CN113919073A - 基于dcs参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法 - Google Patents

基于dcs参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法 Download PDF

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CN113919073A CN202111206665.4A CN202111206665A CN113919073A CN 113919073 A CN113919073 A CN 113919073A CN 202111206665 A CN202111206665 A CN 202111206665A CN 113919073 A CN113919073 A CN 113919073A
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Abstract

本发明公开了一种基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，无需为测算各段抽汽的流量去改造汽轮机系统增加流量测点，只需采集DCS显示的相关参数，并对其中部分参数作一定计算和转换处理，通过建立汽轮机各分段与整体多个热平衡方程求解，即可计算得出各段抽汽流量与排汽焓值。克服了一般测算汽轮机内效率方法中需要改造汽轮机系统，进而导致试验工况偏离真实工况的缺点；也克服了排汽干度直接测量系统仪器误差过大的缺点。本发明可以应用到大多数电厂的性能试验及后期的运行维护中，用以对汽轮机指标参数进行校验，以及对整个热力系统状态及经济性进行分析计算。

Description

基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术 方法
技术领域
本发明专利涉及发电厂性能试验、运行维护技术领域，尤其涉及一种汽轮机内效率及排汽干度测定的技术方法。
背景技术
对于背压式汽轮机组，排汽通常为过热蒸汽，因此汽轮机内效率的测定较为简单，可直接根据排汽压力及温度计算焓值，进而建立热平衡模型对整个热力系统的状态及经济性进行分析计算。对于凝汽式汽轮机,其排汽通常为湿饱和蒸汽，不同汽轮机初参数不同、内效率不同，排汽干度也不相同。汽轮机排汽干度的计算一直以来都是热电厂性能试验及运行维护领域的一个重点和难点。特别是在电站项目建设中，部分业主对汽轮机内效率能否达到厂家的设计值持有疑问，需要进行验证测算。但截至目前，国内外暂无仪器仪表能够对于排汽干度进行直接的准确测量,现有直接测量系统误差较大，其结果只具有参考意义，无法用来进行汽轮机内效率的计算及系统性经济分析。例如，公告号为CN110333081A的专利，介绍了一种“汽轮机低压缸排汽干度在线监测方法”，此方法存在设计缺陷，在管路对凝汽器进口处蒸汽进行取样时，容易产生较大误差。误差主要产生原因：1.汽轮机末级排汽干度与凝汽器入口干度存在误差。2.取样管路的长短、管路对蒸汽的冷却、蒸汽流速温度的测量所产生的节流都会对蒸汽的干度产生较大误差。3.干度的计算经过多重测量与计算，误差容易被放大。综上所述，如果每个因素造成的误差在3%，三个因素叠加造成的误差为8.7%，这样的结果往往只具有参考意义，无法用来进行汽轮机内效率的计算及系统经济型分析。又例如，公告号为CN111079302A的发明专利，介绍了“一种低压缸效率测算系统及方法”，该方法缺点为需要在所有抽汽管路安装高精度流量测点，测点本身会对抽汽流量产生较大影响，从而使试验工况偏离真实工况。且测点成本较高，只适用于有特殊要求的机组。正常情况下，热电厂在设计时为提高效率抽汽管路不设流量测点，绝大多数现代新建电厂主蒸汽流量测点也已被取消。因此，该专利介绍的方法只适用于特殊情况，且需要投入较高成本去改造机组才能实现。又例如，公告号为CN103440366B的发明专利，介绍了一种“基于BP神经网络的超超临界汽轮机排汽干度计算方法”，该方法原理为根据汽轮机厂家出具的不同工况下的热平衡图建立负荷、排气压力、干度三维样本模型，然后根据负荷、排汽压力进行插值运算，求出对应的排汽干度。该方法存在的设计缺陷为：排汽干度受多重因素影响，特别是主汽温度及压力，该模型只参考负荷及排汽压力是不恰当的，而且实际运行工况与设计工况存在偏差，参照模型给出的排汽干度并不具有很高的准确度与可信度。如何在维持系统高效率不改造系统的情况下，依托于现有的DCS常规测点参数去准确测算汽轮机的排汽干度及内效率，并能应用于绝大多数热电厂，这是当前电厂性能试验及运行维护领域需要突破提高的一项技术。
发明内容
本发明提供一种新型技术方法，在不改造汽轮机系统的情况下，依托于现有的DCS常规测点参数去准确测算汽轮机的排汽干度及内效率。克服了一般测算汽轮机内效率方法中需要改造汽轮机系统，进而导致试验工况偏离真实工况的缺点；同时也克服了排汽干度直接测量系统仪器误差过大的缺点。本发明可以应用到大多数电厂的性能试验及后期的运行维护中，用以对汽轮机指标参数进行校验，以及对整个热力系统状态及经济性进行分析计算。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：以某2*60MW高温高压燃煤电站为例，采集DCS机组参数发电机有功功率、一号高加出口给水温度、一号高加出口给水压力、二号高加出口给水温度、二号高加出口给水压力、二号高加入口给水流量、二号高加入口给水压力、二号高加入口给水温度、过热器减温水流量、主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、一级抽汽压力、一级抽汽温度、二级抽汽压力、二级抽汽温度、三级抽汽压力、三级抽汽温度、除氧器压力、除氧器温度、四级抽汽压力、四级抽汽温度、四号低加出口凝结水流量、四号低加出口凝结水温度、四号低加出口凝结水压力、五级抽汽压力、五级抽汽温度、六级抽汽压力、六级抽汽温度、五号低加出口流量、五号低加出口压力、五号低加出口温度、六号低加出口凝结水流量、六号低价出口凝结水压力、六号低价出口凝结水温度、汽封加热器出口凝结水流量、汽封加热器出口凝结水温度、汽轮机排汽压力、汽轮机排汽温度、热水井凝结水流量、热水井凝结水压力、热水井凝结水温度、热井补水量、热井补水压力、热井补水温度。根据回热系统图建立热平衡模型，对于汽封漏气、门杆漏气、或其他漏气量可根据汽轮机厂家出具的热平衡图参照负荷或压力进行等比例计算。将汽轮机分为七段：高压一段（HP1）、高压二段（HP2）、中压段（IP）、低压一段（LP1）、低压二段（LP2）、低压三段（LP3）、低压四段（LP4），以各路抽汽口作为分界点。各段内效率分别定义为
