汽轮机性能考核试验方法

汽轮机性能考核试验西安热工研究院有限公司2010年04月TPRI第一讲汽轮机热力性能试验概述试验目的及类型新机考核——要求最高，大多按ASMEPTC6标准进行，试验测点与运行测点分开，一般在设计阶段将测点加入。主要受各发电公司、电厂委托，对汽机制造厂商（国内或国外）的保证值进行考核。基建达标试验——按部颁新企规的要求，新机移交生产必须有达标试验报告。经济性评价或能耗诊断试验不但要作额定工况，往往还要作各种不同负荷下的热耗和煤耗值，摸清底数，要求分析经济性差的原因，以便制定改进方案。对比试验——机组大修前后性能试验、机组通流部分改造前后考核试验大修前后对比性试验要求相对较低，多用运行表计。机组通流部分改造前后考核试验是在老机组改造中的必做项目，是对改造效果的评价和对改造厂商的考核，此类试验涉及高、中、低压缸效率，通常有关各方都要求按ASMEPTC6标准中的全面试验方法进行，对试验结果也要求做不确定度分析。描述汽轮机热力性能的重要指标汽轮机组的热耗率、汽耗率(包括机组本身和热力循环整体两种)蒸汽的流量、给水的流量汽轮机各缸的效率发电机出力(包括有功、无功和功率因数)汽轮机各轴封泄漏量、系统各部分内、外漏流量以及热力系统中工质在各部位的参数等常用试验标准美国机械工程师协会《汽轮机性能试验规程》ASMEPTC6国际电工委员会《汽轮机热力验收试验规程》IEC60953-1、IEC60953-2中国国家标准《电站汽轮机热力性能验收试验规程》GB8117.1/2-2008德国工业标准DIN1943英国国家标准BS752-1974日本工业标准JISB8102-1977各阶段工作设计阶段收集资料编写试验大纲、确定试验用测点安装阶段指导安装试验用测点检查落实所有试验测点情况商运阶段对系统进行检查、摸底现场安装测试系统现场正式试验试验数据的分析编写试验报告试验结果的比较阀点基准法若保证值是以阀点为基准的，则需通过各阀点分别给出设计和试验出力与热耗曲线，将两条曲线进行比较，在额定负荷处读取两条曲线的差值，作为比较的结果。节流阀基准对于单阀或多阀一致动作的机组，每一试验热耗与设计热耗的比较都在负荷为阀门全开点负荷相同的百分数时进行。规定负荷基准经修正后的负荷偏离规定负荷不超过5%。在此范围内，将试验结果与规定负荷下的保证值加以比较。试验报告包括的内容前言(概述该项目的由来)机组的主要设计参数及保证值试验目的试验项目试验标准及基准试验测点及测量方法试验概况试验结果的计算试验结果的修正结论第二讲汽轮机热力试验规程(ASMEPTC6)ASMEPTC6简介目的本规程提供精确的汽轮机性能试验方法。用精密的仪器和最好的测试技术来确定机组的性能。在试验的准备阶段和进行试验时，各方都必须努力尽可能与本规程保持一致，以确保达到最低的不确定度。美国机械工程师协会认为：用ASME性能试验规程会得出与最先进的工程技术相一致的，精度等级最高的结果范围用于主蒸汽具有较大过热度的过热蒸汽或者是主要在湿蒸汽区的汽轮机的试验，并确定以下性能：热耗率发电机输出功率蒸汽流量汽耗率给水流量规程规定的两种试验方法全面试验对热力系统全面测试和计算，以提供汽轮机高、中、低压缸全面情况，并能够得出具有最小不确定度的结果。简化试验用少量的测量值而大量使用循环修正和加热器性能的修正曲线进行修正，节省试验费用，但不确定度略有增大。试验的不确定度全面试验化石燃料再热循环机组：0.25%在湿蒸汽区运行的机组：0.34%简化试验化石燃料再热循环机组：0.37%在湿蒸汽区运行的机组：0.50%试验的时间性能试验应尽可能早，最好在汽轮机首次带负荷运行后的8周内进行，以确保机组没有结垢和损坏等。对过热汽的汽轮机，将初次启动后立即进行的焓降效率试验与验收试验前再次进行的焓降效率试验结果进行比较。进行预备性试验。对于主要在湿汽区工作的汽轮机只能如此。