燃气蒸汽联合循环性能考核试验介绍2006-11

1、主要内容主要内容联合循环机组性能考核试验项目联合循环机组性能考核试验项目试验标准（试验标准（ASMEASME和和ISOISO标准）标准）责任划分责任划分试验特点、注意事项和建议试验特点、注意事项和建议联合循环机组的典型配置联合循环机组的典型配置1GT+1ST+1HRSG+1GEN(1GT+1ST+1HRSG+1GEN(单轴单轴) )2GT+1ST+2HRSG+3GEN(2GT+1ST+2HRSG+3GEN(三轴三轴 2+1)2+1)单轴联合循环发电厂系统示意图单轴联合循环发电厂系统示意图GTHRSGGENST系统示意图系统示意图GT1STGT2HRSG1HRSG2联合循环机组性能考核内容联合循

2、环机组性能考核内容联合循环整体性能联合循环整体性能（罚款项目）（罚款项目）基本负荷下联合循环的出力基本负荷下联合循环的出力基本负荷下联合循环的热耗率基本负荷下联合循环的热耗率污染物排放（基本负荷和污染物排放（基本负荷和75%75%负荷下）负荷下）NOxNOx、COCO和和VOCVOC主辅机噪音主辅机噪音轴承座振动轴承座振动燃机的排气参数：压力（静压）、温度和流量燃机的排气参数：压力（静压）、温度和流量蒸汽轮机高压缸排汽参数：压力、温度和蒸汽轮机高压缸排汽参数：压力、温度和 流量流量余热锅炉出力余热锅炉出力 、汽水侧压降、汽水侧压降 、烟气阻力和热效率等、烟气阻力和热效率等 发电机漏氢发电机漏氢

3、其它性能试验项目其它性能试验项目性能保证条件下性能保证条件下75%75%负荷的热耗率负荷的热耗率简单循环下燃气轮机额定工况下的出力、热耗率简单循环下燃气轮机额定工况下的出力、热耗率 100%100%负荷冬季运行工况下联合循环出力和热耗率负荷冬季运行工况下联合循环出力和热耗率100%100%负荷夏季运行工况下联合循环出力和热耗率负荷夏季运行工况下联合循环出力和热耗率联合循环发电机组验收试验及试验标准联合循环发电机组验收试验及试验标准 试验分类试验分类: :燃机、汽机和余热锅炉联合试验燃机、汽机和余热锅炉联合试验整体性能整体性能燃机、汽机和余热锅炉单独试验燃机、汽机和余热锅炉单独试验设备性能设备性

4、能联合循环性能保证合同和设备联合循环性能保证合同和设备供货商供货商供货商类型：供货商类型：燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉为同一供货商；燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉为同一供货商；燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉为不同供货商；燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉为不同供货商； 燃气轮机和蒸汽轮机为同一供货商，余热锅炉为另燃气轮机和蒸汽轮机为同一供货商，余热锅炉为另一供货商一供货商性能考核方法：性能考核方法：首先采用首先采用ASME PTC46 ASME PTC46 或或ISO 2314/ADM.1ISO 2314/ADM.1对整体进对整体进行考核。如果整体性能不能满足要求，再根据行考核。如果整体性能不能满足要求

5、，再根据供货供货商情况分设备进行考核来进一步分清责任归属。商情况分设备进行考核来进一步分清责任归属。试验标准试验标准联合循环整体考核试验联合循环整体考核试验(1) (1) 美国标准：美国标准：ASME PTC46-1996 ASME PTC46-1996 全厂性能试验规程全厂性能试验规程(2) (2) 国际标准：国际标准：ISO 2314:1989/AMD.1:1997 ISO 2314:1989/AMD.1:1997 联合循环电站联合循环电站验收试验规程验收试验规程燃机、汽机和余热锅炉单独试验燃机、汽机和余热锅炉单独试验燃机燃机: ASME PTC 22-1997 : ASME PTC 22

6、-1997 或或ISO 2314:1989 ISO 2314:1989 汽机汽机: ASME PTC 6-1996 : ASME PTC 6-1996 或或 IEC 60953-1:1990IEC 60953-1:1990 ASME PTC 6.2-2003(ASME PTC 6.2-2003(新标准，联合循环汽轮机）新标准，联合循环汽轮机）余热锅炉余热锅炉: : ASME PTC4.4-1981ASME PTC4.4-1981（新版本（新版本20032003）其它试验标准其它试验标准l燃料气流量测量标准燃料气流量测量标准AGA (American Gas AssociationAGA (Am