Figure 647071DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 925605DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 604848DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 19649DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 962197DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 728028DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 945383DEST_PATH_IMAGE014
。
Figure 480269DEST_PATH_IMAGE016
-
Figure 656036DEST_PATH_IMAGE018
分段内效率可直接由本级抽汽参数与上级抽汽参数计算得出；根据厂家出具的热平衡图，六级抽汽已经为湿饱和蒸汽，因此
Figure 643583DEST_PATH_IMAGE012
参照设计热平衡图进行取值；
Figure 867891DEST_PATH_IMAGE020
分段内效率由整机进行热平衡确定排汽焓，再根据六抽焓值计算求得；整机内效率
Figure 257284DEST_PATH_IMAGE021
根据主蒸汽初始焓值与排汽焓值计算得出。
对整机建立热平衡方程，则有公式①：
Figure 338373DEST_PATH_IMAGE023
其中w为发电机有功功率，
Figure 750900DEST_PATH_IMAGE025
为机械效率，
Figure 841215DEST_PATH_IMAGE027
为发电机效率，m为主蒸汽流量，
Figure 350694DEST_PATH_IMAGE029
为一抽流量，
Figure 337105DEST_PATH_IMAGE031
为二抽流量，
Figure 299244DEST_PATH_IMAGE033
为三抽流量，
Figure 927672DEST_PATH_IMAGE035
为四抽流量，
Figure 229340DEST_PATH_IMAGE037
为五抽流量，
Figure 652231DEST_PATH_IMAGE039
为六抽流量,
Figure 367246DEST_PATH_IMAGE041
为主汽门及调门阀杆漏气量，
Figure 533786DEST_PATH_IMAGE043
为平衡活塞漏气量。
Figure 424381DEST_PATH_IMAGE044
为主蒸汽焓值，
Figure 283753DEST_PATH_IMAGE046
为一抽蒸汽焓值，
Figure 220485DEST_PATH_IMAGE048
为二抽蒸汽焓值，
Figure 190715DEST_PATH_IMAGE050
为三抽蒸汽焓值，
Figure 201396DEST_PATH_IMAGE052
为低压一段排汽焓值，
Figure 231669DEST_PATH_IMAGE054
为四抽蒸汽焓值，
Figure 390118DEST_PATH_IMAGE056
为五抽蒸汽焓值，
Figure 164039DEST_PATH_IMAGE058
为六抽蒸汽焓值，平衡活塞漏气混入低压一段排汽则有
Figure 357123DEST_PATH_IMAGE060
。
对高压一段建立热平衡方程：
公式②：
Figure 292718DEST_PATH_IMAGE062
式中
Figure 938463DEST_PATH_IMAGE064
为1号高加出口给水焓值，
Figure 188179DEST_PATH_IMAGE066
为一号高加疏水焓值，
Figure 501348DEST_PATH_IMAGE068
为2号高加出口给水焓值，
Figure 607844DEST_PATH_IMAGE070
为给水流量。
在实际应用中，如DCS无加热器疏水温度测点，可根据加热器汽侧压力求出对应的饱和温度，正常情况下该温度即为疏水温度，如考虑过冷度问题，可以在该温度基础上减去0-2℃。
对高压二段建立热平衡方程：
公式③：
Figure 740886DEST_PATH_IMAGE072
式中
Figure 856609DEST_PATH_IMAGE074
为2号高加疏水焓值，
Figure 758706DEST_PATH_IMAGE076
为2号高加入口给水焓值，
Figure 239366DEST_PATH_IMAGE068
为2号高加出口给水焓值，
Figure 859703DEST_PATH_IMAGE070
为给水流量。
对中压段建立热平衡：
公式④：
Figure 716801DEST_PATH_IMAGE078
式中
Figure 207825DEST_PATH_IMAGE076
同时也为除氧器出水焓值，
Figure 921703DEST_PATH_IMAGE080
为除氧器出水流量，
Figure 967019DEST_PATH_IMAGE082
为4号低加出口凝结水流量，
Figure 690125DEST_PATH_IMAGE084
为4号低加出口凝结水焓值，其中
Figure 35655DEST_PATH_IMAGE086
，又参考厂家设计图
Figure 451593DEST_PATH_IMAGE088
，
Figure 515364DEST_PATH_IMAGE090
与
Figure 776581DEST_PATH_IMAGE092
差值为锅炉过热器减温水流量。
对低压一段建立热平衡方程：
公式⑤：
Figure 507777DEST_PATH_IMAGE094
式中
Figure 563458DEST_PATH_IMAGE096
为4号低加疏水焓值，
Figure 380104DEST_PATH_IMAGE098
为5号低加出口凝结水焓值。
对低压二段建立热平衡方程：
公式⑥：
