CN112326252A - 一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，包括步骤：1、在第1级高加疏水管道安装ISO 5167‑2003推荐的流量孔板或ISA1932喷嘴，在流量测点正压侧安装压力测点；2、优先选用流量孔板，其次选ISA1932喷嘴；3、试验中关闭所有高加和除氧器事故疏水阀；4、提高第1级高加运行水位确保疏水端差小于8K；5、采用不确定度不大于±0.1％的压力变送器测量高加疏水压力；6、流量测量装置试验需前在试验室校验；7、高加事故疏水泄漏总量通过热平衡方法与直接测量结果差值计算；8、第1级加热器疏水焓由压力及温度根据水蒸汽热力性质公式计算。本发明可在高加壳侧放水或事故疏水存在内漏情况下，显著降低汽轮机性能试验结果不确定度，并可以定量分析出泄漏总量。

Description

一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法

技术领域

本发明属于发电机组热力性能试验领域，尤其涉及一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法。

背景技术

在国内进行汽轮机性能考核验收试验，采用的主要试验标准为ASME PTC 6-2004《汽轮机性能试验规程》或GBT 8117-2008《汽轮机热力性能验收试验规程》。无论采用哪个标准进行汽轮机性能试验，均推荐采用校验合格的低β喉部取压长颈喷嘴测量进入除氧器的凝结水作为整个试验的基准流量，该流量装置按照ASME PTC 6进行设计、制作、校验和安装，因此一般俗称ASME流量喷嘴，校验合格的ASME流量喷嘴精度可达0.15％。

在汽轮机性能考核验收试验中，如果严格按照规程的要求布置、安装试验测点，严格控制试验期间的热力系统隔离、主要热力参数在规程要求范围内，最终得到的汽轮机性能试验热耗率结果不确定度可以达到±0.25％。

然而，随着技术进步，新投产机组设计初参数不断在提高，尤其是对于超超临界机组，主蒸汽压力已经达到28MPa以上，主蒸汽温度也已经超过600℃，给水温度也不断在提高，在这种情况下，汽轮机高压加热器各级抽汽压力也相较亚临界机组显著升高。抽汽压力的提高导致各加热器本体及高压加热器事故疏水管道压力也因此有所提高，由于凝汽器压力未发生变化，因此高压加热器事故疏水阀前、后压差较低参数汽轮机显著提高。此外，随着机组容量的增加，各加热器事故疏水管道直径也显著增加。

高压加热器事故疏水阀门口径及前、后压差的增加，容易导致阀门存在不同程度的内漏现象。当高压加热器事故疏水阀存在泄漏或加热器壳体放水阀存在泄漏时，会导致汽轮机性能试验不确定度异常增加。这是因为试验期间汽轮机的给水流量是通过各高压加热器和除氧器的热平衡计算得到，假设某个高压加热器事故疏水阀或加热器壳体放水阀在试验期间存在泄漏，如果泄漏量为nt/h，那么计算得到的给水流量就会较实际值偏大约nt/h，假设额定主蒸汽流量为mt/h，则因为高压加热器事故疏水泄漏而引起热耗率试验结果额外增加的不确定度近似值约为n/m。

因此，探索高参数、大容量汽轮机性能试验中，在高压加热器事故疏水或加热器壳体放水阀出现泄漏情况下如何降低汽轮机性能试验不确定度的方法十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，针对大容量、高参数汽轮机，使用该发明能有效保证汽轮机性能试验的不确定度不会因为高压加热器壳体放水或事故疏水存在泄漏而产生较大的变化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，在第1级高压加热器疏水管道上安装规程《ISO 5167-2003,Measurement of fluid flow by means of pressuredifferential devices inserted in circular cross-section conduits runningfull》推荐的流量测量装置，并在流量测量装置正压侧安装压力测点；试验期间通过测量第1级高压加热器疏水流量计算得到所有高压加热器的壳体放水阀及事故疏水阀的泄漏总量，降低汽轮机性能试验不确定度。

本发明进一步的改进在于，在第1级高压加热器疏水管道上安装的流量装置，且优先选用流量测量不确定度不大于±0.7％的流量孔板，其次选择流量测量不确定度不大于±0.9％的ISA1932喷嘴。

