CN113806680B - 一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法 - Google Patents

一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法，汽轮机本体的进汽口处由内至外依次设置有汽轮机进汽调节阀和汽轮机主汽门，该方法包括4种状态点：状态点1为汽轮机进汽状态，在汽轮机主汽门和汽轮机进汽调节阀之前，为试验状态；状态点1h为汽轮机主汽门和汽轮机进汽调节阀之后且汽轮机本体之前的蒸汽状态，为试验状态；状态点1h’为汽轮机主汽门和汽轮机进汽调节阀之后且汽轮机本体之前的蒸汽状态，为设计状态或者基准压损状态；状态点2为汽轮机排汽状态，为试验状态。本发明可以在汽轮机进汽调阀开度达不到设计要求时通过该方法计算规定压损状态下的汽轮机内效率。

Description

一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法
技术领域
本发明属于汽轮机性能试验计算方法领域，具体涉及一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法。
背景技术
目前火力发电厂计算汽轮机进汽压损对热耗率的修正量及对发电机功率的修正量较多，但是计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率的修正量的计算方法还很少见。这一点，可以通过阅读各电科院及试验院所的汽轮机性能试验报告得到明显验证。
综上所述，对于在役机组的计算进汽压损对汽轮机内效率修正量的计算方法而言，目前尚无一种普适性和方便可靠的计算方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法，该方法基于的系统包括汽轮机本体，汽轮机本体的进汽口处由内至外依次设置有汽轮机进汽调节阀和汽轮机主汽门，该方法包括4种状态点：状态点1为汽轮机进汽状态，在汽轮机主汽门和汽轮机进汽调节阀之前，为试验状态；状态点1h为汽轮机主汽门和汽轮机进汽调节阀之后且汽轮机本体之前的蒸汽状态，为试验状态；状态点1h’为汽轮机主汽门和汽轮机进汽调节阀之后且汽轮机本体之前的蒸汽状态，为设计状态或者基准压损状态；状态点2为汽轮机排汽状态，为试验状态；
设定以下参数：
状态点1：
P1—状态点1处压力，单位为MPa；
T1—状态点1处温度，单位为℃；
H1—状态点1处焓，单位为kJ/kg；
S1—状态点1处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点1h：
P1h—状态点1h处压力，单位为MPa；
T1h—状态点1h处温度，单位为℃；
H1h—状态点1h处焓，单位为kJ/kg；
S1h—状态点1h处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点1h’：
P′1h—状态点1h′处压力，单位为MPa；
T′1h—状态点1h′处温度，单位为℃；
H′1h—状态点1h′处焓，单位为kJ/kg；
S′1h—状态点1h′处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点2：
P2—状态点2处压力，单位为MPa；
T2—状态点2处温度，单位为℃；
H2—状态点2处焓，单位为kJ/kg；
S2—状态点2处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S2s—从状态点1等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S2hs—从状态点1h等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S′2hs—从状态点1h′等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)。
本发明进一步的改进在于，测量以下参数：P1，T1，P1h，P2，T2，记录上述参数并取平均值，以平均值作为计算初参数；
其中，在状态点1测量压力P1和温度T1；在状态点1h或者1h’测量压力P1h，在状态点2测量压力P2和温度T2；最后给定状态点1至状态点1h或者1h’的设计压损数值。
本发明进一步的改进在于，按照以下公式计算以下参数；
H1＝H_PT(P1,T1) (1)
H2＝H_PT(P2,T2) (2)
S1＝S_PT(P1,T1) (3)
S2＝S1 (4)
H2s＝H_PS(P2,S2) (5)
根据P1和T1，按照水蒸气程序97版或者67版计算H1和S1；
式(1)中H_PT(P,T)函数为97版水蒸气程序根据压力P和温度T计算水蒸气焓H的计算函数；
式(3)中S_PT(P,T)函数为97版水蒸气程序根据压力P和温度T计算水蒸气熵S的计算函数；