Figure 117116DEST_PATH_IMAGE100
式中
Figure 968397DEST_PATH_IMAGE102
为5号低加疏水焓值，
Figure 194979DEST_PATH_IMAGE104
为6号低加出口凝结水焓值。
对低压三段建立热平衡方程：
疏水泵未运行，则6号低加疏水经危机放水导入热水井，则有：
公式⑦：
Figure 498921DEST_PATH_IMAGE106
式中
Figure 859799DEST_PATH_IMAGE108
为6号低加疏水焓值，
Figure 565587DEST_PATH_IMAGE110
为轴加出口凝结水焓值。
另外，根据厂家出具的设计图计算按比例计算汽封撤汽量，对轴加则有公式
Figure 228650DEST_PATH_IMAGE112
,式中
Figure 754309DEST_PATH_IMAGE114
为阀杆漏气系数；
Figure 895440DEST_PATH_IMAGE116
为前轴封漏气系数；
Figure 393418DEST_PATH_IMAGE118
为汽封供汽系数，负荷较高时机组为自密封则该值为0；
Figure 227382DEST_PATH_IMAGE120
为轴加疏水焓值，
Figure 240337DEST_PATH_IMAGE122
为凝结水泵出口焓值，可以根据此式计算汽封撤汽热量回收率
Figure 450738DEST_PATH_IMAGE124
，实际测算为42%。
对汽轮机排汽则有
Figure 599960DEST_PATH_IMAGE126
。
对凝结水泵出口凝结水量
Figure 604825DEST_PATH_IMAGE128
+
Figure 370656DEST_PATH_IMAGE130
+
Figure 588011DEST_PATH_IMAGE132
=
Figure 60580DEST_PATH_IMAGE134
,式中
Figure 705188DEST_PATH_IMAGE136
为热水井补水量，在性能试验时，该值为0。
综上所述，在公式①-⑦中，未知量为
Figure 427157DEST_PATH_IMAGE138
、
Figure 713781DEST_PATH_IMAGE140
，其他量皆为已知，因此解方程组可以求得每一级抽汽的流量与汽轮机排汽焓值。
汽轮机分段内效率与分段排汽焓值是一一对应关系，我们可以通过分段排汽焓值来核算分段的内效率，也可以通过设定调整汽轮机各分段内效率，来使各段抽汽温度接近DCS采集值，后一种方法在实际运用中具有更高的实用价值，因为我们可以通过对比汽轮机分段的内效率变化而排除一些因为各种原因导致的错误参数。
本发明的有益效果是：
（1）在不改造汽轮机系统的情况下，依托于现有的DCS常规测点参数去准确测算汽轮机的排汽干度及内效率，实际应用中误差不超过1%，克服了排汽干度直接测量系统仪器误差过大的缺点。
（2）实际应用中只需要采集部分DCS参数，输入EXCEL表格即可准确测定出汽轮机的内效率和排汽干度，由于采集到的数据具有冗余性且是相互关联的，通过相互对比可以排除异常参数，克服了单一参数异常对结果影响过大的缺点。
（3）该技术方法可以应用到大多数电厂的性能试验及后期的运行维护中，当汽轮机内部通流部分发生结垢或叶片表面冲蚀严重时，汽轮机个分段内效率将产生明显变化，可以通过参数的变化对汽轮机内部状况进行评估，进而对整个热力系统的状态及经济性进行分析计算。
附图说明
图1为参照机组的设计TMCR热平衡图；
根据图中参数可得以下机组参数：阀杆漏气系数约为0.0077；前轴封漏气系数约为0.003；低压三段设计内效率为86%；整机设计内效率88.59%；设计排汽干度87.66%。
图2为根据本发明计计算出的实际热平衡图；
计算结果为整机内效率89.4%,排汽干度为86.61%。
具体实施方式
采集DCS参数如下：发电机有功功率、一号高加出口给水温度、一号高加出口给水压力、二号高加出口给水温度、二号高加出口给水压力、二号高加入口给水流量、二号高加入口给水压力、二号高加入口给水温度、过热器减温水流量、主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、一级抽汽压力、一级抽汽温度、二级抽汽压力、二级抽汽温度、三级抽汽压力、三级抽汽温度、除氧器压力、除氧器温度、四级抽汽压力、四级抽汽温度、四号低加出口凝结水流量、四号低加出口凝结水温度、四号低加出口凝结水压力、五级抽汽压力、五级抽汽温度、六级抽汽压力、六级抽汽温度、五号低加出口流量、五号低加出口压力、五号低加出口温度、六号低加出口凝结水流量、六号低价出口凝结水压力、六号低价出口凝结水温度、汽封加热器出口凝结水流量、汽封加热器出口凝结水温度、汽轮机排汽压力、汽轮机排汽温度、热水井凝结水流量、热水井凝结水压力、热水井凝结水温度、热井补水量、热井补水压力、热井补水温度等参数如下表所示：
序号 参数名称 参数数值 单位 备注
1 发电机有功功率 60408.00 KW DCS采集
2 一号高加出口给水温度 225.20 °C DCS采集
3 一号高加出口给水压力 12.80 MPa DCS采集
4 二号高加出口给水温度 199.10 °C DCS采集
5 二号高加出口给水压力 12.90 MPa DCS采集
6 二号高加入口给水流量 207.52 t/h DCS采集
7 二号高加入口给水压力 13.04 Mpa DCS采集
8 二号高加入口给水温度 176.67 °C DCS采集
9 过热器减温水流量 7.88 t/h DCS采集
10 主蒸汽流量 215.35 t/h DCS采集
11 主蒸汽压力 8.75 MPa DCS采集
12 主蒸汽温度 534.50 °C DCS采集
13 一级抽汽压力 2.70 MPa DCS采集
14 一级抽汽温度 370.82 °C DCS采集
15 二级抽汽压力 1.70 MPa DCS采集
16 二级抽汽温度 308.63 °C DCS采集
17 三级抽汽压力 1.02 MPa DCS采集
18 三级抽汽温度 250.18 °C DCS采集
19 除氧器压力 0.93 MPa DCS采集
20 除氧器温度 176.67 °C DCS采集
21 四级抽汽压力 0.47 MPa DCS采集
22 四级抽汽温度 173.97 °C DCS采集
23 四号低加出口凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
