CN112417364B - 一种汽轮机组部分进汽简易计算方法 - Google Patents

一种汽轮机组部分进汽简易计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种汽轮机组部分进汽简易计算方法，所述方法包括：将汽轮机组各调门和调节级视为一个当量喷嘴，在忽略反动度的情形下，基于弗留格尔公式，计算出变工况后所需当量喷嘴面积比；调取当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，分别得出全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled，对调节级部分进汽流量进行计算。本申请的方法考虑到目前调节级焓降占整机焓降的比例较低(通常＜5％)，估算调节级对于汽轮机组变工况特性的影响时，可忽略其反动度变化的影响，从而能够在缺失制造厂资料的情况下，实现调节级部分进汽流量的估算，可为喷嘴配汽汽轮机组变工况特性研究提供参考。

Description

一种汽轮机组部分进汽简易计算方法
技术领域
本发明属于汽轮机运行技术领域，尤其涉及一种汽轮机组部分进汽简易计算方法。
背景技术
调节级变工况计算是喷嘴配汽汽轮机组热力核算中最常遇到的问题之一。通常，采用一个调门控制一个喷嘴组；由于调节级的喷嘴分为若干独立的喷嘴弧段(即喷嘴组)，所以调节级都是做成部分进汽的。假设汽轮机布置有CV1、CV2、CV3、CV4，一共4个调门。调门开启顺序通常为低负荷下CV1/2首先同时开启；待CV1/2全开后，CV3逐渐开启；待CV3全开后，CV4再依次开启。
在调节级变工况计算中，必须分别讨论两部分汽流的工作：一是通过全开调门的汽流；另一部分是通过部分开启调门的汽流。依据汽轮机原理，汽轮机调节级变工况计算需藉助制造厂家所提供的调节级通用特性曲线，或是依据调节级的原始资料(包括汽轮机的蒸汽参数、调节级的几何结构及尺寸等)，计算出调节级的通用特性曲线。但绝大多数汽轮机组并未具备调节级特性的原始数据或特性曲线，这给调节级变工况计算带来较大不便。
发明内容
本发明实施例提供一种汽轮机组部分进汽简易计算方法，用于至少解决上述调节级变工况计算不便的技术问题之一。
本发明提供一种汽轮机组部分进汽简易计算方法，所述方法包括：将汽轮机组各调门和调节级视为一个当量喷嘴，在忽略反动度的情形下，基于弗留格尔公式，计算出变工况后所需当量喷嘴面积比；调取当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，分别得出全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled，对调节级部分进汽流量进行计算。
在本发明的一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：
步骤一：将主汽门后压力、主汽门后温度以及调节级后压力，代入计算当量喷嘴面积比，其中，S为当量喷嘴面积比，无量纲；G0为四阀全开基准工况总进汽流量，t.h-1；G1为变工况总进汽流量，t.h-1；p10为四阀全开基准工况主汽门后压力，MPa；p20为四阀全开基准工况调节级后压力，MPa；p11为变工况主汽门后压力，MPa；p21为变工况调节级后压力，MPa；v10为四阀全开基准工况主汽门后比容，m3.kg-1；v11为变工况调节级后比容，m3.kg-1；
步骤二：基于当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，确定不同工况下的调节级部分进汽度，并计算全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled，其中，所述全开调门的汽流占比θopen的计算公式为：所述部分开启调门的汽流占比θthrottled的计算公式为：/>
在本发明的一些实施方式中，在步骤二中，当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数为分段常值阶梯函数，其函数值源自汽轮机组各调门在一定阀序下各阀点工况对应的调节级部分进汽度。
本申请的方法考虑到目前调节级焓降占整机焓降的比例较低(通常＜5％)，估算调节级对于汽轮机组变工况特性的影响时，可忽略其反动度变化的影响，从而能够在缺失制造厂资料的情况下，实现调节级部分进汽流量的估算，可为喷嘴配汽汽轮机组变工况特性研究提供参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一具体实施例的当量喷嘴示意图；
图2为本发明一实施例提供的一具体实施例的基准工况和变工况热力参数示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请示出了一种汽轮机组部分进汽简易计算方法，所述方法包括：将汽轮机组各调门和调节级视为一个当量喷嘴，在忽略反动度的情形下，基于弗留格尔公式，计算出变工况后所需当量喷嘴面积比；调取当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，分别得出全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled，对调节级部分进汽流量进行计算。
具体地，所述方法包括以下步骤：
步骤一：将主汽门后压力、主汽门后温度以及调节级后压力，代入计算当量喷嘴面积比；
步骤二：基于当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，确定不同工况下的调节级部分进汽度，并计算全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled。
