CN112446003A - 基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法 - Google Patents

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汪广慧
马静波
冯琪
王妍
郑天帅
刘学亮
王东晔
余小兵
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Huaneng Inner Mongolia East Energy Co ltd
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Huaneng Yimin Coal and Electricity Co Ltd
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Huaneng Inner Mongolia East Energy Co ltd
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Huaneng Yimin Coal and Electricity Co Ltd
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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Abstract

本发明公开了一种基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法，包括以下步骤：1)建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa；2)计算流过级组的实际蒸汽流量Qb；3)根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa计算流过级组的理想蒸汽流量Qa；4)根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa判断汽轮机组是否存在蒸汽泄露，当存在蒸汽泄露时，则根据流过机组的实际蒸汽流量Qb及流过机组的理想蒸汽流量Qa计算汽轮机组的蒸汽泄漏量，该方法能够较为准确的评估汽轮机组的蒸汽泄漏量，耗时短，成本低。

Description

基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法
技术领域
本发明涉及一种评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法，具体涉及一种基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法。
背景技术
汽轮机是火力发电厂的重要动力设备，其性能直接影响着发电厂的安全性和经济性，近年来随着在线性能监测系统在电厂的快速发展，在线性能指标精度低的问题引起了广泛关注。由于电厂机组在实际运行过程中，如果将诸如过桥汽封、中压缸冷却蒸汽、辅汽联箱、吹灰、暖风器等用汽量作为蒸汽泄漏量考虑，一方面相比于压力、温度测点，由于流量测点的测量精度较低，从而导致这部分蒸汽流量测量不准确；另一方面，电厂实际运行中，部分蒸汽流量并未安装流量测点，这部分不可测或测不准的蒸汽流量直接引起在线性能指标有较大的计算偏差，从而导致大部分电厂的在线性能监测系统精度低、可信度差，不能准确的反映机组的实际运行情况。
为了摸清机组运行的真实性能状况，传统的方法是通过汽轮机性能试验，该过程耗时长、成本高。因此，寻求高效、低成本的方法来提高在线性能监测系统的精度，对提高火电厂的运行安全性可、可靠性以及设备的故障预警都具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法，该方法能够较为准确的评估汽轮机组的蒸汽泄漏量，耗时短，成本低。
为达到上述目的，本发明所述的基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法包括以下步骤：
1)建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa；
2)提取机组历史运行数据，根据机组的历史运行数据得稳态工况下汽轮机的运行数据，并根据稳态工况下汽轮机的运行数据得流过级组的蒸汽压力Pb及温度Tb，然后基于流过级组的蒸汽压力Pb及温度Tb通过汽轮机热平衡原理计算流过级组的实际蒸汽流量Qb；
3)根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa计算流过级组的理想蒸汽流量Qa；
4)根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa判断汽轮机是否存在蒸汽泄露，当存在蒸汽泄露时，则根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa计算汽轮机的蒸汽泄漏量。
步骤1)的具体操作为：
根据汽轮机热力特性书及汽轮机性能试验报告，建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa，其中，对于新建机组，则以汽轮机热力特性书为基准建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa；对于现役机组，则以汽轮机性能试验报告为基准建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa。
步骤3)的具体操作为：根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa及在线运行工况下机组抽汽口的蒸汽压力及温度计算流过级组的理想蒸汽流量Qa。
步骤4)的具体操作为：判断流过级组的实际蒸汽流量Qb是否等于流过级组的理想蒸汽流量Qa，当流过级组的实际蒸汽流量Qb等于流过级组的理想蒸汽流量Qa时，则说明不存在蒸汽泄露，否则，则说明存在蒸汽泄漏时，并将流过级组的实际蒸汽流量Qb与流过级组的理想蒸汽流量Qa的差值作为该级组的蒸汽泄漏量。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法在具体操作时，根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa计算流过级组的理想蒸汽流量Qa，再根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa计算汽轮机组的蒸汽泄漏量，耗时短，成本低，避免通过热成像仪定性判定蒸汽泄漏量的位置，或对一些关键流量点加装流量测点，无法定量、系统、全面的对蒸汽泄漏量进行有效的评估的问题，对通过性能指标进行汽轮机设备故障预警具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为不同工况下流过各压力机组蒸汽流量的绝对偏差图；