24 四号低加出口凝结水温度 141.70 °C DCS采集
25 四号低加出口凝结水压力 2.00 MPa DCS采集
26 五级抽汽压力 0.14 MPa DCS采集
27 五级抽汽温度 109.29 °C DCS采集
28 六级抽汽压力 0.06 MPa DCS采集
29 六级抽汽温度 84.30 °C DCS采集
30 五号低加出口流量 183.57 t/h DCS采集
31 五号低加出口压力 2.10 MPa DCS采集
32 五号低加出口温度 102.7 °C DCS采集
33 六号低加出口凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
34 六号低价出口凝结水压力 2.20 MPa DCS采集
35 六号低价出口凝结水温度 79.0 °C DCS采集
36 汽封加热器出口凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
37 汽封加热器出口凝结水温度 41.57 °C DCS采集
38 汽轮机排汽压力 0.00673 MPa DCS采集
39 汽轮机排汽温度 38.27 °C DCS采集
40 热水井凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
41 热水井凝结水压力 0.0067 MPa DCS采集
42 热水井凝结水温度 38.27 °C DCS采集
43 热井补水量 0.00 t/h DCS采集
44 热井补水压力 0.30 MPa DCS采集
45 热井补水温度 28.00 °C DCS采集
根据回热系统图建立热平衡模型，对于汽封漏气、门杆漏气、或其他漏气量可根据汽轮机厂家出具的热平衡图参照负荷或压力进行等比例计算。将汽轮机分为七段：高压一段（HP1）、高压二段（HP2）、中压段（IP）、低压一段（LP1）、低压二段（LP2）、低压三段（LP3）、低压四段（LP4），以各路抽汽口作为分界点。各段内效率分别定义为
Figure 368754DEST_PATH_IMAGE142
、
Figure 449842DEST_PATH_IMAGE144
、
Figure 924686DEST_PATH_IMAGE146
、
Figure 15002DEST_PATH_IMAGE148
、
Figure 196584DEST_PATH_IMAGE150
、
Figure 448574DEST_PATH_IMAGE152
、
Figure 676293DEST_PATH_IMAGE154
。
Figure 39141DEST_PATH_IMAGE156
-
Figure 137547DEST_PATH_IMAGE158
分段内效率可直接由本级抽汽参数与上级抽汽参数计算得出；根据厂家出具的热平衡图，六级抽汽已经为湿饱和蒸汽，因此
Figure 91597DEST_PATH_IMAGE160
参照设计热平衡图进行取值；
Figure 275453DEST_PATH_IMAGE162
分段内效率由整机进行热平衡确定排汽焓，再根据六抽焓值计算求得；整机内效率
Figure 379676DEST_PATH_IMAGE021
根据主蒸汽初始焓值与排汽焓值计算得出。
对整机建立热平衡方程则有：
公式①：
Figure 598167DEST_PATH_IMAGE164
其中w为发电机有功功率，
Figure 457539DEST_PATH_IMAGE166
为机械效率，
Figure 128692DEST_PATH_IMAGE168
为发电机效率，m为主蒸汽流量，
Figure 364501DEST_PATH_IMAGE170
为一抽流量，
Figure 375182DEST_PATH_IMAGE172
为二抽流量，
Figure 405455DEST_PATH_IMAGE174
为三抽流量，
Figure 563904DEST_PATH_IMAGE176
为四抽流量，
Figure 72246DEST_PATH_IMAGE178
为五抽流量，
Figure 265330DEST_PATH_IMAGE180
为六抽流量,
Figure 466504DEST_PATH_IMAGE182
为主汽门及调门阀杆漏气量，
Figure 112249DEST_PATH_IMAGE184
为平衡活塞漏气量。
Figure 424282DEST_PATH_IMAGE044
为主蒸汽焓值，
Figure 471872DEST_PATH_IMAGE186
为一抽蒸汽焓值，
Figure 843948DEST_PATH_IMAGE188
为二抽蒸汽焓值，
Figure 976989DEST_PATH_IMAGE190
为三抽蒸汽焓值，
Figure 92712DEST_PATH_IMAGE192
为低压一段排汽焓值，
Figure 994809DEST_PATH_IMAGE194
为四抽蒸汽焓值，
Figure 537786DEST_PATH_IMAGE196
为五抽蒸汽焓值，
Figure 892544DEST_PATH_IMAGE198
为六抽蒸汽焓值，平衡活塞漏气混入低压一段排汽则有
Figure 811958DEST_PATH_IMAGE200
。
对高压一段建立热平衡方程：
公式②：
Figure 506245DEST_PATH_IMAGE202
式中
Figure 220123DEST_PATH_IMAGE204
为1号高加出口给水焓值，
Figure 327756DEST_PATH_IMAGE206
为一号高加疏水焓值，
Figure 785282DEST_PATH_IMAGE208
为2号高加出口给水焓值，
Figure 396392DEST_PATH_IMAGE210
为给水流量。
在实际应用中，如DCS无加热器疏水温度测点，可根据加热器汽侧压力求出对应的饱和温度，正常情况下该温度即为疏水温度，如考虑过冷度问题，可以在该温度基础上减去0-2℃。
对高压二段建立热平衡方程：
公式③：
Figure 546751DEST_PATH_IMAGE212
式中
Figure 876101DEST_PATH_IMAGE214
为2号高加疏水焓值，
Figure 871739DEST_PATH_IMAGE216
为2号高加入口给水焓值，
Figure 540618DEST_PATH_IMAGE218
为2号高加出口给水焓值，
Figure 861878DEST_PATH_IMAGE220