本发明进一步的改进在于，汽轮机性能试验前将所有高压加热器和除氧器的壳体放水阀、事故疏水手动阀或电动阀关闭，并保持至整个试验结束。

本发明进一步的改进在于，汽轮机性能试验前将第1级加热器运行水位设定值在运行安全的范围内进行提高，以保证整个试验期间第1级加热器疏水端差小于8K。

本发明进一步的改进在于，在第1级疏水流量正压侧安装的疏水压力，采用精度为0.1％级的压力变送器进行测量。

本发明进一步的改进在于，所安装的流量测量装置，试验前进行校验。

本发明进一步的改进在于，所安装的流量测量装置，引出至少2组取压装置对流量差压进行测量，流量差压测量选用测量不确定度不大于±0.1％的流量差压变送器进行测量。

本发明进一步的改进在于，所有高压加热器的壳体放水及事故疏水泄漏总量由公式(1)确定：

F_{sg_total}＝F_{c_sg}-F_{m_sg} (1)

式中：F_{sg_total}为高压加热器的壳体放水及事故疏水泄漏总量，t/h；F_{c_sg}为高压加热器的事故疏水泄漏总量热平衡方法计算值，t/h；F_{m_sg}为高压加热器的事故疏水泄漏总量测量值，t/h。

本发明进一步的改进在于，所有高压加热器的事故疏水泄漏总量热平衡方法计算值F_{c_sg}通过假设给水流量F_fw，由公式(2)～公式(8)迭代计算予以确定：

F_fw×(h_fo1-h_fi1)＝F₁×(h₁-h_d1) (2)

F_fw×(h_fo2-h_fi2)＝F₂×(h₂-h_d2)+F₁×(h_d1-h_d2) (3)

F_fw×(h_fo3-h_fi3)＝F₃×(h₃-h_d3)+(F₁+F₂)×(h_d2-h_d3) (4)

F_m×h_fo4＝F₄×h₄+(F₁+F₂+F₃)×h_d3+F_dl×h_fo4+F_con×h_fi4 (5)

F_m＝F₄+(F₁+F₂+F₃)+F_dl+F_con (6)

F_fw＝F_m-F_rhsp-F_shsp+F_gbmfin+F_gbmfout (7)

F_{c_sg}＝F₁+F₂+F₃ (8)

式中：F_fw为锅炉给水流量，kg/h；h_fo为加热器出水焓值，kJ/kg；h_fi为加热器进水焓值，kJ/kg；F_i为加热器进汽流量，kg/h；h_i为加热器进汽焓值，kJ/kg；h_di为加热器疏水焓值，kJ/kg；F_m为除氧器出水流量，kg/h；F_dl为除氧器水位变化当量流量，下降为正，kg/h；F_con为除氧器入口凝结水流量，kg/h；F_rshp为再热器减温水流量，kg/h；F_shsp为过热器减温水流量，kg/h，对于超临界和超超临界机组，F_shsp＝0；F_gbmfin为给水泵密封水进水流量，kg/h；F_gbmfout为给水泵密封水回水流量，kg/h；下标1、2、3、4分别代表1-3号高加和除氧器。

本发明进一步的改进在于，第1级加热器疏水焓由测量得到的加热器疏水压力及疏水温度，根据国际水和水蒸气协会IAPWS-IF97水蒸汽热力性质公式或国际公式化委员会IFC1967水蒸汽热力性质公式计算得到。本发明至少具有如下有益的技术效果：

(1)在高压加热器壳体放水或事故疏水存在内漏情况下，能够显著降低汽轮机性能试验不确定度；

(2)利用本发明的技术配置，可以准确得到高压加热器至除氧器的疏水总量；

(3)通过对比实测值及采用热平衡方法计算得到的高压加热器疏水总流量，可分析得到高压加热器壳体放水阀和事故疏水阀的泄漏总量。

附图说明

图1为按照本发明设计的典型超超临界汽轮机性能考核试验测点布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法做进一步的详细说明。

如图1所示的按照本发明设计的典型超超临界汽轮机性能考核试验测点布置图，包括以下步骤：

本发明提供的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，如图1所述，在第1级高压加热器(图1中示例中为3号高压加热器)疏水管道上安装规程《ISO 5167-2003,Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices insertedin circular cross-section conduits running full》推荐的流量测量装置1，并在流量测量装置正压侧安装压力测点4。试验期间通过测量第1级高压加热器疏水流量可计算得到所有高压加热器的壳体放水阀及事故疏水阀的泄漏总量，降低汽轮机性能试验不确定度。