上述两项试验均无法实现时，需对正式试验结果进行老化修正。试验热力系统及测点布置图600MW超临界机组汽轮机性能考核试验测点布置图温度压力流量LDADBCDCDXDLABFXCG.RXFASMENOZZLEDCDCD试验测点的说明主流量测量采用ASMEPTC6标准推荐的高精度喉部取压长径式流量喷嘴(按ASMEPTC6标准校验合格)测量主凝结水流量，流量测量管段安装在低加出口至除氧器入口之间的凝结水管道上，流量差压由两组互成180°的取压口双重取压。辅助流量测量：再热减温水流量、过热减温水流量、给泵密封水进水流量、给水泵小汽轮机进汽流量(由中压缸排汽供)及轴封系统泄漏量等辅助流量均采用标准孔板测量。试验测点的说明（续）主蒸汽、高压缸排汽、再热蒸汽、中压缸排汽及最终给水温度等重要测点采用双重测点。排汽压力采用网笼式探头测量，布置于凝汽器与排汽缸接口的喉部，每一排汽通道的探头个数不少于2个，但也不多于8个，应分布于整个排汽通道截面且尽可能处于每一等分面积的中心。测量仪表及方法电功率测量：应采用瓦特表或功率表测量，精度不低于0.1%。压力测量：应采用精度不低于0.1%的绝对压力及相对压力变送器测量，测量值经仪表零位、仪表校验值，大气压力及仪表位差修正(相对压力)。流量差压测量：应采用精度不低于0.1%差压变送器测量，测量值经仪表零位及仪表校验值修正。温度测量：应采用精度不低于0.4%的热电偶或铂电阻测量，补偿导线为精密级导线，冷端应作补偿，测量值经热电偶校验值修正。测量仪表及方法（续）数据采集：主机采用微型计算机，数据采集系统能够自动记录压力、差压、温度、电功率等值，并进行数据处理。储水箱水位变化量的测量：除氧器水箱、凝汽器热井等系统内储水容器水位变化用就地水位计人工读数，或从DCS中读数，标尺最小刻度为毫米。系统内明漏量的测量：漏出和漏入试验热力系统的无法隔离的明漏量，如凝结水泵和给水泵泄漏等用秒表和量筒人工测量。仪表的校验所有试验仪表在试验前均须经法定计量部门或法定计量传递部门校验，并具有有效的合格证书。试验前应校验的仪表如下：功率变送器压力、差压变送器热电偶/铂电阻主凝结水流量喷嘴试验的次数应在阀门全开或同一运行工况进行重复试验，以减小不确定度中的随机误差。试验应在阀点进行，以保证重复性试验能够在相同的条件下进行。不能在不改变阀门位置和不破坏隔离的情况下连续进行试验。负荷变化至少在15%以上。在负荷变化期间可补水、排污。同一工况点的两次试验，其修正后的热耗率相差应在0.25%以内。如超过0.25%，需进行附加试验。在继续试验前，应仔细检查试验仪器和试验方法，必须找到原因并消除。系统的隔离试验结果的精度取决于系统的隔离。系统隔离对全面试验和简化试验同等重要。如可能应将系统内外部的漏流量尽量隔离以消除测量误差。任何与设计所规定的热力循环无关的其他系统及进出流量都必需进行隔离，对在试验中无法隔离的流量应能够有办法进行测量。系统不明泄漏量不应超过额定负荷下主蒸汽流量的0.1%。系统的隔离（续）以下是典型的试验时必须隔离的系统和流量：主蒸汽、再热汽、抽汽系统各管道、阀门疏水主、再热蒸汽的高、低压大旁路及旁路减温水加热器疏水旁路、疏水直排凝汽器及危急疏水各加热器壳侧放水、放汽，水侧放水放气汽轮机辅助抽汽(厂用汽)水和蒸汽取样除氧器放水、溢流、排氧补水，化学加药锅炉连排、定排、吹灰、放汽、疏水系统的隔离（续）在机组正常投运后，应当进行一次详细的机组运行状况调研和系统流量平衡试验，检查和分析机组主、辅设备，运行参数和热力系统等是否满足试验要求，特别是热力系统阀门泄漏和不明漏泄量的情况，必要时应停机消缺。系统的隔离（续）制定《隔离清单》运行人员必须熟悉《系统隔离清单》中需隔离的阀门名称、编号和所在位置。完成阀门隔离操作后，试验人员在现场进行检查，试验各方并签字确认。