7、erican Gas Association）标准）标准AGA Report No. 3 AGA Report No. 3 流量孔板测量流量孔板测量AGA Report No. 7 AGA Report No. 7 涡轮流量计涡轮流量计AGA Report No. 8 AGA Report No. 8 燃气压缩系数计算燃气压缩系数计算l燃料气分析和热值等计算燃料气分析和热值等计算ASTM ASTM 标准标准D1945 D1945 采用气体采用气体色谱法色谱法的天然气成分分析的天然气成分分析ISO ISO 标准标准ISO 6976 ISO 6976 天然气热值、密度、相对密度等计算天然气热值、密

8、度、相对密度等计算整机考核试验标准：整机考核试验标准：ASME PTC46-1996ASME PTC46-1996目的目的: :确定热力发电系统的确定热力发电系统的整体性能整体性能试验方法和程序试验方法和程序修正后的（净）功率修正后的（净）功率; ;修正后的（净）热耗率（热效率）修正后的（净）热耗率（热效率）; ;修正后的输入热量修正后的输入热量. .主要特点主要特点: :适用范围非常广适用范围非常广( (各种热力发电系统各种热力发电系统); );测量量少测量量少; ;修正计算方法修正计算方法可由计算机热平衡计算程序生成修正系数；可由计算机热平衡计算程序生成修正系数；不能得到燃机排气量等内部重

9、要性能参数。不能得到燃机排气量等内部重要性能参数。例例: CCGT- ASME PTC46 试验边界试验边界燃料：流量低位热值（取样）压力温度冷却水入口：流量和温度空气：压力温度相对湿度功率输出转速功率因素边界上的重要测量点GTSTGENHRSG设计参考条件设计参考条件(某电厂某电厂) l冷却水冷却水:温度=32 流量24970m3/hl其它其它:HRSG 排污量0，补给水量=0l燃料燃料设计燃料气成分LHV=49291 kJ/kgl空气空气:压力=999.2 kPa温度=27.3 湿度=81.4%l功率输出功率输出频率(转速)=50 HZ功率因素=0.85ISO 基准大气压力： 1.0132

10、5bar 大气温度： 15 大气湿度： 60联合循环设备试验毛热耗率联合循环设备试验毛热耗率联合循环设备毛输出功率联合循环设备毛输出功率( (GPOtGPOt ) )GPOt = GPOm PEXGPOt = GPOm PEX式中：式中：GPOmGPOm = = 发电机端测量出的输出功率，发电机端测量出的输出功率，kWkWPEXPEX = = 励磁功率，励磁功率，kWkW联合循环试验热耗量联合循环试验热耗量(GHCt )(GHCt )GHCt = GHCGHCt = GHC + Wf + Wf Hf + Q Hf + Q 式中：式中： GHC GHC 燃气输入热量燃气输入热量 = Wf = W

11、f LHV LHV Wf Wf 燃气流量，燃气流量，kg/hkg/h LHV LHV 燃气低位热值，燃气低位热值，kJ/kg kJ/kg （一般（一般1515为基准温度）为基准温度）Hf Hf 试验温度下燃气热焓，试验温度下燃气热焓，kJ/kgkJ/kg（1515时为时为0 0）Q Q 试验时，由外界加热燃气的热量，试验时，由外界加热燃气的热量，kJ/h(=0)kJ/h(=0)联合循环设备试验毛热耗率联合循环设备试验毛热耗率(GHRt )(GHRt )GHRtGHRt = = GHCt / GPOt GHCt / GPOt 功率修正系数功率修正系数(ASME PTC 46-1996)(ASME

12、 PTC 46-1996)修正后联合循环输出功率GPOc = (GPOt GPOc = (GPOt 2 2 5B1 5B1 5B2) 5B2) * * 1 1* * 2 2* * 3 3* * 4 4* * 5 5* * 6 6式中式中: : GPOt GPOt = =联合循环设备毛输出功率，联合循环设备毛输出功率，kWkW2 2 = = 发电机功率因数功率加法修正量发电机功率因数功率加法修正量5B1 5B1 = = 冷却水温度偏离设计值功率加法修正冷却水温度偏离设计值功率加法修正5B2 5B2 = = 冷却水流量偏离设计值功率加法修正冷却水流量偏离设计值功率加法修正1 1 = = 压气机进口