为给水流量。
对中压段建立热平衡：
公式④：
Figure 412945DEST_PATH_IMAGE222
式中
Figure 477853DEST_PATH_IMAGE224
同时也为除氧器出水焓值，
Figure 63555DEST_PATH_IMAGE226
为除氧器出水流量，
Figure 290137DEST_PATH_IMAGE228
为4号低加出口凝结水流量，
Figure 594079DEST_PATH_IMAGE230
为4号低加出口凝结水焓值，其中
Figure 197099DEST_PATH_IMAGE232
，又参考厂家设计图
Figure 574990DEST_PATH_IMAGE234
，
Figure DEST_PATH_IMAGE235
与
Figure DEST_PATH_IMAGE237
差值为锅炉过热器减温水流量。
对低压一段建立热平衡方程：
公式⑤：
Figure DEST_PATH_IMAGE239
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE241
为4号低加疏水焓值，
Figure DEST_PATH_IMAGE243
为5号低加出口凝结水焓值。
对低压二段建立热平衡方程：
公式⑥：
Figure DEST_PATH_IMAGE245
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE247
为5号低加疏水焓值，
Figure DEST_PATH_IMAGE249
为6号低加出口凝结水焓值。
对低压三段建立热平衡方程：
疏水泵未运行，则6号低加疏水经危机放水导入热水井，则有：
公式⑦：
Figure DEST_PATH_IMAGE251
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE253
为6号低加疏水焓值，
Figure DEST_PATH_IMAGE255
为轴加出口凝结水焓值。
另外，根据厂家出具的设计图计算按比例计算汽封撤汽量，对轴加则有公式
Figure DEST_PATH_IMAGE257
,式中
Figure DEST_PATH_IMAGE259
为阀杆漏气系数约为0.0077；
Figure DEST_PATH_IMAGE261
为前轴封漏气系数约为0.003；
Figure DEST_PATH_IMAGE263
为汽封供汽系数，负荷较高时机组为自密封则该值为0；
Figure DEST_PATH_IMAGE265
为轴加疏水焓值，
Figure DEST_PATH_IMAGE267
为凝结水泵出口焓值，可以根据此式计算汽封撤汽热量回收率
Figure DEST_PATH_IMAGE269
，实际测算为42%。
对汽轮机排汽则有
Figure DEST_PATH_IMAGE271
。
对凝结水泵出口凝结水量
Figure DEST_PATH_IMAGE273
+
Figure DEST_PATH_IMAGE275
+
Figure DEST_PATH_IMAGE277
=
Figure DEST_PATH_IMAGE279
,式中
Figure DEST_PATH_IMAGE281
为热水井补水量，在性能试验时，该值为0。
综上所述，在公式①-⑦中，未知量为
Figure DEST_PATH_IMAGE283
、
Figure DEST_PATH_IMAGE285
，其他量皆为已知或可查表得出，因此解方程组可以求得每一级抽汽的流量与汽轮机排汽焓值。
最终计算结果如下表所示：
序号 参数名称 参数数值 单位 备注
1 高压一段内效率 84.00% 根据采集参数计算求得
2 高压二段内效率 94.70% 根据采集参数计算求得
3 中压段内效率 88.00% 根据采集参数计算求得
4 低压一段内效率 88.00% 根据采集参数计算求得
5 低压二段内效率 85.00% 根据采集参数计算求得
6 低压三段内效率 86.00% 取设计值
7 低压四段内效率 85.00% 根据采集参数计算求得
8 机组传递效率 97.50% 发电机逆功率法求得
9 汽轮机排汽干度 86.61% 根据采集参数计算求得
10 汽轮机内效率 89.40% 根据采集参数计算求得
11 发电机有功功率 60408.00 KW DCS采集
12 系统补水率 0% DCS采集
13 汽轮机输出总能量 53678.55 Kj 根据有功功率计算求得
14 一抽节流系数 0.90 经验系数
15 二抽节流系数 0.90 经验系数
16 三抽节流系数 0.91 经验系数
17 四抽节流系数 0.90 经验系数
18 五抽节流系数 0.90 经验系数
19 六抽节流系数 0.90 经验系数
20 平衡活塞漏气系数 0.0150 取设计值
21 前汽封漏气系数 0.0030 取设计值
22 高压阀杆漏气系数 0.0061 取设计值
23 低压阀杆漏气系数 0.0016 取设计值
24 汽封热量回收率 0.42 根据采集参数计算求得
25 加热器疏水过冷度 2 经验取值
26 一号高加出口给水温度 225.20 °C DCS采集
27 一号高加出口给水压力 12.80 MPa DCS采集
28 一号高加出口给水焓值 970.42 Kj/Kg 根据采集参数计算求得
29 二号高加出口给水温度 199.10 °C DCS采集
30 二号高加出口给水压力 12.90 MPa DCS采集
31 二号高加出口给水焓值 853.20 Kj/kg 根据采集参数计算求得
32 二号高加入口给水流量 207.52 t/h DCS采集
33 二号高加入口给水压力 13.04 Mpa DCS采集
34 二号高加入口给水温度 176.67 °C DCS采集
35 二号高加入口给水焓值 754.95 Kj/kg 根据采集参数计算求得
36 一号高加疏水流量 10.93 t/h 解方程求得
37 一号高加疏水压力 2.43 MPa 根据采集参数计算求得
38 一号高加疏水温度 220.45 °C 根据采集参数计算求得
39 一号高加疏水焓值 945.73 Kj/kg 根据采集参数计算求得
40 二号高加疏水流量 19.66 t/h 根据采集参数计算求得
41 二号高加疏水压力 1.53 MPa 根据采集参数计算求得
42 二号高加疏水温度 189.24 °C 根据采集参数计算求得
43 二号高加疏水焓值 804.30 Kj/kg 根据采集参数计算求得
