汽轮机组热耗率分析及实时计算
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(3) 机组运行参数 。运行参数可以分为可控与不 可控 2 类 。可控参数 (如主蒸汽温度 、压力 、真空等) 是 否在该工况最优运行参数下运行等 。
(4) 一些旁通阀 、疏水阀是否存在严重泄漏等 。
2 机组性能试验与性能实时计算
汽轮机组的热耗率是通过热力性能试验后计算得
到的 。热力性能试验的目的是要知道汽轮机组实际运
1 6 热力发电·2003 (5)
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
研究论文
率增加值 。C 为总的试验工况参数修正系数 ,即 :
C=
1
+
Δqt
qn
·1
p0
+
Δqt
qn
·1
t0
+
Δqt
假定汽轮机通流部分叶片没有发生腐蚀 、结垢 、断
裂等情况 , 额定 (设计) 工况时 C = D0·pl- 1 为定值 , 通
过热力性能试验对其进行修正 。这样式 (7) 为 :
D01 = C·p11
(8)
在实际使用时 ,还需用调节级后温度及负荷进行修
正 。这样 ,在正常运行工况范围内 (不包括机组的起 、停
1 额定工况热耗率的影响因素
汽轮机组额定工况热耗率定义 :
q = D0 ( h0 -
hfw) + Drh hrh Pel
Drc hrc
(1)
式中 : D0 为主蒸汽流量 ; h0 为主蒸汽焓值 ; hfw为锅炉
给水焓值 ; Drh为再热蒸汽管道热段流量 ; hrh为再热蒸
汽热端焓值 ; Drc为再热蒸汽管道冷段流量 ; hrc为再热
定 ,所以需要迭代计算 。此方法的不足之处是其他参
数测量误差会累计在排汽焓值上 , 并且影响迭代计算
的收敛性 。
(2) 外推法 根据再热蒸汽入口状态点和在过热
区的各抽汽口的状态点连线的变化规律 , 外推到湿蒸 汽区 ,得到湿蒸汽区的各抽汽焓值及排汽焓值 。此方 法概念简单 、计算方便 ,但也有明显的不足之处 :1) 由 于在再热蒸汽入口之后 , 处在过热蒸汽区的抽汽口较 少 ,使得参与拟合的点数较少 , 精度较差 。2) 过程线 外推 ,即过程线斜率不变 , 也就是级的相对内效率不
3. 5 热耗率实时计算周期 为了能实时了解汽轮机组的运行情况 , 往往希望
热耗率实时计算周期短一些 ,但计算周期不能过短 , 这 是由于整个汽轮机组系统存在较大热惯性和热滞后现 象 ,且计算周期过短会使机组因负荷变动造成的过渡 过程和扰动引起参数波动 , 影响实时计算的准确性 。 计算周期过长 ,会失去计算的实时性 ,且过长时间的参 数平均也会失去计算的真实性 。实际运行情况表明 , 以 (5～8) min 的参数平均值计算 1 次热耗率实时值较 为合理 。
(2) 通过测量调节级后 (监视段) 压力 , 利用 Flugel 公式计算主蒸汽流量并作适当修正 , 则变工况运行时 主蒸汽流量为 :
D01
=
D0
p11 p1
(7)
式中 : D0 为额定 (设计) 工况时的主蒸汽流量 ; p1 为额
定 (设计) 工况时的调节级后压力 ; p11为变工况运行时
的调节级后压力 。
研究论文
其压力和温度不再是相互独立参数 , 且又不具备对汽 轮机内蒸汽湿度实用的在线测量手段 。末级排汽焓在
机组系统热平衡计算 、汽轮机低压缸效率等计算中 , 又
是一个非常重要的参数 。汽轮机末级排汽焓的实时计
算方法归纳为以下几种 。
(1) 能量平衡法 由下式表达 :
Pel = ( D0 h0 + Drh hrh - Drc hrc -
3. 1 主蒸汽流量 从式 (1) 可以看出主蒸汽流量的测量或计算精度 ,
对热耗率的影响成正比关系 , 即 1 %的流量误差直接 影响机组热耗率 1 % , 因此对主蒸汽流量的计量精度 要求很高 。由于蒸汽的可压缩性 , 如果采用标准节流 孔板 ,测量其差压值换算成流量 ,再进行蒸汽密度修正 的方法 ,其精度较低 。并且 ,随着汽轮机组容量增大和 初参数提高 ,在主蒸汽管道上加装节流孔板 ,会增加额
∑Dj hj - Dc hc)ηmηel
(9)
式中 : Dj 、hj 为各抽汽流量 、焓值 ; Dc 、hc 为排汽流量 、 焓值 ;ηm 、ηel为机械 、发电机效率 。
如果各抽汽参数都为过热蒸汽 ,由式 (9) 可以方便 地计算出排汽焓值 。但实际上有几个低压抽汽参数已
进入湿蒸汽区 ,其焓值也不能用抽汽压力和温度来确
工况) ,主蒸汽流量可以满足热耗率实时计算的需要 。
3. 2 再热蒸汽流量 再热蒸汽流量是通过回热系统热平衡计算求得 。