如图1所示，在第1级高压加热器(图1中示例中为3号高压加热器)疏水管道上安装的流量装置1，优先选用流量测量不确定度不大于±0.7％的流量孔板，其次选择流量测量不确定度不大于±0.9％的ISA1932喷嘴。

如图1所示，汽轮机性能试验前应将所有高压加热器和除氧器的壳体放水阀、事故疏水手动阀关闭，并保持至整个试验结束。

汽轮机性能试验前应将第1级加热器(3号高压加热器)运行水位设定值在运行安全的范围内进行提高，以保证整个试验期间第1级加热器疏水端差小于8K。

如图1所示，在第1级疏水流量正压侧安装的疏水压力4，采用不确定度不大于±0.1％级的压力变送器进行测量。

所安装的流量测量装置，应于试验前在专业试验室进行校验。

如图1所示，所安装的流量测量装置，应引出至少2组取压装置2、3对流量差压进行测量，流量差压测量选用测量不确定度不大于±0.1％的流量差压变送器进行测量。

如图1所示，所有高压加热器的壳体放水及事故疏水泄漏总量由公式(1)确定：

F_{sg_total}＝F_{c_sg}-F_{m_sg} (1)

式中：F_{sg_total}为高压加热器的事故疏水泄漏总量，t/h；F_{c_sg}为高压加热器的事故疏水泄漏总量热平衡方法计算值，t/h；F_{m_sg}为高压加热器的事故疏水泄漏总量测量值，t/h。

，所有高压加热器的事故疏水泄漏总量热平衡方法计算值F_{c_sg}通过假设给水流量F_fw，由公式(2)～公式(8)迭代计算予以确定：

F_fw×(h_fo1-h_fi1)＝F₁×(h₁-h_d1) (2)

F_fw×(h_fo2-h_fi2)＝F₂×(h₂-h_d2)+F₁×(h_d1-h_d2) (3)

F_fw×(h_fo3-h_fi3)＝F₃×(h₃-h_d3)+(F₁+F₂)×(h_d2-h_d3) (4)

F_m×h_fo4＝F₄×h₄+(F₁+F₂+F₃)×h_d3+F_dl×h_fo4+F_con×h_fi4 (5)

F_m＝F₄+(F₁+F₂+F₃)+F_dl+F_con (6)

F_fw＝F_m-F_rhsp-F_shsp+F_gbmfin+F_gbmfout (7)

F_{c_sg}＝F₁+F₂+F₃ (8)

式中：F_fw为锅炉给水流量，kg/h；h_fo为加热器出水焓值，kJ/kg；h_fi为加热器进水焓值，kJ/kg；F_i为加热器进汽流量，kg/h；h_i为加热器进汽焓值，kJ/kg；h_di为加热器疏水焓值，kJ/kg；F_m为除氧器出水流量，kg/h；F_dl为除氧器水位变化当量流量，下降为正，kg/h；F_con为除氧器入口凝结水流量，kg/h；F_rshp为再热器减温水流量，kg/h；F_shsp为过热器减温水流量，kg/h，对于超临界和超超临界机组，F_shsp＝0；F_gbmfin为给水泵密封水进水流量，kg/h；F_gbmfout为给水泵密封水回水流量，kg/h；下标1、2、3、4分别代表1-3号高加和除氧器。

第1级加热器疏水焓由测量得到的加热器疏水压力及疏水温度，根据国际水和水蒸气协会IAPWS-IF97水蒸汽热力性质公式或国际公式化委员会IFC1967水蒸汽热力性质公式计算得到。

如表1所示，实例中，在针对一台1000MW超超临界汽轮机进行的性能考核试验中，分别列出采用本发明与常规方法计算得到的给水流量、热耗率试验结果对比数据。

从表1中可以看出，如果采用常规热平衡方法，计算得到的3号高压加热器疏水流量较直接测量值偏大7.381t/h，导致最终得到的修正后汽轮机热耗率偏大21.5kJ/(kWh)。产生这种偏差的原因是试验期间，3台高压加热器事故疏水手动阀、调整阀均不同程度存在一定内漏现象，虽然运行人员已经将阀门关闭，但仍存在微漏现象。

采用本发明办法，虽然无法避免加热器事故疏水或加热器壳体放水存在的泄漏现象，但是避免了在加热器事故疏水存在泄漏的情况下采用热平衡计算方法，使试验结果严重偏离真实结果的情况发生。