44 过热器减温水流量 7.88 t/h DCS采集
45 高压一段理想排汽焓值 3112.24 Kj/kg 根据采集参数计算求得
46 高压二段理想排汽焓值 3112.24 Kj/kg 根据采集参数计算求得
47 中压段理想排汽焓值 2927.97 Kj/kg 根据采集参数计算求得
48 低压一段理想排汽焓值 2777.07 Kj/kg 根据采集参数计算求得
49 低压二段理想排汽焓值 2585.13 Kj/kg 根据采集参数计算求得
50 低压三段理想排汽焓值 2472.84 Kj/kg 根据采集参数计算求得
51 低压四段理想排汽焓值 2204.46 Kj/kg 根据采集参数计算求得
52 排汽压力下干饱和蒸汽焓值 2570.45 Kj/kg 根据采集参数计算求得
53 排汽压力下干饱和蒸汽熵值 8.2885 Kj/K 根据采集参数计算求得
54 理想排汽干度 0.8481 根据采集参数计算求得
55 排气压力下饱和水焓值 160.31 Kj/kg 根据采集参数计算求得
56 排气压力下饱和水熵值 0.5493 Kj/K 根据采集参数计算求得
57 一抽熵值 6.8771 Kj/K 根据采集参数计算求得
58 二抽熵值 6.9172 Kj/K 根据采集参数计算求得
59 中亚段排汽焓值 2796.97 Kj/kg 根据采集参数计算求得
60 汽轮机理想状况排汽干度 0.8057 根据采集参数计算求得
61 汽轮机理想状况排汽焓值 2102.18 Kj/kg 根据采集参数计算求得
62 主蒸汽流量 215.35 t/h DCS采集
63 主蒸汽压力 8.75 MPa DCS采集
64 主蒸汽温度 534.50 °C DCS采集
65 主蒸汽焓值 3476.24 Kj/kg 根据采集参数计算求得
66 主蒸汽熵值 6.7848 Kj/K 根据采集参数计算求得
67 一级抽汽流量 10.93 t/h 解方程求得
68 一级抽汽压力 2.70 MPa DCS采集
69 一级抽汽温度 370.82 °C DCS采集
70 一级抽汽焓值 3170.48 Kj/kg 根据采集参数计算求得
71 一级抽汽熵值 6.8771 Kj/K 根据采集参数计算求得
72 二级抽汽流量 8.72 t/h 解方程求得
73 二级抽汽压力 1.70 MPa DCS采集
74 二级抽汽温度 308.63 °C DCS采集
75 二级抽汽焓值 3,052.18 Kj/kg 根据采集参数计算求得
76 二级抽汽熵值 6.8885 Kj/K 根据采集参数计算求得
77 三级抽汽流量 12.13 t/h 解方程求得
78 三级抽汽压力 1.02 MPa DCS采集
79 三级抽汽温度 250.18 °C DCS采集
80 三级抽汽焓值 2942.87 Kj/kg 根据采集参数计算求得
81 三级抽汽熵值 6.9172 Kj/K 根据采集参数计算求得
82 除氧器出口流量 215.35 t/h 根据采集参数计算求得
83 除氧器压力 0.93 MPa DCS采集
84 除氧器温度 176.67 °C DCS采集
85 除氧器焓值 748.51 Kj/kg 根据采集参数计算求得
86 四级抽汽流量 13.83 t/h 解方程求得
87 四级抽汽压力 0.47 MPa DCS采集
88 四级抽汽温度 173.97 °C DCS采集
89 四级抽汽焓值 2801.22 Kj/kg 根据采集参数计算求得
90 四级抽汽熵值 6.9718 Kj/K 根据采集参数计算求得
91 四号低加出口凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
92 四号低加出口凝结水温度 141.70 °C DCS采集
93 四号低加出口凝结水压力 2.00 MPa DCS采集
94 四号低加出口凝结水焓值 597.54 Kj/kg 根据采集参数计算求得
95 五级抽汽流量 7.31 t/h 解方程求得
96 五级抽汽压力 0.14 MPa DCS采集
97 五级抽汽温度 109.29 °C DCS采集
98 五级抽汽焓值 2617.54 Kj/kg 根据采集参数计算求得
99 五级抽汽熵值 7.0566 Kj/K 根据采集参数计算求得
100 六级抽汽流量 12.30 t/h 解方程求得
101 六级抽汽压力 0.06 MPa DCS采集
102 六级抽汽温度 84.30 °C DCS采集
103 六级抽汽焓值 2493.10 Kj/kg 根据采集参数计算求得
104 六级抽汽熵值 7.1133 Kj/K 根据采集参数计算求得
105 六级抽汽干度 0.93 根据采集参数计算求得
106 五号低加出口流量 183.57 t/h DCS采集
107 五号低加出口焓值 431.98 Kj/kg 根据采集参数计算求得
108 五号低加出口压力 2.10 MPa DCS采集
109 五号低加出口温度 102.7 °C DCS采集
110 四号低加疏水流量 13.83 t/h 解方程求得
111 四号低加疏水压力 0.421 MPa 根据采集参数计算求得
112 四号低加疏水温度 143.48 °C 根据采集参数计算求得
113 四号低加疏水焓值 604.18 Kj/kg 根据采集参数计算求得
114 六号低加出口凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
115 六号低价出口凝结水焓值 332.47 Kj/kg 根据采集参数计算求得
116 六号低价出口凝结水压力 2.20 MPa DCS采集
117 六号低价出口凝结水温度 79.0 °C DCS采集
118 五号低加疏水流量 21.15 t/h 解方程求得
119 五号低加疏水压力 0.126 MPa 根据采集参数计算求得
120 五号低加疏水温度 104.20 °C 根据采集参数计算求得
121 五号低加疏水焓值 436.83 Kj/kg 根据采集参数计算求得
122 六号低加疏水流量 33.45 t/h 解方程求得
123 六号低加疏水压力 0.051 MPa 根据采集参数计算求得
124 六号低加疏水温度 79.65 °C 根据采集参数计算求得
125 六号低加疏水焓值 333.48 Kj/kg 根据采集参数计算求得
126 汽封撤汽回收热量 1409.6 Kj/kg 根据采集参数计算求得
127 汽封撤汽流量 2.30 t/h 根据采集参数计算求得