利用进入各高加的抽汽压力 、温度和进 、出高加的给水 压力 、温度与流量 , 通过回热系统热平衡计算 , 求得高 压缸各级抽汽流量 。这样 , 再热蒸汽管道冷段流量即 高压缸排汽流量 , 为主蒸汽流量减去高压缸各级抽汽 量 ,再热蒸汽管道热段流量为再热蒸汽管道冷段流量 加上再热器减温水喷水量 。
反映了机组运行管理水平 。各可控参数值也是随机组
负荷变化的 ,若机组在额定功率附近运行 , 各参数应达
设计值;当机组运行工况严重偏离额定功率时 , 各参数
值应根据详细热力计算或热力性能试验确定[1,2] 。
3 影响热耗率实时计算准确性因素
在分析了机组热耗率的影响因素后 , 重点对影响 机组热耗率实时计算准确性的因素进行分析 。
行性能 , 如对刚投产的新机组 , 要做性能考核试验 , 来 检验机组是否达到制造厂家在技术合同上保证的热耗
率 ;对机组大修前 、后也要进行常规热力性能试验 , 来 检验大修的质量 。此时需要消除运行方式 、运行参数
对热耗率的影响 , 采取高精度测试仪表及严格的系统
隔离措施 ,计算不明泄漏量 ,确保性能试验精度 。
qt = qn +Δqt
(2)
qn
=
1
qt
+
Δqt
qn
=
qt C
(3)
式中 : qt 为试验工况参数下的机组热耗率 ; qn 为把试 验工况参数修正到额定工况参数后的机组热耗率 ;Δqt
为由于试验工况参数偏离额定工况参数使得机组热耗
收稿日期 : 2002 10 21
作者简介 : 盛德仁 (1960 ) ,男 ,浙江大学电厂热能动力及自动化研究所 ,副教授 ,从事发电厂在线性能监测 、机组优化运行等方面的教学与研 究工作 。
qn
·
Δpr
1 +Δqt ·1 +Δqt ·1 +Δqt
(4)
qn tr
qn tfw
qn pc
式 (4) 表示可控参数 (主蒸汽压力 p0 、主蒸汽温度 t0 、再热蒸汽压损Δpr 、再热蒸汽温度 tr 、给水温度 tfw 、
真空 pc) 偏离额定工况参数引起机组热耗率变化的修 正系数 。这些修正系数可以用制造厂家提供的参数修
4 结 论
(1) 影响汽轮机组热耗率指标的因素主要有机组 的本身性能 、运行方式 、运行参数及测量数据的不确定 度 ,因此不仅要求采用新技术 、新设备 , 更要加强机组 运行的科学管理 。
(2) 机组热耗率实时计算与热力性能试验 , 从目 的到方法有其共同点 , 也有很多不同之处 。热力性能 试验的目的是检验机组的设计 、制造质量 ,机组热耗率 实时计算的目的是更科学地指导机组的运行和管理 。
研究论文
汽轮机组热耗率分析及实时计算
盛德仁 ,李 蔚 ,陈坚红 ,任浩仁
(浙江大学 ,浙江 杭州 310027)
[ 摘 要 ] 归纳分析了影响汽轮机组热耗率的因素 ,比较性能实时计算与热力性能试验的异同点 ,重点对 影响热耗率实时计算准确性的主要因素及主要参数进行了分析 ,为发电厂实施发电成本实时核算体系 ,提 供理论分析基础 。
[ 关键词 ] 热力性能 ;热耗率 ;实时计算 ;汽轮机性能试验
[ 中图分类号 ] TK262 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]1002 3364 (2003) 05 0016 03
能源工业是国民经济的基础产业 ,是实现现代化 的物质基础 。汽轮发电机组是实现电能转换技术的重 要设备 ,又是消耗一次能源的大户 。我国火力发电厂 平均供电煤耗率为 408 g/ (kW·h) ,比世界发达国家同 类指标高出 50 g/ (kW·h) 以上 ,这表明我国火电机组的 节能潜力巨大 。汽轮机组的热耗率是衡量火电机组设 计 、制造 、安装 、调试 、运行管理等环节的综合技术指 标 。降低机组的热耗率在建立发电厂安全 、经济 、稳 定 、可靠的运行系统以及在电力市场化 ,竞价上网的成 本核算体系中有重要的指导作用 。
3. 3 汽轮机末级排汽焓值 在汽轮机热耗率实时计算中 , 实时确定汽轮机末
级排汽焓值一直是一个难题 ,原因是处于湿蒸汽区时 ,
热力发电·2003 (5) 1 7
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
参数修正系数 。
运行工况下热耗率值是随着机组负荷 、设备完好状
况及参数变化的。1 台机组投产后在一定的运行周期
内 ,只要机组设备结构不发生改变 , 以及未发生机组损
伤等情况 ,机组的设计性能基本维持不变 。若机组运行
方式没有改变 ,则机组设计热耗率值之差 ,就
变 。实际情况热力过程处于湿蒸汽区后 , 由于湿蒸汽