同样采用本发明的方法，也得出了3台高压加热器事故疏水泄漏总量约为7.381t/h的结果，有利于电厂日常节能降耗、检修维护工作的开展。

表1采用本发明进行的汽轮机性能考核试验计算示例与常规热平衡方法对比

Claims (10)

1.一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，在第1级高压加热器疏水管道上安装规程《ISO 5167-2003,Measurement of fluid flow by means of pressuredifferential devices insertedin circular cross-section conduits running full》推荐的流量测量装置，并在流量测量装置正压侧安装压力测点；试验期间通过测量第1级高压加热器疏水流量计算得到所有高压加热器的壳体放水阀及事故疏水阀的泄漏总量，降低汽轮机性能试验不确定度。

2.根据权利要求1所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，在第1级高压加热器疏水管道上安装的流量装置，且优先选用流量测量不确定度不大于±0.7％的流量孔板，其次选择流量测量不确定度不大于±0.9％的ISA1932喷嘴。

3.根据权利要求1所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，汽轮机性能试验前将所有高压加热器和除氧器的壳体放水阀、事故疏水手动阀或电动阀关闭，并保持至整个试验结束。

4.根据权利要求1所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，汽轮机性能试验前将第1级加热器运行水位设定值在运行安全的范围内进行提高，以保证整个试验期间第1级加热器疏水端差小于8K。

5.根据权利要求1所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，在第1级疏水流量正压侧安装的疏水压力，采用精度为0.1％级的压力变送器进行测量。

6.根据权利要求2所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，所安装的流量测量装置，试验前进行校验。

7.根据权利要求2所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，所安装的流量测量装置，引出至少2组取压装置对流量差压进行测量，流量差压测量选用测量不确定度不大于±0.1％的流量差压变送器进行测量。

8.根据权利要求1所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，所有高压加热器的壳体放水及事故疏水泄漏总量由公式(1)确定：

F_{sg_total}＝F_{c_sg}-F_{m_sg} (1)

式中：F_{sg_total}为高压加热器的壳体放水及事故疏水泄漏总量，t/h；F_{c_sg}为高压加热器的事故疏水泄漏总量热平衡方法计算值，t/h；F_{m_sg}为高压加热器的事故疏水泄漏总量测量值，t/h。

9.根据权利要求7所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，所有高压加热器的事故疏水泄漏总量热平衡方法计算值F_{c_sg}通过假设给水流量F_fw，由公式(2)～公式(8)迭代计算予以确定：

F_fw×(h_fo1-h_fi1)＝F₁×(h₁-h_d1) (2)

F_fw×(h_fo2-h_fi2)＝F₂×(h₂-h_d2)+F₁×(h_d1-h_d2) (3)

F_fw×(h_fo3-h_fi3)＝F₃×(h₃-h_d3)+(F₁+F₂)×(h_d2-h_d3) (4)

F_m×h_fo4＝F₄×h₄+(F₁+F₂+F₃)×h_d3+F_dl×h_fo4+F_con×h_fi4 (5)

F_m＝F₄+(F₁+F₂+F₃)+F_dl+F_con (6)

F_fw＝F_m-F_rhsp-F_shsp+F_gbmfin+F_gbmfout (7)

F_{c_sg}＝F₁+F₂+F₃ (8)

式中：F_fw为锅炉给水流量，kg/h；h_fo为加热器出水焓值，kJ/kg；h_fi为加热器进水焓值，kJ/kg；F_i为加热器进汽流量，kg/h；h_i为加热器进汽焓值，kJ/kg；h_di为加热器疏水焓值，kJ/kg；F_m为除氧器出水流量，kg/h；F_dl为除氧器水位变化当量流量，下降为正，kg/h；F_con为除氧器入口凝结水流量，kg/h；F_rshp为再热器减温水流量，kg/h；F_shsp为过热器减温水流量，kg/h，对于超临界和超超临界机组，F_shsp＝0；F_gbmfin为给水泵密封水进水流量，kg/h；F_gbmfout为给水泵密封水回水流量，kg/h；下标1、2、3、4分别代表1-3号高加和除氧器。

10.根据权利要求9所述的一种降低汽轮机性能试验不确定度的方法，其特征在于，第1级加热器疏水焓由测量得到的加热器疏水压力及疏水温度，根据国际水和水蒸气协会IAPWS-IF97水蒸汽热力性质公式或国际公式化委员会IFC1967水蒸汽热力性质公式计算得到。

Images