128 汽封加热器出口凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
129 汽封加热器出口凝结水温度 41.57 °C DCS采集
130 汽封加热器出口凝结水焓值 175.85 Kj/kg 根据采集参数计算求得
131 汽封加热器疏水流量 2.30 t/h 根据采集参数计算求得
132 汽封加热器疏水温度 40.00 °C 根据采集参数计算求得
133 汽封加热器疏水焓值 167.62 Kj/kg 根据采集参数计算求得
134 汽轮机排汽流量 147.82 t/h 解方程求得
135 汽轮机排汽压力 0.00673 MPa DCS采集
136 汽轮机排汽温度 38.27 °C DCS采集
137 汽轮机排汽焓值 2247.76 Kj/kg 根据采集参数计算求得
138 汽轮机排汽干度 0.87 根据采集参数计算求得
139 热水井凝结水流量 183.57 t/h DCS采集
140 热水井凝结水压力 0.0067 MPa DCS采集
141 热水井凝结水温度 38.27 °C DCS采集
142 热水井凝结水焓值 160.31 Kj/kg 根据采集参数计算求得
143 热井补水量 0.00 t/h DCS采集
144 热井补水压力 0.30 MPa DCS采集
145 热井补水温度 28.00 °C DCS采集
146 热井补水焓值 117.66 Kj/kg 根据采集参数计算求得
147 热井饱和水焓值 160.31 Kj/kg 根据采集参数计算求得
148 平衡活塞漏气量 3.22 t/h 根据采集参数计算求得
149 阀杆漏气量 1.65 t/h 根据采集参数计算求得

Claims (11)

1.基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于无需为测算各段抽汽的流量去改造汽轮机系统增加流量测点，只需采集DCS显示的相关参数，并对其中部分参数作一定计算和转换处理，然后将汽轮机按照抽汽口位置分为若干分段，通过建立各分段与整体的多个热平衡方程，对多元方程求解即可计算得出各段抽汽流量与排汽焓值的唯一解，排汽焓值确定后，汽轮机内效率与排汽干度相应的也将确定。
2.根据权利要求1所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于，采集DCS参数如下：发电机有功功率、一号高加出口给水温度、一号高加出口给水压力、二号高加出口给水温度、二号高加出口给水压力、二号高加入口给水流量、二号高加入口给水压力、二号高加入口给水温度、过热器减温水流量、主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、一级抽汽压力、一级抽汽温度、二级抽汽压力、二级抽汽温度、三级抽汽压力、三级抽汽温度、除氧器压力、除氧器温度、四级抽汽压力、四级抽汽温度、四号低加出口凝结水流量、四号低加出口凝结水温度、四号低加出口凝结水压力、五级抽汽压力、五级抽汽温度、六级抽汽压力、六级抽汽温度、五号低加出口流量、五号低加出口压力、五号低加出口温度、六号低加出口凝结水流量、六号低价出口凝结水压力、六号低价出口凝结水温度、汽封加热器出口凝结水流量、汽封加热器出口凝结水温度、汽轮机排汽压力、汽轮机排汽温度、热水井凝结水流量、热水井凝结水压力、热水井凝结水温度、热井补水量、热井补水压力、热井补水温度。
3.根据权利要求1所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于，以某60MW机组为例，将汽轮机分为七段：高压一段（HP1）、高压二段（HP2）、中压段（IP）、低压一段（LP1）、低压二段（LP2）、低压三段（LP3）、低压四段（LP4），以各路抽汽口作为分界点,各段内效率分别定义为
Figure 305882DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 497085DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 991651DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 665209DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 503590DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 578993DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 244461DEST_PATH_IMAGE014
,
Figure 641201DEST_PATH_IMAGE016
-
Figure 50317DEST_PATH_IMAGE018
分段内效率可直接由本级抽汽参数与上级抽汽参数计算得出；根据厂家出具的热平衡图，六级抽汽已经为湿饱和蒸汽，因此
Figure 478762DEST_PATH_IMAGE012
参照设计热平衡图进行取值；
Figure 580710DEST_PATH_IMAGE020
分段内效率由整机进行热平衡确定排汽焓，再根据六抽焓值计算求得；整机内效率
Figure 228860DEST_PATH_IMAGE021
根据主蒸汽初始焓值与排汽焓值计算得出。
4.根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于对整机建立热平衡方程为:
公式①：
Figure 441667DEST_PATH_IMAGE023
其中w为发电机有功功率，
Figure 399652DEST_PATH_IMAGE025
为机械效率，
Figure 639878DEST_PATH_IMAGE027
为发电机效率，m为主蒸汽流量，
Figure 509745DEST_PATH_IMAGE029
为一抽流量，
Figure 260663DEST_PATH_IMAGE031
为二抽流量，
Figure 666630DEST_PATH_IMAGE033
为三抽流量，
Figure 579223DEST_PATH_IMAGE035
为四抽流量，
Figure 201965DEST_PATH_IMAGE037
为五抽流量，
Figure 458372DEST_PATH_IMAGE039
为六抽流量,
Figure 217380DEST_PATH_IMAGE041