13、温度压气机进口温度( (大气温度）偏离设计值功率修正系数大气温度）偏离设计值功率修正系数2 2 = = 压气机进口压力（大气压力）偏离设计值功率修正系数压气机进口压力（大气压力）偏离设计值功率修正系数3 3 = = 压气机进口相对湿度偏离设计值功率修正系数压气机进口相对湿度偏离设计值功率修正系数4 4 = = 燃气成分偏离设计值功率修正系数。燃气成分偏离设计值功率修正系数。5 5 = = 发电机频率（转速）偏离设计值功率修正系数发电机频率（转速）偏离设计值功率修正系数6 6 = = 试验时自首次点火的累计实际运行小时数（试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOHAOH）或等效运行）或等效运行

14、小时（小时（EOHEOH）超出合同规定的运行小时数的功率修正系数。）超出合同规定的运行小时数的功率修正系数。热耗量修正系数热耗量修正系数(ASME PTC 46-1996)(ASME PTC 46-1996)修正后联合循环热耗量修正后联合循环热耗量 GHCc = GHCt GHCc = GHCt * *1 1* *2 2* *3 3* *4 4* *5 5* *6 6式中：式中： GHCt = GHCt = 联合循环试验热耗量，联合循环试验热耗量，kJ/hkJ/h 1 1 = =压气机进口温度（大气温度）偏离设计值的热耗量修正系数压气机进口温度（大气温度）偏离设计值的热耗量修正系数2 =2 =

15、压气机进口压力（大气压力）偏离设计值的热耗量修正系数压气机进口压力（大气压力）偏离设计值的热耗量修正系数3 =3 =压气机进口相对湿度偏离设计值的热耗量修正系数压气机进口相对湿度偏离设计值的热耗量修正系数4 =4 =燃气成分偏离设计值的热耗量修正系数燃气成分偏离设计值的热耗量修正系数5 5 = =发电机频率偏离设计值的热耗量修正系数发电机频率偏离设计值的热耗量修正系数6 6 = =试验时自首次点火的累计实际运行小时数（试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOHAOH）或等效运行小时）或等效运行小时（EOHEOH）超出合同规定的运行小时数，热耗量修正系数。）超出合同规定的运行小时数，热耗量修正

16、系数。整机试验标准：整机试验标准： ISO 2314:1989/AMD.1:1997 ISO 2314:1989/AMD.1:1997目的目的: :专门用于联合循环发电系统的性能试验方法和程序专门用于联合循环发电系统的性能试验方法和程序将试验的功率和热耗率将试验的功率和热耗率( (效率效率) )修正到合同规定的边界修正到合同规定的边界特点特点: :适用范围适用范围联合循环发电系统联合循环发电系统; ;测量量较多，有大量的内部测量测量量较多，有大量的内部测量; ;修正计算方法修正计算方法制造厂提供修正曲线（整体、燃机和汽制造厂提供修正曲线（整体、燃机和汽轮机轮机) )可以得到燃机排气量、排气焓和

17、分设备效率等内部性能可以得到燃机排气量、排气焓和分设备效率等内部性能参数参数例例2: ISO 2314:1989/AMD.1:1997ISO 2314:1989/AMD.1:1997重要测量点重要测量点排烟温度取样HPIPLP压力温度压力温度压力温度压力温度流量压力温度流量压力温度流量压力温度LHV（取样）压力温度流量压力温度湿度压力温度压力温度温度流量温度功率转速功率因素压力压力温度流量测点布置图实例测点布置图实例ISO 2314:1989/AMD.1:1997ISO 2314:1989/AMD.1:1997计算方法计算方法修正后联合循环输出功率修正后联合循环输出功率GPOc = GPOt

18、GPOc = GPOt * * k1 k1* * k2 k2* * k3 k3* * k4 k4* * k5 k5* * k6 k6* * k7 k7* * k8 k8* * k9 k9式中式中: :GPOt GPOt = = 联合循环设备毛输出功率，联合循环设备毛输出功率，kWkWk1k1 = = 压气机进口温度偏离设计值的功率修正系数压气机进口温度偏离设计值的功率修正系数k2k2 = = 压气机进口压力偏离设计值的功率修正系数压气机进口压力偏离设计值的功率修正系数k3k3 = = 压气机进口相对湿度偏离设计值的功率修正系数压气机进口相对湿度偏离设计值的功率修正系数k4k4 = = 燃气成分

