汽轮机热力性能试验技术培训

TPRI汽轮机热力性能试验技术培训西安热工研究院有限公司电站性能技术部姚啸林2009.3.26 宜昌TPRI一、汽轮机热力性能试验概述二、试验的仪器仪表及测量方法三、试验条件及试验步骤四、试验结果的计算五、联合循环电站性能测试简介六、机组热力性能分析TPRI一、汽轮机热力性能试验概述TPRI1.1 试验目的及类型n 新机考核鉴定试验受各发电公司、电厂委托对汽机制造厂保证值进行考核； 针对进口机组、国产新品牌、新型式机组的国家鉴定。指标： THA工况热耗率； TRL工况出力； TMCR工况出力等n 性能诊断试验测定额定工况、部分负荷工况下的热耗率和煤耗率，评估经济性水平，确定改进的方向。n 对比试验机组通流部分改造前后对比试验；机组大修前后性能试验。n 运行优化试验冷端优化试验；定滑压参数优化试验。TPRI试验目的不同 试验精度要求有差别 试验表计有差别。通常大修前后对比性试验要求相对较低，多用运行表计。考核试验、机组通流部分改造前后对比试验、缸效率鉴定试验涉及索赔问题，要求严格，多按 ASME PTC6标准进行，需要有完备的测点，试验工作量大，试验精度高。TPRI1.2汽轮机热力性能指标n 汽轮发电机组的热耗率n 汽轮发电机组的出力n 汽耗率n 蒸汽的流量、给水的流量n 汽轮机各缸的效率n 汽轮机各轴封泄漏量，系统各部分内、外漏情况，热力系统中工质在各处的参数等 TPRI1.3常用试验标准标 准 美国 ASMEPTC6国 际电 工委 员 会IEC A， B国 标GB8117-2008区别精度精度最高的 试验用最好的 仪 表HR不确定度全面性 试验 0.25%(湿蒸汽 0.37%)简 化 试验 0.34%(湿蒸汽 0.5%)A. 与 PTC6精度相当B. 精度差HR 不确定度：A： 0.3%B： 0.9 1.2%第一部分：方法 A大型凝汽式汽 轮 机高准确度 试验 ；第二部分：方法 B各种 类 型和容量的汽轮 机 宽 准确度 试验 ；第三部分：方法 C改造汽 轮 机的 热 力性能 验证试验 ；测量方法(1) 双重重要 测 点(2) 用最新，精度最高的 仪表(3) 主流量精度要求高，各种 测 量因素，偏差要减少到小于主流量的0.05%A. 高精度 仪 表，流量 测 量采用 喷 嘴或孔板B. 用 传统仪 表，流量 测 量同 A方法 A：等同采用 IEC 60953-1:1990；方法 B：等同采用 IEC 60953-2:1990；TPRI除此之外，还有： 德国 DIN标准， 英国 BS标准， 日本 JIS标准等。这些标准也偶有使用，多为涉及外方供货的项目。TPRITPRIASME PTC6 简介n 目的该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。n 范围ASME规程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 给水流量本课程中若未做专门说明，涉及的规程规定，皆为 ASME PTC6中相应内容。美国机械工程学会认为：用美国机械工程学会认为：用 ASME性能试验规程会得出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与最先进的工程技术相一致的，精度等级最高的结果TPRI1.4 汽轮机性能试验的两种方法n 全面性试验要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。 n 简化试验用少量的测量值而大量使用修正曲线进行修正计算，节省试验费用，但不确定度略有增大。TPRI1.5试验的组织和实施n 第一阶段：前期准备 收集资料 确定测点方案、编制试验大纲 随项目进度设计、安装试验测点n 四大管道测点n 中低压管道测点测点工作是试验的重要基础。TPRIn 第二阶段：试验条件确认，进行现场试验 对系统进行检查、摸底 现场安装测试系统 现场正式试验 对数据进行初步分析提前对系统进行检查，并安排消缺是极为必要的。TPRIn 第三阶段：计算分析，得出结论 试验结果的计算分析 编写试验报告好的报告应当有结果，也有分析。TPRI试验报告包括的内容n 前言n 技术规范及保证值n 试验目的n 试验工况n 试验标准及基准n 试验测点及仪器仪表n 试验概况n 数据处理及计算n 试验结果及分析n 结论 n 附件TPRI二、试验的仪器仪表及测量方法TPRI2.1试验的测点布置n 全面试验：主要测点有发电机电功率，主蒸汽压力和温度，高压缸排汽压力和温度，热再热蒸汽压力和温度，最终给水温度，中压缸排汽压力，低压缸进汽压力和温度，低压缸排汽压力，各加热器进汽压力和温度，各加热器进、出水温度和疏水温度，主凝结水流量，再热减温水流量，小汽轮机进汽流量和其他辅助流量等。 