应用本实施例的技术方案，考虑到目前调节级焓降占整机焓降的比例较低(通常＜5％)，估算调节级对于汽轮机组变工况特性的影响时，可忽略其反动度变化的影响，从而能够在缺失制造厂资料的情况下，通过当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，确定不同工况下的调节级部分进汽度，能够实现调节级部分进汽流量的估算，可为喷嘴配汽汽轮机组变工况特性研究提供参考。
具体地，在步骤二中，所述全开调门的汽流占比θopen的计算公式为：所述部分开启调门的汽流占比θthrottled的计算公式为：/>
在一些可选的实施例中，在步骤一中，计算所述当量喷嘴面积比的公式为：其中，S为当量喷嘴面积比，无量纲；G0为四阀全开基准工况总进汽流量，t.h-1；G1为变工况总进汽流量，t.h-1；p10为四阀全开基准工况主汽门后压力，MPa；p20为四阀全开基准工况调节级后压力，MPa；p11为变工况主汽门后压力，MPa；p21为变工况调节级后压力，MPa；v10为四阀全开基准工况主汽门后比容，m3.kg-1；v11为变工况调节级后比容，m3.kg-1；
在一些可选的实施例中，在步骤二中，当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数为分段常值阶梯函数，其函数值源自汽轮机组各调门在一定阀序下各阀点工况对应的调节级部分进汽度。
请参阅图1-图2，在一个具体的实施例中，某超临界660MW等级汽轮机组，该机组布置4组喷嘴腔室且各腔室喷嘴数相同，顺序阀阀序为CV1/2-CV3-CV4。因此，该机组独立的喷嘴弧段(即喷嘴组)为3，两阀全开、三阀全开以及四阀全开等各阀点工况对应的调节级部分进汽度分别为0.50/0.75/1.00。
本实施例的一种汽轮机组部分进汽简易计算方法，包括以下步骤：
步骤1：将主汽门后压力、主汽门后温度以及调节级后压力代入式(1)，得出当量喷嘴面积比，见表1：
其中，S为当量喷嘴面积比，无量纲；G0为四阀全开基准工况总进汽流量，t.h-1；G1为变工况总进汽流量，t.h-1；p10为四阀全开基准工况主汽门后压力，MPa；p20为四阀全开基准工况调节级后压力，MPa；p11为变工况主汽门后压力，MPa；p21为变工况调节级后压力，MPa；v10为四阀全开基准工况主汽门后比容，m3.kg-1；v11为变工况调节级后比容，m3.kg-1；
表1：实施例机组四阀全开基准工况与变工况计算数据
步骤2：根据当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，查出不同工况下的调节级部分进汽度ε；依据式(2)和式(3)分别得出全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled。
当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数为分段常值阶梯函数，其函数值源自汽轮机组各调门在一定阀序下各阀点工况对应的调节级部分进汽度。
本实施例机组的4组喷嘴腔室喷嘴数相同，顺序阀阀序为CV1/2-CV3-CV4。因此，该机组独立的喷嘴弧段(即喷嘴组)为3，两阀全开、三阀全开以及四阀全开等各阀点工况的调节级部分进汽度分别为0.50/0.75/1.00。据此，得出当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，见表2。
表2：当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数
当量喷嘴面积比S 阀点工况进汽度ε
0.00 0.00
0.50 0.50
0.75 0.75
1.00 1.00
依据表2，根据当量喷嘴面积比S查出不同工况下的调节级部分进汽度ε：
当0＜S＜0.5时，CV1/2两阀节流(ε＝0)；
当S＝0.5时，CV1/2两阀全开(ε＝0.50)；
当0.5＜S＜0.75时，CV1/2两阀全开，CV3节流(ε＝0.50)；
当S＝0.75时，CV1/2/3三阀全开(ε＝0.75)；
当0.75＜S＜1.00时，CV1/2/3三阀全开，CV4节流(ε＝0.75)；
当S＝1.00时，CV1/2/3/4四阀全开(ε＝1.00)。
依据式(2)和式(3)分别得出全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled:见表3。
表3：全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种汽轮机组部分进汽简易计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：将主汽门后压力、主汽门后温度以及调节级后压力，代入计算当量喷嘴面积比，其中，S为当量喷嘴面积比，无量纲；G0为四阀全开基准工况总进汽流量，t.h-1；G1为变工况总进汽流量，t.h-1；p10为四阀全开基准工况主汽门后压力，MPa；p20为四阀全开基准工况调节级后压力，MPa；p11为变工况主汽门后压力，MPa；p21为变工况调节级后压力，MPa；v10为四阀全开基准工况主汽门后比容，m3.kg-1；v11为变工况调节级后比容，m3.kg-1；
步骤二：基于当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数，确定不同工况下的调节级部分进汽度，并计算全开调门的汽流占比θopen和部分开启调门的汽流占比θthrottled，其中，所述全开调门的汽流占比θopen的计算公式为：所述部分开启调门的汽流占比θthrottled的计算公式为：/>
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机组部分进汽简易计算方法，其特征在于，在步骤二中，当量喷嘴面积比S和阀点工况进汽度ε函数为分段常值阶梯函数，其函数值源自汽轮机组各调门在一定阀序下各阀点工况对应的调节级部分进汽度。
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