燃气轮机的性能试验

1、第一节 燃气轮机的性能试验分析简单循环的热力过程，可以知道比功和热效率与温比、压比、压气机效率、透平效率、燃烧效率及部件压损的关系。我们可以用比功和热效率来集中反映燃气轮机的热力性能。然而在实际应用中，对于一台已安装好的燃气轮机，则是用输出功率和热耗率来考核它的热力性能，它们是通过性能试验得到的。一 、燃气轮机性能保证所谓性能保证是指买方为了购进的燃气轮机具有所要求的性能，要求卖方在合同中对其出售的设备性能提出保证值。通常它包括两个数据，即基本负载净出力和基本负载净热耗率。同时还要列出为了获得该保证值要求机组所处的环境条件和运行条件。有一个很重要的条件是燃气轮机应处在新的和清洁的状态下。在文件

2、gei41067d（用于ge重型燃气轮机的asme性能试验程序）中规定，若燃烧少于25h，则可认为设备是新的。鉴于这一规定很苛刻，对于一般机组在合同中对“新的”另作了规定，即燃烧少于500h或起动不超过10次，每次相当于50h。如果设备不是处在新的和清洁的状态下，则可采取适当措施，如进行压气机和透平的清洗，使其处在新的和清洁的状态下，但最终裁决归于卖方。买方则通过性能保证试验对卖方给出的性能保证数值进行考核。二、试验测点布置及参数的测量通常燃气轮机的热力性能试验是按iso314（1997年12月1日批准）amendment1的要求进行的。当燃气轮发电机组达到稳定运行状态时，进行各有关参数量的测

3、量，然后根据测得的结果进行计算和必要的修正，以获得在iso条件下机组的出力和热耗率的数据，并与合同保证的热力性能值进行比较，以判断燃气轮机在热力性能上是否合格。表181 试验条件下的主要运行参数最大允许波动范围燃气轮机发电机组的稳定运行状态见表181。如果各参数的变化均满足表181的要求，则认为燃气轮机发电机组的运行已达到了稳定状态。一般情况下，主要是看压气机的进口空气温度和透平的排气温度，不超过表181的标准，就认为燃气轮机发电机组的运行达到了稳定状态。或者当透平轮间温度在15min内温度变化不超过2.8/5°f时，即可以认为机组处于稳态工况下。同时要求机组在试验前应能可靠运行。由

4、于燃气轮机的性能受很多因素的影响，为了使实测性能能够同合同保证的性能进行比较，必须把实测性能数据修正到合同中所规定的保证条件，以计及各种因素的影响。为此，在试验过程中应记录充分的数据。一般说来，要求测量的参数有：（1）环境参数：大气压力、环境温度、相对湿度；（2）压气机参数：进气压降、排气压力、排气温度、压气机进口空气流量；（3）燃烧室参数：燃料温度、燃料流量、燃料的低位发热量、燃料行程基准；（4）透平参数：排气压降、透平排气温度、透平各级叶间温度；（5）发电机参数：发电机端输出功率、各相交流电压、各相交流电流、励磁电压、励磁电流、发电机功率因数及辅机功耗。当机组接入大型电力系统时，不要求测量

5、转速。输出功率的测量要求使用精度至少为0.5级的瓦特表。燃油流量的测量使用正排量或涡轮流量计，其精度也要达到0.5级。大气压力的测量使用水银气压计或膜盒气压表，要求读数最低精确到1pa。环境温度的测量可使用0.1分度的玻璃棒式水银温度计测量。进气压降和排气压降通常是利用液体玻璃管压力计去测量的。对于使用气体燃料的情形，其燃料流量可利用涡轮流量计或孔板去测量，其精度也要达到0.5级。一次性能试验的持续时间为30min。在该时间段内，每隔l0min取一次读数，由此一个试验点由4组仪器读数组成（取其平均值）。经验表明，超过半小时时间段所获得的燃气轮机的试验点易于感受进气温度的变化，从而影响机组的运行

6、特性，使试验准确度降低。三、燃气轮机性能修正曲线为了考核已安装并调试好的机组的性能，买方将按照合同的规定进行机组的性能保证试验。首先，燃料要与合同的规定一致。其次，燃气轮机发电机组所处的环境和运行条件要尽可能接近合同所规定的条件。然而，由于种种因素，进行性能保证试验时实际的环境和运行条件一般都会偏离合同所规定的条件，从而影响机组的性能。这就要求根据各个因素的影响对从试验测得的性能数据加上适当的修正系数。这些修正系数可由修正曲线查得。图181给出pg9171e型燃气轮机发电机组简单循环性能试验的修正曲线。图181（a）给出环境温度对基本负载下的机组出力、热耗量、排气流量和排气温度的修正系数曲线。

7、图181（b）给出大气压力和海拔对机组的出力与燃料消耗量的修正系数曲线（仅对出力有影响）。图181（c）给出非iso规定湿度条件的出力和热耗的修正系数曲线。表182 pg9171e型燃气轮机进气压降和排气压降的修正系数如果性能保证试验推迟进行，由于机组不是处在新的状态，性能将会降低。这时要使用图18l（d）曲线查得机组累计燃烧时间函数得不可恢复的性能降低系数（老化系数），对测得性能加上适当的老化系数。进气压降和排气压降的修正系数可按表182进行计算。应当指出，如果机组的型号不同，上述的修正曲线、修正系数亦不同。四、试验数据的修正整理（一）电功率的修正计算式为 （181）其中 =-5.88168

8、+2.544251og10（121+燃烧时间）/100式中 pgt 修正后的电功率（kw）；pgtt 试验实测电功率（kw）；pgtf 功率因素对功率的修正（制造厂提供曲线）；kpold 老化修正系数；kpde 透平排气压损对电功率的修正系数；kpp 大气压力修正系数；kpt 参考现场条件下，压气机进气温度对功率的修正系数；kptt 在试验进气温度下，压气机进气温度对功率的修正系数；kprh 参考现场条件下，大气湿度对功率的修正系数；kprrht 在试验大气湿度下，大气湿度对功率的修正系数。（二）热耗率的计算及修正1热耗量计算计算式为 qt=gfhu+cp（tftc） （182）式中 qt 热

9、耗量（kj/h）；gf 燃油流量（m3/h）； 燃油密度（kg/ m3）；hu 燃油低位热值（kj/kg）；cp 燃料的比热（kj/kg）；tf 燃料进入机组时的温度；tc iso条件下的大气温度。2热耗率hrgtt = qt/(pgtt - pgtf) （183） 3修正后的热耗率计算式为 hrgt=hrgtt×（1-khrold-khrde）× （184） 其中 khrold=-3.28348+1.40554log10（134+燃烧时间）/100式中hrgtt 修正前的热耗率（kj/kwh）；krold 老化修正系数；khrde 透平排气压损对热耗率的修正系数；khrt 参考现场条件下，压气机进气温度对热耗率的修正系数；khrtt 在试验进气温度下，压气机进气温