CN106096180B - 一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法。现有低压缸在选型中采用平均排汽容积流量方法，使得末级叶片模块不能被高效使用。本发明通过获得第一曲线图、第二曲线，并使用与低压缸匹配的排汽压力值进行计算、比较获得具有较高低压缸效率综合值的末级叶片模块搭配组合，有效提高汽轮机组的能量转换效率。

Description

一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域，更具体的说，是涉及一种低压缸改造方法。
背景技术
在火力发电机组中，汽轮机组低压缸的做功量占整个汽轮机组功率的40％左右，其运行效率的高低直接决定了汽轮机组的经济水平。按照低压缸排汽容积流量需求的不同，制造厂会为汽轮机组的低压缸配置一定长度的末级叶片模块，其中较长的末级叶片模块对应较大的容积流量，较短的末级叶片模块对应较小的容积流量，以保证低压缸末级通流面积与排汽容积流量相匹配，实现汽轮机组低压缸的高效运行。
但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：从已投产的600MW等级、1000MW等级汽轮机组看，基本都配置了两个低压缸，但无论是单背压汽轮机组(即两个低压缸的排汽压力一致)还是双背压汽轮机组(即两个低压缸的排汽压力不一致，两个低压缸分别称为高背压低压缸、低背压低压缸)，选型过程中均采用平均排汽容积流量方法，两个低压缸均配置了同一长度的末级叶片模块，然而，双背压汽轮机组的两个低压缸的排汽压力存在约1kPa的偏差，导致两个低压缸排汽容积流量偏差15％～20％，使得选配的末级叶片模块不能在各低压缸的实际排汽容积流量值下获得较高的效率，从而影响汽轮机组的运行性能。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，通过选用与低压缸的低压缸排汽压力值相匹配的末级叶片模块来提高低压缸工作效率，继而提高机组的整体工作效率。
本发明通过以下方式实现：一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，包括两个具有差异化低压缸排汽压力值的低压缸，所述方法包括以下步骤：
第一步，通过在各预设机组负荷工况下进行热力试验来获得低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值，并绘制形成以各预设机组负荷为对象的关于低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值间转换的第一曲线图；第一曲线图中以各预设机组负荷为对象逐一绘制曲线，使得低压缸在各预设机组负荷工况下，均能通过对应的曲线实现低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值间转换。
第二步，通过对多组具有差异化长度的末级叶片模块分别进行热力试验获得关于低压缸效率值与低压缸排汽容积流量值，并绘制形成以各末级叶片模块为对象的关于低压缸效率值与低压缸排汽容积流量值间转换的第二曲线图；第二曲线图的数据来源可以为热力试验获得的数据，也可以是与末级叶片模块匹配的公开数据。第二曲线图以各个型号的末级叶片模块为对象逐一绘制曲线，使得人们可以根据各个型号末级叶片模块对应的曲线来进行低压缸效率值与低压缸排汽容积流量值间转换。
第三步，根据所述低压缸实际的低压缸排汽压力值在第一曲线图上获取在各预设机组负荷工况下对应形成的低压缸排汽容积流量值组，根据低压缸排汽容积流量值组在第二曲线图上获得与各末级叶片模块对应的低压缸效率值组；所述低压缸根据排汽压力值可以分为高背压低压缸和低背压低压缸，在第一曲线图上，根据选用高背压低压缸或低背压低压缸对应的排汽压力值转换获得各预设机组负荷工况下的一组低压缸排汽容积流量值组，之后，选定第二曲线图中的任一型号末级叶片模块对应的曲线，并将这组低压缸排汽容积流量值导入并获得一组低压缸效率值组。所述一组低压缸排汽容积流量值组是指在相同的低压缸排汽压力值下，与各预设机组负荷对应的低压缸排汽容积流量值。所述一组低压缸效率值组是指同一型号末级叶片模块在导入不同低压缸排汽容积流量值下时获得的低压缸效率值。当所述一组低压缸排汽容积流量值组导入第二曲线图中的不同曲线内时，可以获得不同型号末级叶片模块的一组低压缸效率值组。
第四步，各末级叶片模块通过对与其对应的低压缸效率值组进行加权计算来获得低压缸效率综合值；将一组低压缸效率值组数据通过加权计算方式获得低压缸效率综合值。将各组低压缸效率值组通过加权计算方式获得对应的低压缸效率综合值。
第五步，当一组末级叶片模块对应的低压缸效率综合值大于其余各组末级叶片模块对应的低压缸效率综合值时，使用该一组末级叶片模块与对应低压缸配合组装。通过比较第四步形成的多个低压缸效率综合值来选取分别适用于高背压低压缸和低背压低压缸的末级叶片模块，使得高背压低压缸和低背压低压缸均能处于高效工作状态。