式(5)中H_PS(P,S)函数为97版水蒸气程序根据压力P和熵S计算水蒸气焓H的计算函数。
本发明进一步的改进在于，按照下式计算汽轮机内效率η1；
η1＝(H1-H2)/(H1-H2s) (6)。
本发明进一步的改进在于，按照下式计算汽轮机进汽压损π1；
π1＝(P1-P1h)/P1 (7)
假设汽轮机本体进汽通过汽轮机主汽阀和汽轮机进汽调节阀后由于汽轮机进汽调节阀有不同的开度而有第二个不同的压损π2，π2为规定值；为了方便起见，进一步设定π1<π2，计算结果对π1＝π2和π1>π2情况均适用；
根据压损π2按照以下公式计算汽轮机进汽调节阀后压力P1‘h；
P′1h＝P1-π2×P1 (8)。
本发明进一步的改进在于，根据以下公式计算状态点1h和状态点1h′对应的熵S1h和S′1h；
S1h＝S_PH(P1h,H1) (9)
S′1h＝S_PH(P′1h,H1) (10)。
本发明进一步的改进在于，根据以下公式计算状态点1h和状态点1h′等熵膨胀后排汽焓H2hs和H′2hs；
H2hs＝H_PS(P2,S2hs) (11)
H′2hs＝H_PS(P2,S′2hs) (12)。
本发明进一步的改进在于，根据下式计算压损π1工况下从状态点1h到状态点2的实际排汽焓H2h；
H2h＝H_PT(P2,T2) (13)
根据下式计算压损π1工况下从状态点1h到状态点2的内效率η1h；
H1h＝H′1h＝H1 (14)
η1h＝(H1h-H2h)/(H1-H2hs) (15)。
本发明进一步的改进在于，根据下式计算压损π2工况下从状态点1h′开始的实际排汽焓H′2h；
H′2h＝H′1h-η1h×(H′1h-H′2hs) (16)
根据下式计算压损π2工况下从状态点1到状态点2的汽轮机内效率η2；
η2＝(H′1h-H′2h)/(H1-H2s) (17)。
本发明进一步的改进在于，根据下式计算压损变化对汽轮机内效率变化的影响量Δη；
Δη＝(η2-η1)/(π2-π1) (18)
修正到压损π2状态下的汽轮机内汽轮机内效率η′2；
η′2＝η1+Δη×(π2-π1) (19)。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法，简洁明了，采用热力第二定律原理清晰易懂，可以为汽轮机科研人员或者汽轮机运行检修人员提供一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法，该方法可以在汽轮机进汽调阀开度达不到设计要求时通过该方法计算规定压损状态下的汽轮机内效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为焓熵图。
附图标记说明：
图1中：1、汽轮机主汽门，2、汽轮机进汽调节阀，3、汽轮机本体，L1、汽轮机主汽门前进汽管道，L2、汽轮机主汽门后和汽轮机进汽调节阀前的进汽管道，L3、汽轮机进汽调节阀后和汽轮机本体之前的进汽管道，L4、汽轮机本体排汽管道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法，包括一个典型的汽轮机进排汽系统，该系统包括：1、汽轮机主汽门，2、汽轮机进汽调节阀，3、汽轮机本体，L1、汽轮机主汽门前进汽管道，L2、汽轮机主汽门后和汽轮机进汽调节阀前的进汽管道，L3、汽轮机进汽调节阀后和汽轮机本体之前的进汽管道，L4、汽轮机本体排汽管道。这样的系统在工业生产中很常见，可以是汽轮机的高压缸，也可以是汽轮机的中压缸，也可以是汽轮机的低压缸，又或者是整个汽轮机高、中、低压缸作为一个整体(中压调阀保持全开状态、低压缸无进汽调阀)的系统。只要是汽轮机的第一道进汽调阀参与调节汽轮机负荷的整个汽轮机均满足该方法要求的系统。
本发明方法涉及到：状态点1：汽轮机主汽门1前进汽状态；状态点1h或者1h’：汽轮机进汽调节阀2后的汽轮机进汽状态；状态点2为汽轮机本体3排汽状态。
在状态点1测量压力P1和温度T1；在状态点1h或者1h’测量压力P1h，在状态点2测量压力P2和温度T2；最后给定状态点1至状态点1h或者1h’的设计压损数值。
本发明提到的压力均为绝对压力，在实际测量中得到的压力均需再加上当地大气压转换为绝对压力。
如何保持汽轮机进汽调阀开度稳定，便于测量汽轮机进汽调阀后压力。
测量状态点1、状态点1h或者1h’和状态点2的压力和温度时需要多安排一些测量点。测量点取平均值后可以减小测量点由于测量位置不同、测量时间选取和读数误差引起的随机误差等。
本发明设定以下参数：
状态点1：
P1—状态点1处压力，单位为MPa；
T1—状态点1处温度，单位为℃；
H1—状态点1处焓，单位为kJ/kg；
S1—状态点1处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点1h：
P1h—状态点1h处压力，单位为MPa；
T1h—状态点1h处温度，单位为℃；
H1h—状态点1h处焓，单位为kJ/kg；