TPRIn 简化试验：与全面试验相比，取消了低压加热器的测点。如果使用给水流量做为主流量，则测点更少，除氧器和部分高加的一些测点也可以取消。 TPRI对于主要试验测点的说明n 对试验结果影响较大的重要测点，如主蒸汽、高压缸排汽、热再热蒸汽、低压缸进汽、最终给水、除氧器出水温度及低压缸排汽压力等采用多重测点布置。对试验结果起关键作用的数据，其测量应尽可能使用双重仪器。与使用单个仪器相比，取两个仪器测量结果的平均值可使测量不确定度大幅下降。 n 主流量测量：采用 ASME PTC6标准推荐的低 值喉部取压长径式流量喷嘴测量主凝结水流量， 该喷嘴按 ASME PTC6标准校验合格，流量测量管段安装于低加出口至除氧器入口之间的凝结水管道上，流量差压由两组取压孔双重取压。n 辅助流量测量： A、 B小汽机进汽流量， A、 B汽动给水泵中间抽头流量，部分轴封泄漏量等辅助流量采用标准节流孔板进行测量。n 低压缸排汽压力测量：排汽压力采用 ASME试验规程推荐的网笼式探头进行测量，网笼式探头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，应分步于整个排汽通道截面且尽可能处于每一等分面积的中心。TPRI600MW超临界机组测点布置示例TPRI1000MW超超临界机组测点布置示例TPRI2.2试验的仪器仪表n 电功率测量：采用精度不低于 0.1级的数字功率表测量发电机功率。功率表输出信号送至计算机进行自动采集，记录功率、功率因数、频率、各相电压、电流等参数。n 压力测量：采用精度不低于 0.1级的绝对压力变送器或表压变送器测量，并对试验数据进行相应的仪表校验值、大气压力、仪表位差等修正。n 流量差压测量：采用精度不低于 0.1级的差压变送器测量，测量值经仪表校验值修正。n 温度测量：采用 I级精度热电偶及 A级精度铂电阻测量；热电偶补偿导线为精密级导线，冷端在数据采集系统中进行自动补偿。测量值经仪表校验值修正。n 数据采集：示例：英国施伦伯杰公司生产的 0.02级 IMP分散式数据采集系统，配备便携式计算机，自动记录压力、差压、温度等测量值，并进行相应数据修正处理。n 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，试验前需要对 DCS读数进行核对。水位计标尺最小刻度为毫米。n 系统内明漏量测量：漏出和漏入热力系统的无法隔离的明漏量，如凝结水泵和给水泵的盘根泄漏量等，由试验人员采用容积法使用量筒和秒表测量。TPRIIMP分散式数据采集系统示意图 TPRI凝结水、给水流量测量n 准确测量主流量对试验结果的准确性至关重要，对于机组性能的长期监测也有重要意义。n PTC46建议使用 ASME PTC6推荐的低 值喉部取压喷嘴。n ASME PTC6对这种测量装置进行了详细说明。n 这种喷嘴的 值 ( d/D， d为流量喷嘴喉部直径， D为管道内径 )必须在 0.25和 0.50之间；流量管段应予以校验，流量管段由主元件和上下游管段组成，上游直管段长度最少为20倍管径，包括在节流件上游至少 16倍管径处安装的整流器。TPRI低 值喉部取压喷嘴带板式整流器的流量管段 TPRI低 值喉部取压喷嘴喉部取压流量喷嘴TPRI低 值喉部取压喷嘴整流器推荐选用由具有不均匀分布孔的多孔板式或管束式低压损整流器。整流器应采取可靠的方式牢固地固定在管道内。 具有不均匀分布孔的多孔板式或管束式整流器 TPRI 低 值喉部取压喷嘴：组装与安装 n 喷嘴流量管段的组装方式，有法兰组装的，也有焊接组装的 。n 基本的考虑是，必须确保在工作条件下，流量管段严密性良好，绝对不可以有泄漏现象；并且要能够较为方便地对喷嘴进行检查，尤其是对喷嘴内表面的检查 。n 对于用于压力相对较低的场合，例如用于测量凝结水流量、低压给水流量，流量管段的组装常采用法兰连接方式。当用于压力相对较高的场合，例如用于测量高压给水流量，流量元件安装在给水泵的下游，要承受高压，其法兰的设计必须满足相应规程的要求，确保安全和严密。n 为了避免通常启动前冲管对喷嘴造成的损坏，规程建议流量管段在冲管后安装。TPRI低 值喉部取压喷嘴：校验 n 低 值喉部取压喷嘴的校验对于使用该装置进行测量的准确性至关重要。n 需要对喷嘴及其前后直管段（包括整流器）进行整体校验。n 校验需要在认可的设施上进行，且与现场喷嘴安装情况相似。同样，雷诺数、水温和其它流动条件应尽可能接近试验条件。校验最好至少包含 20个覆盖大的雷诺数变化范围的点。所有四组取压孔都应予以校验。n 通过校验，对做为精密测量元件的喷嘴流量管段的设计制造水平进行检验，得到了相应的系数，将用于该喷嘴的流量计算。