隙和半径相同的汽封的一个常数。P₁表示漏汽之前的压力，P₂表示漏汽之后的压力，v₁表示漏汽之前的比容，N表示汽封齿的数量。Q₁为高压第1级至危急排放阀处的流量，Q₂为通过危急排放阀的流量，Q₃为中压进汽室至危急排放阀处的流量。

参见图4，当P₃压力小于P₂时，则有

此处Q₃＝Q₁+Q₂，Q₃可由流量计直接测量，从而K可由公式(2)导出，且运行状态或性能考核下过桥汽封流量(无放汽)可计算如下：

在上两式中，P₁、v₁是漏汽源(通常位于高压第1级之后)的参数，P₂、v₂是中压缸进汽室的参数，都是目前厂家已有的标准配置监视参数，P₃压力为本发明新增加的测量参数。

参见图5，当P₃大于P₂，则Q₂反向且放汽流量Q₃＝Q₁-Q₂，P₃、v₃是漏汽Q₂之前的参数，此处的v₃是通过新增加的测量参数P₃和T₃由水蒸汽性质而求出。K的等价表达式为

离开高压第一级的蒸汽焓可通过高压第1级的压力和温度直接测量，都是目前厂家已有的标准配置监视参数。从而再利用公式(3)求解出运行状态或性能考核试验下过桥汽封泄漏流量(无放汽)。

通过采用上述技术手段，可以准确的地测量并计算出运行状态下，过桥汽封进入中压缸的实际泄漏量，从而正确地反映出中压缸的实际效率，保证了汽轮机热耗率的真实性。

Claims (2)

1.一种再热式合缸汽轮机过桥汽封泄漏量测量方法，是利用原有在高中压缸过桥汽封危急排放系统泄流通道，增设测温点、测压点、流量计、调节阀及截止阀，通过调整调节阀的开度，调整危急放汽系统的压力，将部分或全部过桥汽封漏汽排泄至凝汽器，运用马丁公式计算运行状态下过桥汽封漏汽流量，从而正确地反映出中压缸的实际缸效率和真实热耗，确保性能考核试验结果的真实性；

其特征在于，所述运用马丁公式计算运行状态下过桥汽封漏汽流量的具体方法是：

运行状态下过桥汽封漏汽流量运用马丁(Martin)公式表示为：

$Q=K\frac{\sqrt{1-{(P_2/P_1)}^2}}{N-Ln(P_2/P_1)}\·\sqrt{\frac{P_1}{v_1}}---\left(1\right)$

此处K为同型且间隙和半径相同的汽封的一个常数。P₁表示漏汽之前的压力，P₂表示漏汽之后的压力，v₁表示漏汽之前的比容，N表示汽封齿的数量；

当P₃压力小于P₂时，则有

$Q_1+Q_2=K\[\frac{\sqrt{1-{(P_3/P_1)}^2}}{N_1-Ln(P_3/P_1)}\·\frac{\sqrt{P_1}}{v_1}+\frac{\sqrt{1-{(P_3/P_2)}^2}}{N_2-Ln(P_3/P_2)}\·\sqrt{\frac{P_2}{v_2}}\]---\left(2\right)$

此处Q₃＝Q₁+Q₂，Q₁为高压第1级至危急排放阀处的流量，Q₂为通过危急排放阀的流量，Q₃为中压进汽室至危急排放阀处的流量，Q₃可由流量计直接测量，从而K可由公式(2)导出，且运行状态或性能考核下过桥汽封流量可计算如下：

$Q=K\frac{\sqrt{1-{(P_2/P_1)}^2}}{(N_1+N_2)-Ln(P_2/P_1)}\·\sqrt{\frac{P_1}{v_1}}---\left(3\right)$

在两式中，P₁、v₁是漏汽源的参数，P₂、v₂是中压缸进汽室的参数，都是目前厂家已有的标准配置监视参数，P₃压力为新增加的测量参数；

当P₃大于P₂，则Q₂反向且放汽流量Q₃＝Q₁-Q₂，P₃、v₃是漏汽Q₂之前的参数，此处的v₃是通过新增加的测量参数P₃和T₃由水蒸汽性质而求出，K的等价表达式为

离开高压第一级的蒸汽焓可通过高压第1级的压力和温度直接测量，都是目前厂家已有的标准配置监视参数；从而再利用公式(3)求解出运行状态或性能考核试验下过桥汽封泄漏流量。

2.如权利要求1所述的再热式合缸汽轮机过桥汽封泄漏量测量方法，其特征在于，所述危急放汽系统包括：泄流管道以及布置在泄流管道上的压力传感器、温度传感器、流量计、危急排放阀、调节阀、截止阀，泄流蒸汽排入凝汽器。