S1h—状态点1h处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点1h’：
P′1h—状态点1h′处压力，单位为MPa；
T′1h—状态点1h′处温度，单位为℃；
H′1h—状态点1h′处焓，单位为kJ/kg；
S′1h—状态点1h′处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点2：
P2—状态点2处压力，单位为MPa；
T2—状态点2处温度，单位为℃；
H2—状态点2处焓，单位为kJ/kg；
S2—状态点2处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S2s—从状态点1等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S2hs—从状态点1h等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S′2hs—从状态点1h′等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)。
本发明包括以下计算步骤：
步骤一：P1，T1，P1h，P2，T2，记录上述参数并取平均值，以平均值作为计算初参数；其中，在状态点1测量压力P1和温度T1；在状态点1h或者1h’测量压力P1h，在状态点2测量压力P2和温度T2；最后给定状态点1至状态点1h或者1h’的设计压损数值。
步骤二：按照以下公式计算以下参数。
H1＝H_PT(P1,T1) (1)
H2＝H_PT(P2,T2) (2)
S1＝S_PT(P1,T1) (3)
S2＝S1 (4)
H2s＝H_PS(P2,S2) (5)
根据P1和T1，按照水蒸气程序97版或者67版(为方便起见，下文以97版水蒸气程序为例进行说明)计算H1和S1。
式(1)中H_PT(P,T)函数为97版水蒸气程序根据压力P和温度T计算水蒸气焓H的计算函数。
式(3)中S_PT(P,T)函数为97版水蒸气程序根据压力P和温度T计算水蒸气熵S的计算函数。
式(5)中H_PS(P,S)函数为97版水蒸气程序根据压力P和熵S计算水蒸气焓H的计算函数。
步骤三：按照下式计算汽轮机内效率η1。
η1＝(H1-H2)/(H1-H2s) (6)
步骤四：按照下式计算汽轮机进汽压损π1。
π1＝(P1-P1h)/P1 (7)
步骤五：
假设汽轮机本体3进汽通过汽轮机主汽阀1和汽轮机进汽调节阀2后由于汽轮机进汽调节阀2有不同的开度而有第二个不同的压损π2，通常π2为规定值。为了方便起见，可以进一步假设π1<π2，计算结果对π1＝π2和π1>π2情况均适用。
步骤六：根据压损π2按照以下公式计算汽轮机进汽调节阀2后压力P1‘h。
P′1h＝P1-π2×P1 (8)
步骤七：根据以下公式计算状态点1h和状态点1h′对应的熵S1h和S′1h；
S1h＝S_PH(P1h,H1) (9)
S′1h＝S_PH(P′1h,H1) (10)
步骤八：根据以下公式计算状态点1h和状态点1h′等熵膨胀后排汽焓H2hs和H′2hs。
H2hs＝H_PS(P2,S2hs) (11)
H′2hs＝H_PS(P2,S′2hs) (12)
步骤九：根据下式计算压损π1工况下从状态点1h到状态点2的实际排汽焓H2h。
H2h＝H_PT(P2,T2) (13)
步骤十：根据下式计算压损π1工况下从状态点1h到状态点2的内效率η1h。
H1h＝H′1h＝H1 (14)
η1h＝(H1h-H2h)/(H1-H2hs) (15)
步骤十一：根据下式计算压损π2工况下从状态点1h′开始的实际排汽焓H′2h。
H′2h＝H′1h-η1h×(H′1h-H′2hs) (16)
步骤十二：根据下式计算压损π2工况下从状态点1到状态点2的汽轮机内效率η2。
η2＝(H′1h-H′2h)/(H1-H2s) (17)
步骤十三：根据下式计算压损变化对汽轮机内效率变化的影响量Δη。
Δη＝(η2-η1)/(π2-π1) (18)
步骤十四：修正到压损π2状态下的汽轮机内汽轮机内效率η′2。
η′2＝η1+Δη×(π2-π1) (19)
如图2所示，为本发明的焓熵图，图中：P1线、压力为P1的等压线，P1h线、压力为P1h的等压线，P1h’线、压力为P1h’的等压线，P2线、压力为P2的等压线，1-2S线、从压力P1到压力P2的等熵膨胀线，1h-2hs线、从压力P1h到压力P2的等熵膨胀线，1h’-2hs’线、从压力P1h’到压力P2的等熵膨胀线，1h-2线、从压力P1h到压力P2的实际膨胀线，1h’-2h’线、从压力P1h’到压力P2的实际膨胀线。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种计算汽轮机进汽压损对汽轮机内效率修正量的方法，其特征在于，该方法基于的系统包括汽轮机本体(3)，汽轮机本体(3)的进汽口处由内至外依次设置有汽轮机进汽调节阀(2)和汽轮机主汽门(1)，该方法包括4种状态点：状态点1为汽轮机进汽状态，在汽轮机主汽门(1)和汽轮机进汽调节阀(2)之前，为试验状态；状态点1h为汽轮机主汽门(1)和汽轮机进汽调节阀(2)之后且汽轮机本体(3)之前的蒸汽状态，为试验状态；状态点1h’为汽轮机主汽门(1)和汽轮机进汽调节阀(2)之后且汽轮机本体(3)之前的蒸汽状态，为设计状态或者基准压损状态；状态点2为汽轮机排汽状态，为试验状态；