19、偏离设计值的功率修正系数。燃气成分偏离设计值的功率修正系数。k5k5 = = 发电机频率偏离设计值的功率修正系数发电机频率偏离设计值的功率修正系数k6k6 = = 试验时自首次点火的累计实际运行小时数（试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOHAOH）超出合）超出合 同规定的运行小时数功率修正系数。同规定的运行小时数功率修正系数。 k7k7 = =发电机功率因数功率修正系数发电机功率因数功率修正系数k8k8 = = 冷却水温度偏离设计值功率修正系数冷却水温度偏离设计值功率修正系数k9k9 = = 冷却水流量偏离设计值功率修正系数冷却水流量偏离设计值功率修正系数ISO 2314:1989/AM

20、D.1:1997ISO 2314:1989/AMD.1:1997计算方法计算方法修正后联合循环热耗量修正后联合循环热耗量GHCc = GHCt GHCc = GHCt * * C1 C1* * C2 C2* * C3 C3* * C4 C4* * C5 C5* * C6 C6* * C7 C7* * C8 C8* * C9 C9式中式中: : GHCt GHCt = = 联合循环试验热耗量联合循环试验热耗量，kJ/hkJ/hC1C1 = = 压气机进口温度偏离设计值热耗量修正系数压气机进口温度偏离设计值热耗量修正系数C2C2 = = 压气机进口压力偏离设计值热耗量修正系数压气机进口压力偏离设计

21、值热耗量修正系数C3C3 = = 压气机进口相对湿度偏离设计值热耗量修正系数压气机进口相对湿度偏离设计值热耗量修正系数C4C4 = = 燃气成分偏离设计值热耗量修正系数燃气成分偏离设计值热耗量修正系数C5C5 = = 发电机频率偏离设计值热耗量修正系数发电机频率偏离设计值热耗量修正系数C6C6 = = 试验时自首次点火的累计实际运行小时数（试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOHAOH）超出合同规）超出合同规 定的运行小时数热耗量修正系数定的运行小时数热耗量修正系数C7C7 = = 发电机功率因数热耗量修正系数发电机功率因数热耗量修正系数C8C8 = = 冷却水温度偏离设计值热耗量修正系数

22、冷却水温度偏离设计值热耗量修正系数C9C9 = = 冷却水流量偏离设计值热耗量修正系数冷却水流量偏离设计值热耗量修正系数修正后联合循环整体性能计算修正后联合循环整体性能计算修正后联合循环输出功率修正后联合循环输出功率GPOcGPOc修正后联合循环热耗量修正后联合循环热耗量GHCcGHCc修正后联合循环修正后联合循环毛热耗率毛热耗率GHRcGHRc = = GHCcGHCc / GPOc / GPOc分设备性能试验分设备性能试验分别进行燃机、汽机和余热锅炉试验：分别进行燃机、汽机和余热锅炉试验：（热工院建议测点与整体试验同时考虑，试验可与整体试验（热工院建议测点与整体试验同时考虑，试验可与整体试

23、验同时进行）同时进行）修正到修正到设计设计/ /规定的边界条件规定的边界条件下下燃机的性能燃机的性能汽机的性能汽机的性能余热锅炉性能余热锅炉性能燃机边界条件燃机边界条件空气：空气：燃料：燃料：燃气成分压力温度转速功率因素压气机压气机燃烧室燃烧室燃机燃机累计实际运行小时数输出输出大气压力大气温度相对湿度排气：排气：压力燃机输出功率修正燃机输出功率修正修正后燃机输出功率修正后燃机输出功率GPOgtc = GPOgtt GPOgtc = GPOgtt * * k1 k1* * k2 k2* * k3 k3* * k4 k4* * k5 k5* * k6 k6* * k7 k7 * * k8 k8式中

24、式中: :GPOgtt GPOgtt = =燃机毛输出功率，燃机毛输出功率，kWkWk1k1 = = 压气机进口温度偏离设计值而造成的燃机功率修正系数压气机进口温度偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k2k2 = = 压气机进口压力偏离设计值而造成的燃机功率修正系数压气机进口压力偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k3k3 = = 压气机进口相对湿度偏离设计值而造成的燃机功率修正系数压气机进口相对湿度偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k4k4 = = 发电机功率因数造成的燃机功率修正系数发电机功率因数造成的燃机功率修正系数k5k5 = = 燃气成分偏离设计值而造成的燃机功率修正系数。燃气成分偏离设

25、计值而造成的燃机功率修正系数。k6k6 = = 发电机频率偏离设计值而造成的燃机功率修正系数发电机频率偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k7k7 = = 燃机排气压损偏离设计值而造成的燃机功率修正系数燃机排气压损偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k8k8 = = 试验时自首次点火的累计实际运行小时数（试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOHAOH） 超出合同规定的运行小时数，造成的燃机功率修正系数。超出合同规定的运行小时数，造成的燃机功率修正系数。 汽机边界条件汽机边界条件燃料：燃料：燃气成分流量冷却水入口：冷却水入口：温度流量空气：空气：压力温度相对湿度功率输出功率输出转速功率因素边界上