图3为某超超临界1000MW机组蒸汽泄漏量耗差的计算结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
特征通流面积是由弗留格尔公式推导得到，即对于某一压力级组，设有两个运行工况，两个工况下各热力参数应满足的弗留格尔公式为：
Figure BDA0002791848630000041
其中，G1、G2为变工况前后流过级组的流量，p01、p02为变工况前后级组前压力，p11、p12为变工况前后级组后压力，T1、T2为变工况前后级组前温度。
对式(1)进行变形得基于温度的特征通流面积FT为：
Figure BDA0002791848630000042
其中，π为级组前后的压力比，即π1＝p11/p01，π2＝p12/p02。
考虑到弗留格尔公式在推导过程中引入了理想气体假设，由公式pV＝nRT，将基于温度的特征通流面积FT中的温度T由p及V进行替代，得基于比容V的特征通流面积FV为：
Figure BDA0002791848630000043
当达到临界值时，由于排汽压力小到可以忽略不计，此时π＝0，则式(3)可简化为：
Figure BDA0002791848630000044
由上述可知，本发明提出采用特征通流面积对汽轮机组蒸汽泄漏量进行评估，是基于特征通流面积在机组不同运行工况下是一特征常量的特性，即FT＝const、FV＝const。因此，根据机组设计工况或性能试验数据建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值，在实际运行过程中可通过在线运行数据推算出流过级组的实际蒸汽流量与理想蒸汽流量，其理想蒸汽流量与实际蒸汽流量的差值即为该级组的蒸汽泄漏量。
基于以上分析，本发明所述的基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法包括以下步骤：
1)建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa；
2)提取机组历史运行数据，根据机组的历史运行数据得稳态工况下汽轮机的运行数据，并根据稳态工况下汽轮机的运行数据得流过级组的蒸汽压力Pb及温度Tb，然后基于流过级组的蒸汽压力Pb及温度Tb通过汽轮机热平衡原理计算流过级组的实际蒸汽流量Qb；
3)根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa计算流过级组的理想蒸汽流量Qa；
4)根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa判断汽轮机组是否存在蒸汽泄露，当存在蒸汽泄露时，则根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa计算汽轮机组的蒸汽泄漏量。
步骤1)的具体操作为：
根据汽轮机热力特性书及汽轮机性能试验报告，建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa，其中，对于新建机组，则以汽轮机热力特性书为基准建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa；对于现役机组，则以汽轮机性能试验报告为基准建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa。
步骤3)的具体操作为：根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa及在线运行工况下机组抽汽口的蒸汽压力及温度计算流过级组的理想蒸汽流量Qa。
步骤4)的具体操作为：判断流过级组的实际蒸汽流量Qb是否等于流过级组的理想蒸汽流量Qa，当流过级组的实际蒸汽流量Qb等于流过级组的理想蒸汽流量Qa时，则说明不存在蒸汽泄露，否则，则说明存在蒸汽泄漏时，并将流过级组的实际蒸汽流量Qb与流过级组的理想蒸汽流量Qa的差值作为该级组的蒸汽泄漏量。
实施例一
采用EBSILON热力建模软件模拟汽轮机组在实际运行中有蒸汽泄漏量存在的情况，以某超超临界1 000MW机组为研究对象，将汽轮机高压缸一段抽汽口至二段抽汽口(高排)作为第一级组，高排后作为第二级组，在THA设计工况下分别从汽轮机一段抽汽口及二段抽汽口抽汽20t/h，回水至凝汽器，得有蒸汽泄漏量存在的THA-1、THA-2两个变工况，三个工况下流过各级组的热力参数具体如表1所示。
表1
Figure BDA0002791848630000061
以THA设计工况下的汽轮机组特征通流面积作为基准值，采用上述评估方法对模拟条件下的THA-1、THA-2两个工况流过级组的理想蒸汽流量进行计算，具体计算结果如表2所示，THA工况下最大相对偏差率为0.037％，与流过该压力级组的实际蒸汽流量绝对偏差最大为0.92t/h，以证明本发明的准确性较高。
表2
Figure BDA0002791848630000071
进一步，通过EBSILON软件模拟了85％THA、75％THA及50％T HA工况下有蒸汽泄漏存在时，计算蒸汽泄漏偏差量，参考图2，由图2可知：不同运行工况下，流过各级组的实际蒸汽流量与理想蒸汽流量绝对偏差最大为1.22t/h，相对偏差率最大为0.117％，表明采用特征通流面积进行汽轮机组蒸汽泄漏量的评估方法是准确且可行的。
实施例二
以实施例一中某超超临界1000MW机组为研究对象，利用EBSILO N软件搭建的变工况计算模型对汽轮机组蒸汽漏量进行耗差分析，计算结果如图3所示。
现取该电厂2016年4月运行数据为研究对象，对稳态工况下汽轮机热耗率进行计算，计算结果如表3所示，其中，将汽轮机负荷和总阀位作为同一稳态工况的筛选条件，功率和热耗率根据汽轮机性能试验规程(ASME PTC6-2004)进行参数修正。
表3
Figure BDA0002791848630000072
Figure BDA0002791848630000081
由表3可知，在线运行时在同一阀门开度下，修正后汽轮机热耗率平均值为7594.8kJ/kW·h，不同稳态工况下热耗率计算极差为37.7kJ/kW·h，计算偏差率为0.50％，表明本发明可提高实际运行中汽轮机热耗率修正计算结果的准确性，可将本发明应用于汽轮机组在线性能监测系统，提高汽轮机组在线性能监测系统的精度。