设定以下参数：
状态点1：
P1—状态点1处压力，单位为MPa；
T1—状态点1处温度，单位为℃；
H1—状态点1处焓，单位为kJ/kg；
S1—状态点1处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点1h：
P1h—状态点1h处压力，单位为MPa；
T1h—状态点1h处温度，单位为℃；
H1h—状态点1h处焓，单位为kJ/kg；
S1h—状态点1h处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点1h’：
P′1h—状态点1h'处压力，单位为MPa；
T′1h—状态点1h'处温度，单位为℃；
H′1h—状态点1h'处焓，单位为kJ/kg；
S′1h—状态点1h'处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
状态点2：
P2—状态点2处压力，单位为MPa；
T2—状态点2处温度，单位为℃；
H2—状态点2处焓，单位为kJ/kg；
S2—状态点2处熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S2s—从状态点1等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S2hs—从状态点1h等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)；
S'2hs—从状态点1h'等熵膨胀到状态点2处时状态点2的熵，单位为kJ/(kg.℃)；
测量以下参数：P1，T1，P1h，P2，T2，记录上述参数并取平均值，以平均值作为计算初参数；其中，在状态点1测量压力P1和温度T1；在状态点1h或者1h’测量压力P1h，在状态点2测量压力P2和温度T2；最后给定状态点1至状态点1h或者1h’的设计压损数值；
按照以下公式计算以下参数；
H1＝H_PT(P1,T1) (1)
H2＝H_PT(P2,T2) (2)
S1＝S_PT(P1,T1) (3)
S2＝S1 (4)
H2s＝H_PS(P2,S2) (5)
根据P1和T1，按照水蒸气程序97版或者67版计算H1和S1；
式(1)中H_PT(P,T)函数为97版水蒸气程序根据压力P和温度T计算水蒸气焓H的计算函数；
式(3)中S_PT(P,T)函数为97版水蒸气程序根据压力P和温度T计算水蒸气熵S的计算函数；
式(5)中H_PS(P,S)函数为97版水蒸气程序根据压力P和熵S计算水蒸气焓H的计算函数；
按照下式计算汽轮机内效率η1；
η1＝(H1-H2)/(H1-H2s) (6)
按照下式计算汽轮机进汽压损π1；
π1＝(P1-P1h)/P1 (7)
假设汽轮机本体(3)进汽通过汽轮机主汽阀(1)和汽轮机进汽调节阀(2)后由于汽轮机进汽调节阀(2)有不同的开度而有第二个不同的压损π2，π2为规定值；为了方便起见，进一步设定π1<π2，计算结果对π1＝π2和π1>π2情况均适用；
根据压损π2按照以下公式计算汽轮机进汽调节阀(2)后压力P‘1h；
P′1h＝P1-π2×P1 (8)
根据以下公式计算状态点1h和状态点1h'对应的熵S1h和S′1h；
S1h＝S_PH(P1h,H1) (9)
S′1h＝S_PH(P′1h,H1) (10)
根据以下公式计算状态点1h和状态点1h'等熵膨胀后排汽焓H2hs和H'2hs；
H2hs＝H_PS(P2,S2hs) (11)
H'2hs＝H_PS(P2,S'2hs) (12)
根据下式计算压损π1工况下从状态点1h到状态点2的实际排汽焓H2h；
H2h＝H_PT(P2,T2) (13)
根据下式计算压损π1工况下从状态点1h到状态点2的内效率η1h；
H1h＝H′1h＝H1 (14)
η1h＝(H1h-H2h)/(H1-H2hs) (15)
根据下式计算压损π2工况下从状态点1h'开始的实际排汽焓H'2h；
H'2h＝H′1h-η1h×(H′1h-H'2hs) (16)
根据下式计算压损π2工况下从状态点1到状态点2的汽轮机内效率η2；
η2＝(H′1h-H'2h)/(H1-H2s) (17)
根据下式计算压损变化对汽轮机内效率变化的影响量Δη；
Δη＝(η2-η1)/(π2-π1) (18)
修正到压损π2状态下的汽轮机内汽轮机内效率η'2；
η'2＝η1+Δη×(π2-π1) (19)。
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