26、的重要测量点边界上的重要测量点GTSTGEN累计实际运行小时数汽水：汽水：压力、温度和流量HRSG汽机输出功率修正汽机输出功率修正修正后汽机输出功率修正后汽机输出功率GPOstc = GPOstt GPOstc = GPOstt * * k1 k1* * k2 k2* * * * * * 式中式中: :GPOstt GPOstt = =试验测量的汽机输出功率，试验测量的汽机输出功率，kWkWk1k1 ，k2k2，. = = 各种边界条件偏离设计值对汽机功各种边界条件偏离设计值对汽机功率的修正系数，参见率的修正系数，参见ASME PTC6.2ASME PTC6.2 余热锅炉余热锅炉: ASME

27、PTC4.4: ASME PTC4.4进口烟气进口烟气压力温度燃机排气燃机排气出口烟气出口烟气温度取样HP,IP流量辅机耗功主凝水主凝水压力、温度和流量高、中和低压蒸汽高、中和低压蒸汽压力、温度散热损失冷再热蒸汽冷再热蒸汽压力、温度环境：环境：大气压力大气温度相对湿度余热锅炉效率计算余热锅炉效率计算余热锅炉效率按照正平衡或反平衡方法计算余热锅炉效率按照正平衡或反平衡方法计算反平衡方法：反平衡方法：1 1 Q QL L / /QinQin式中：式中： 余热锅炉效率余热锅炉效率QLQL 总的热损失，主要是排烟热损失和散热损失总的热损失，主要是排烟热损失和散热损失QinQin 总的输入热量总的输入热

28、量燃机排烟流量和余热锅炉进出口烟气焓，通过余热锅炉热平衡燃机排烟流量和余热锅炉进出口烟气焓，通过余热锅炉热平衡法计算；法计算；余热锅炉散热损失，根据规程推荐的曲线或试验各方事先商定余热锅炉散热损失，根据规程推荐的曲线或试验各方事先商定好的曲线查出或测量得到；好的曲线查出或测量得到；余热锅炉有用能输出由测量的蒸汽压力、温度和流量得到。余热锅炉有用能输出由测量的蒸汽压力、温度和流量得到。责任划分责任划分对于燃气轮机和蒸汽轮机为同一供货商，余热锅炉为另一供货商情况：对于燃气轮机和蒸汽轮机为同一供货商，余热锅炉为另一供货商情况：划分方法：划分方法：1 1）联合循环整体性能修正到设计条件下：采用）联合循

29、环整体性能修正到设计条件下：采用ASME PTC46ASME PTC462 2）燃机性能修正到设计条件下；采用）燃机性能修正到设计条件下；采用ASME PTC22ASME PTC22或或ISO2314-1989ISO2314-19893 3）根据上述标准，计算燃机排气流量，并修正到设计边界条件下，得到）根据上述标准，计算燃机排气流量，并修正到设计边界条件下，得到修正后的燃机排气流量、温度和焓；修正后的燃机排气流量、温度和焓；4 4）计算修正后的燃机排气流量、温度和焓对联合循环整体性能的影响；）计算修正后的燃机排气流量、温度和焓对联合循环整体性能的影响；5 5）汽轮机性能修正到设计条件下；采用）

30、汽轮机性能修正到设计条件下；采用ASME PTC6.2;ASME PTC6.2;6 6）综合考虑上面）综合考虑上面 2 2）、）、4 4）和）和5 5）项，得到）项，得到燃气轮机和蒸汽轮机部分（动燃气轮机和蒸汽轮机部分（动力岛）力岛）的性能指标。的性能指标。7 7）余热锅炉的性能修正到设计条件下：采用）余热锅炉的性能修正到设计条件下：采用ASME PTC4.4ASME PTC4.4，得到，得到余热锅余热锅炉炉的性能指标。的性能指标。联合循环机组试验的特点和注意事项联合循环机组试验的特点和注意事项需要将试验条件控制在试验各方同意的范围之内，避免需要将试验条件控制在试验各方同意的范围之内，避免燃气轮机在远离设计或规定条件下运行（如温控曲线的燃气轮机在远离设计或规定条件下运行（如温控曲线的确认）；确认）；试验前很多工作需要各方协商完成，并达成一致