Claims (4)

1.一种基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa；
2)提取机组历史运行数据，根据机组的历史运行数据得稳态工况下汽轮机的运行数据，并根据稳态工况下汽轮机的运行数据得流过级组的蒸汽压力Pb及温度Tb，然后基于流过级组的蒸汽压力Pb及温度Tb通过汽轮机热平衡原理计算流过级组的实际蒸汽流量Qb；
3)根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa计算流过级组的理想蒸汽流量Qa；
4)根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa判断汽轮机是否存在蒸汽泄露，当存在蒸汽泄露时，则根据流过级组的实际蒸汽流量Qb及流过级组的理想蒸汽流量Qa计算汽轮机组的蒸汽泄漏量。
2.根据权利要求1所述的基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：
根据汽轮机热力特性书及汽轮机性能试验报告，建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa，其中，对于新建机组，则以汽轮机热力特性书为基准建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa；对于现役机组，则以汽轮机性能试验报告为基准建立汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa。
3.根据权利要求1所述的基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法，其特征在于，步骤3)的具体操作为：根据汽轮机不同级组特征通流面积基准值Fa及在线运行工况下机组抽汽口的蒸汽压力及温度计算流过级组的理想蒸汽流量Qa。
4.根据权利要求1所述的基于特征通流面积准确评估汽轮机组蒸汽泄漏量的方法，其特征在于，步骤4)的具体操作为：判断流过级组的实际蒸汽流量Qb是否等于流过级组的理想蒸汽流量Qa，当流过级组的实际蒸汽流量Qb等于流过级组的理想蒸汽流量Qa时，则说明不存在蒸汽泄露，否则，则说明存在蒸汽泄漏时，并将流过级组的实际蒸汽流量Qb与流过级组的理想蒸汽流量Qa的差值作为该级组的蒸汽泄漏量。
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