试验时应隔离的阀门通常分三组：第一组：机组正常运行时可以长期隔离的阀门（如：汽机本体和各加热器疏放水、管道、阀门启动疏水，高、低压旁路等）。第二组：试验期间(通常为3-5天)可以暂时隔离的阀门（如：加热器危急疏水、凝结水、给水旁路等）。第三组：试验前必须隔离，试验后立即恢复的阀门（如：炉连续、定期排污、除氧器排氧门、凝结水补水门等）。试验时设备条件汽轮机、锅炉及辅助设备运行正常、稳定、无异常泄漏轴封系统运行良好真空系统严密性符合要求高压主汽调节阀能够调整在试验规定负荷的阀位上试验时系统条件试验热力系统应严格按照设计热平衡图所规定的热力循环运行并保持稳定。系统隔离符合试验要求。管道、阀门无异常泄漏，不明漏量损失不超过额定工况主蒸汽流量的0.1%。试验时运行条件主要运行参数尽可能达到设计值并保持稳定，其平均值偏差及波动值应在一定的范围内。凝汽器热井水位维持恒定，除氧器水箱水位稳定变化，无较大波动。各加热器水位正常、稳定。不投或尽量少投过热器减温水及再热器减温水，如果必须投减温水，则应保持减温水在试验持续时间内恒定。发电机氢冷系统的氢压及氢纯度调整在额定值。在试验进行中，除影响机组安全的因素外不得对机组设备及热力系统作任何操作。水位的变化趋势7607908208508809109409700.560.580.60.620.640.660.68时间(hh:mm)除氧器水位(mm)6506706907107307507707908108300.820.840.860.880.90.92时间(hh:mm)除氧器水位(mm)7357407457507557607657707757800.690.70.710.720.730.740.75时间(hh:mm)除氧器水位(mm)6406506606706806907007100.940.960.9811.02时间(hh:mm)除氧器水位(mm)主要运行参数允许偏差和允许波动运行参数试验工况平均值与设计值的允许偏差单个测量值与平均值之间的最大允许波动主蒸汽压力3%0.25%主蒸汽温度16℃4℃再热蒸汽温度16℃4℃再热器压力降50%/抽汽压力5%/抽汽流量5%/排汽压力2.5%1.0%最终给水温度6℃/电功率/0.25%功率因数/1.0%转速5%0.25%试验时仪表条件所有试验仪表校验合格，工作正常。测试系统安装及接线正确。数据采集系统设置正确，数据采集正常。观测频率和试验持续时间观测频率对于汽耗率或热耗率试验，从指示仪表观测读数取的功率值和主流量的差压值，其读数间隔不得大于1分钟。其它重要读数间隔不得大于5分钟。累计式表计和水位的读数间隔不大于10分钟。试验持续时间在每一负荷点至少应做持续2小时的稳定工况试验。尽管采用高速采集系统后，较短的稳定时间也可满足试验要求，但为了验证系统隔离情况，规程推荐试验至少2小时。有效的读数次数读数平均分散度对试验结果的不确定度影响不大于0.05％时所要求的读数次数。试验数据处理计算平均值（按工况相对稳定的一段连续记录时间进行）。对数据进行仪表校验值修正，对于压力测点还应包括零位、水柱高差、大气压力的修正。同一参数多重测点的测量值取算术平均值。人工记录的各储水容器水位变化量根据容器尺寸、记录时间和介质密度将其换算成当量流量。主流量根据喷嘴或孔板的校验数据利用规程推荐方法进行计算。试验结果计算系统不明泄漏量的分配主流量的计算(凝结水或给水流量)主蒸汽流量的计算再热蒸汽流量的计算热耗率的计算汽轮机缸效率的计算主、再热蒸汽流量的计算主蒸汽流量=给水流量+过热器减温水流量-系统不明漏量冷再热蒸汽流量=主蒸汽流量-高压门杆漏汽流量-高压缸前后轴封漏量-高压缸中的各段抽汽量热耗率的计算循环净吸热量：蒸汽在锅炉的总吸热量出力：发电机的输出功率，减去静态励磁的耗功发电机出力循环净吸热量热耗率再热机组热耗率计算公式fwmsfwcrhhrhcrhsspmsssprhsphrhr