通过上述方法分别为高背压低压缸和低背压低压缸选取合适的末级叶片模块，进而使得汽轮机组具有较高的能量转换效率，进而提升汽轮机组的运行性能。
所述第一曲线图内包括若干条曲线，所述曲线用于显示在各预设机组负荷下低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值间转换关系；所述第一曲线图中曲线为三条，且分别与预设机组负荷为300MW、450MW以及600MW的机组工况对应。
加权计算是指低压缸效率值组中各数值与对应的加权系数乘积的总和；所述加权系数与对应的预设机组负荷对应，与300MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.3，与450MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.4，与600MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.3。加权计算的系数应根据汽轮机组在各预设机组负荷工况下的工作时间来确定，进而确保汽轮机组在常用预设机组负荷下能处于高效工作状态。
所述末级叶片模块根据其长度实现差异化配置；所述末级叶片模块为三组，长度分别为820mm、915mm、1050mm，使得第二曲线图中设有分别对应的三根曲线。所述末级叶片模块的长度为通用设计，通过提高零部件通用率来降低生产成本。
本发明的突出有益效果：通过所述方法能分别根据高背压低压缸和低背压低压缸的排汽压力值和预设机组负荷来推算各低压缸的排汽容积流量值和运行效率，进而选取合适、匹配的末级叶片模块，使得各低压缸均能处于能量转换率较高的工作状态，有效提升汽轮机组能量转换效率，进而确保汽轮机组的运行性能，火电机组带来更大的经济效益。
附图说明
图1为具体实施例所述的第一曲线图；
图2为具体实施例所述的第二曲线图；
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明的实质性特点作进一步的说明。
一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，包括两个具有差异化低压缸排汽压力值的低压缸，通过具体实施例来说明该方法的具体操作过程：
第一步：
通过在各预设机组负荷工况下进行热力试验来获得低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值，并绘制形成以各预设机组负荷为对象的关于低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值间转换的第一曲线图。
数据采集伴随热力试验同步进行，数据通过数据采集机构实现采集。数据采集机构可以为专门独立设置，也可以共用原有汽轮机组上的数据采集机构。低压缸分别以300MW、400MW、500MW以及600MW的预设机组负荷分别进行工作，并获得表1所示数据，使得与不同低压缸排汽压力值与对应的低压缸排汽容积流量值匹配，并绘制形成四条曲线。
表1
第二步：
通过对多组具有差异化长度的末级叶片模块分别进行热力试验获得关于低压缸效率值与低压缸排汽容积流量值，并绘制形成以各末级叶片模块为对象的关于低压缸效率值与低压缸排汽容积流量值间转换的第二曲线图。第二曲线图可以通过热力实现获得，也可以根据生产厂家提供的数据进行绘制。第二曲线图中的每条曲线分别代表多组差异化配置的末级叶片模块，
可以根据不同的低压缸排汽容积流量值来换算出对应的低压缸效率值。
第三步：
根据所述低压缸实际的低压缸排汽压力值在第一曲线图上获取在各预设机组负荷工况下对应形成的低压缸排汽容积流量值组。
在实际操作中，假设：所述低背压低压缸在不同机组负荷工况下的的排汽压力值均为5kPa，所述高背压低压缸在不同机组负荷工况下的排汽压力值均为6kPa，如表2所示。
表2
通过将所述低背压低压缸和高背压低压缸的排汽压力值导入第一曲线图中，将获得不同机组负荷状态下低压缸排汽容积流量值组的数据，如表3所示。当第一曲线图中没有标示机组负荷为450MW的曲线时，可以通过机组负荷为400MW和500MW的两根曲线进行推算确定。
表3
根据低压缸排汽容积流量值组在第二曲线图上获得与各末级叶片模块对应的低压缸效率值组。所述末级叶片模块根据其长度实现差异化配置，所述末级叶片模块为三组，长度分别为820mm、915mm、1050mm。当表3中的任一低压缸排汽容积流量值导入第二曲线图时，均能获得分别与各末级叶片模块匹配的三个效率数据，如表4所示。
表4
第四步：
各末级叶片模块通过对与其对应的低压缸效率值组进行加权计算来获得低压缸效率综合值。