为主汽门及调门阀杆漏气量，
Figure 536759DEST_PATH_IMAGE043
为平衡活塞漏气量，
Figure 381219DEST_PATH_IMAGE044
为主蒸汽焓值，
Figure 972475DEST_PATH_IMAGE046
为一抽蒸汽焓值，
Figure 585990DEST_PATH_IMAGE048
为二抽蒸汽焓值，
Figure 105964DEST_PATH_IMAGE050
为三抽蒸汽焓值，
Figure 673605DEST_PATH_IMAGE052
为低压一段排汽焓值，
Figure 304438DEST_PATH_IMAGE054
为四抽蒸汽焓值，
Figure 38038DEST_PATH_IMAGE056
为五抽蒸汽焓值，
Figure 633974DEST_PATH_IMAGE058
为六抽蒸汽焓值，平衡活塞漏气混入低压一段排汽则有
Figure 688911DEST_PATH_IMAGE060
。
5.根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于对高压一段建立热平衡方程为：
公式②：
Figure 857855DEST_PATH_IMAGE062
式中
Figure 445962DEST_PATH_IMAGE064
为1号高加出口给水焓值，
Figure 806274DEST_PATH_IMAGE066
为一号高加疏水焓值，
Figure 112622DEST_PATH_IMAGE068
为2号高加出口给水焓值，
Figure 297705DEST_PATH_IMAGE070
为给水流量。
6.根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于对高压二段建立热平衡方程为：
公式③：
Figure 740319DEST_PATH_IMAGE072
式中
Figure 38576DEST_PATH_IMAGE074
为2号高加疏水焓值，
Figure 65176DEST_PATH_IMAGE076
为2号高加入口给水焓值，
Figure 575923DEST_PATH_IMAGE068
为2号高加出口给水焓值，
Figure 935360DEST_PATH_IMAGE070
为给水流量。
7.根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于对中压段建立热平衡方程为：
公式④：
Figure 171563DEST_PATH_IMAGE078
式中
Figure 186923DEST_PATH_IMAGE080
同时也为除氧器出水焓值，
Figure 501361DEST_PATH_IMAGE082
为除氧器出水流量，
Figure 417102DEST_PATH_IMAGE084
为4号低加出口凝结水流量，
Figure 791583DEST_PATH_IMAGE086
为4号低加出口凝结水焓值，其中
Figure 559819DEST_PATH_IMAGE088
，又参考厂家设计图
Figure 913833DEST_PATH_IMAGE090
，
Figure 451125DEST_PATH_IMAGE070
与
Figure 793244DEST_PATH_IMAGE082
差值为锅炉过热器减温水流量。
8.根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于对低压一段建立热平衡方程为：
公式⑤：
Figure 547311DEST_PATH_IMAGE092
式中
Figure 469131DEST_PATH_IMAGE094
为4号低加疏水焓值，
Figure 860929DEST_PATH_IMAGE096
为5号低加出口凝结水焓值。
9.根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于对低压二段建立热平衡方程为：
公式⑥：
Figure 78677DEST_PATH_IMAGE098
式中
Figure 555926DEST_PATH_IMAGE100
为5号低加疏水焓值，
Figure 750278DEST_PATH_IMAGE102
为6号低加出口凝结水焓值。
10.根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于对低压三段建立热平衡方程,疏水泵未运行，则6号低加疏水经危机放水导入热水井，则有：
公式⑦：
Figure 495118DEST_PATH_IMAGE104
式中
Figure 647882DEST_PATH_IMAGE106
为6号低加疏水焓值，
Figure 848312DEST_PATH_IMAGE108
为轴加出口凝结水焓值。
11. 根据权利要求3所述的基于DCS参数测算凝汽式汽轮机内效率和排汽干度的技术方法，其特征在于，对轴加则有热平衡公式
Figure 111935DEST_PATH_IMAGE110
, 根据厂家出具的设计图计算按比例计算汽封撤汽量，式中
Figure 478325DEST_PATH_IMAGE112
为阀杆漏气系数；
Figure 34946DEST_PATH_IMAGE114
为前轴封漏气系数；
Figure 221208DEST_PATH_IMAGE116
为汽封供汽系数；
Figure 22942DEST_PATH_IMAGE118
为轴加疏水焓值，
Figure 745304DEST_PATH_IMAGE120
为凝结水泵出口焓值，可以根据此式计算汽封撤汽热量回收率
Figure 974291DEST_PATH_IMAGE122
,对汽轮机排汽则有：
Figure 146384DEST_PATH_IMAGE124
,对凝结水泵出口则有：
Figure 17388DEST_PATH_IMAGE126
+
Figure 92791DEST_PATH_IMAGE128
+
Figure 994145DEST_PATH_IMAGE130
=
Figure 154999DEST_PATH_IMAGE132
,式中
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为热水井补水量。
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