所述加权系数与对应的预设机组负荷对应，与300MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.3，与450MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.4，与600MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.3。所述加权系数的数量以及数值可以根据实际情况而定，并不局限于本实施例的三组，例如增设与400MW或/和500MW的预设机组负荷对应的加权系数，均应视为本发明的具体实施例。
通过将表4所得数据与预设的加权系数结合，将获得与各末级叶片模块对应的低压缸效率综合值，如表5所示。
表5
第五步：
当一组末级叶片模块对应的低压缸效率综合值大于其余各组末级叶片模块对应的低压缸效率综合值时，使用该一组末级叶片模块与对应低压缸配合组装。
通过对比表5中的各低压缸效率综合值，可知：对于高背压低压缸，长度为915mm的末级叶片模块具有较高的低压缸效率综合值，更适合与高背压低压缸搭配使用；对于低背压低压缸，长度为1050mm的末级叶片模块具有较高的低压缸效率综合值，更适合与低背压低压缸搭配使用。
通过上述步骤实现末级叶片模块的长度选择，以提高汽轮机组的能量转换效率，进而确保汽轮机组的运行性能，火电机组带来更大的经济效益。
在实际操作中，所述第一曲线图内包括若干条曲线，所述曲线用于显示在各预设机组负荷下低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值间转换关系。曲线数量可以根据实际试验的实施进行获取，并不局限于上述预设机组负荷，均应视为本发明的具体实施例。
在实际操作中，加权计算是指低压缸效率值组中各数值与对应的加权系数乘积的总和。加权系数的确定可以根据预设协议或者实际操作经验进行修改和调整，以确保低压缸效率综合值与实际情况相符合，均应视为本发明的具体实施例。
在实际操作中，所述低背压低压缸和高背压低压缸的排汽压力值应根据实际情况进行测定，使得计算结果满足实际使用需求。

Claims (6)

1.一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，包括两个具有差异化低压缸排汽压力值的低压缸，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步，通过在各预设机组负荷工况下进行热力试验来获得各低压缸的低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值，并绘制形成以各预设机组负荷为对象的且同时适用于各低压缸的关于低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值间转换的第一曲线图；
第二步，通过对多组具有差异化长度的末级叶片模块分别进行热力试验获得关于低压缸效率值与低压缸排汽容积流量值，并绘制形成以各末级叶片模块为对象的关于低压缸效率值与低压缸排汽容积流量值间转换的第二曲线图；
第三步，根据所述低压缸实际的低压缸排汽压力值在第一曲线图上获取在各预设机组负荷工况下对应形成的低压缸排汽容积流量值，根据低压缸排汽容积流量值在第二曲线图上获得与各末级叶片模块对应的低压缸效率值；
第四步，对同一组末级叶片模块下的不同机组负荷工况下的低压缸效率值进行加权计算来获得低压缸效率综合值；
第五步，当一组末级叶片模块对应的低压缸效率综合值大于其余各组末级叶片模块对应的低压缸效率综合值时，使用该一组末级叶片模块与对应低压缸配合组装。
2.根据前权利要求1所述的一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，其特征在于，所述第一曲线图内包括若干条曲线，所述曲线用于显示在各预设机组负荷下低压缸排汽容积流量值与低压缸排汽压力值间转换关系。
3.根据前权利要求1所述的一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，其特征在于，加权计算是指低压缸效率值组中各数值与对应的加权系数乘积的总和。
4.根据前权利要求3所述的一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，其特征在于，所述加权系数与对应的预设机组负荷对应，与300MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.3，与450MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.4，与600MW的预设机组负荷对应的加权系数为0.3。
5.根据前权利要求1所述的一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，其特征在于，所述末级叶片模块根据其长度实现差异化配置。
6.根据前权利要求5所述的一种差异化配置末级叶片模块的低压缸改造方法，其特征在于，所述末级叶片模块为三组，长度分别为820mm、915mm、1050mm。
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