损失及末级余速损失的存在 , 级的相对内效率要明显
降低 ,热力过程线斜率相对要平缓一些 。
(3) 外推 能量平衡法 先由外推法确定处于湿
蒸汽区的抽汽及排汽焓值 , 再进行系统能量平衡迭代 计算 。此方法具有迭代收敛快 、累计测量误差小的优
(4) 一些旁通阀 、疏水阀是否存在严重泄漏等 。
2 机组性能试验与性能实时计算
汽轮机组的热耗率是通过热力性能试验后计算得
到的 。热力性能试验的目的是要知道汽轮机组实际运
1 6 热力发电·2003 (5)
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
研究论文
率增加值 。C 为总的试验工况参数修正系数 ,即 :
C=
1
+
Δqt
qn
·1
p0
+
Δqt
qn
·1
t0
+
Δqt
假定汽轮机通流部分叶片没有发生腐蚀 、结垢 、断
裂等情况 , 额定 (设计) 工况时 C = D0·pl- 1 为定值 , 通
过热力性能试验对其进行修正 。这样式 (7) 为 :
D01 = C·p11
(8)
在实际使用时 ,还需用调节级后温度及负荷进行修
正 。这样 ,在正常运行工况范围内 (不包括机组的起 、停
1 额定工况热耗率的影响因素
汽轮机组额定工况热耗率定义 :
q = D0 ( h0 -
hfw) + Drh hrh Pel
Drc hrc
(1)
式中 : D0 为主蒸汽流量 ; h0 为主蒸汽焓值 ; hfw为锅炉
给水焓值 ; Drh为再热蒸汽管道热段流量 ; hrh为再热蒸
汽热端焓值 ; Drc为再热蒸汽管道冷段流量 ; hrc为再热
定 ,所以需要迭代计算 。此方法的不足之处是其他参
数测量误差会累计在排汽焓值上 , 并且影响迭代计算
的收敛性 。
(2) 外推法 根据再热蒸汽入口状态点和在过热
区的各抽汽口的状态点连线的变化规律 , 外推到湿蒸 汽区 ,得到湿蒸汽区的各抽汽焓值及排汽焓值 。此方 法概念简单 、计算方便 ,但也有明显的不足之处 :1) 由 于在再热蒸汽入口之后 , 处在过热蒸汽区的抽汽口较 少 ,使得参与拟合的点数较少 , 精度较差 。2) 过程线 外推 ,即过程线斜率不变 , 也就是级的相对内效率不
3. 5 热耗率实时计算周期 为了能实时了解汽轮机组的运行情况 , 往往希望
热耗率实时计算周期短一些 ,但计算周期不能过短 , 这 是由于整个汽轮机组系统存在较大热惯性和热滞后现 象 ,且计算周期过短会使机组因负荷变动造成的过渡 过程和扰动引起参数波动 , 影响实时计算的准确性 。 计算周期过长 ,会失去计算的实时性 ,且过长时间的参 数平均也会失去计算的真实性 。实际运行情况表明 , 以 (5～8) min 的参数平均值计算 1 次热耗率实时值较 为合理 。
(2) 通过测量调节级后 (监视段) 压力 , 利用 Flugel 公式计算主蒸汽流量并作适当修正 , 则变工况运行时 主蒸汽流量为 :
D01
=
D0
p11 p1
(7)
式中 : D0 为额定 (设计) 工况时的主蒸汽流量 ; p1 为额
定 (设计) 工况时的调节级后压力 ; p11为变工况运行时
的调节级后压力 。
研究论文
其压力和温度不再是相互独立参数 , 且又不具备对汽 轮机内蒸汽湿度实用的在线测量手段 。末级排汽焓在
机组系统热平衡计算 、汽轮机低压缸效率等计算中 , 又
是一个非常重要的参数 。汽轮机末级排汽焓的实时计
算方法归纳为以下几种 。
(1) 能量平衡法 由下式表达 :
Pel = ( D0 h0 + Drh hrh - Drc hrc -
3. 1 主蒸汽流量 从式 (1) 可以看出主蒸汽流量的测量或计算精度 ,
对热耗率的影响成正比关系 , 即 1 %的流量误差直接 影响机组热耗率 1 % , 因此对主蒸汽流量的计量精度 要求很高 。由于蒸汽的可压缩性 , 如果采用标准节流 孔板 ,测量其差压值换算成流量 ,再进行蒸汽密度修正 的方法 ,其精度较低 。并且 ,随着汽轮机组容量增大和 初参数提高 ,在主蒸汽管道上加装节流孔板 ,会增加额
∑Dj hj - Dc hc)ηmηel
(9)
式中 : Dj 、hj 为各抽汽流量 、焓值 ; Dc 、hc 为排汽流量 、 焓值 ;ηm 、ηel为机械 、发电机效率 。
如果各抽汽参数都为过热蒸汽 ,由式 (9) 可以方便 地计算出排汽焓值 。但实际上有几个低压抽汽参数已
进入湿蒸汽区 ,其焓值也不能用抽汽压力和温度来确
工况) ,主蒸汽流量可以满足热耗率实时计算的需要 。
3. 2 再热蒸汽流量 再热蒸汽流量是通过回热系统热平衡计算求得 。
利用进入各高加的抽汽压力 、温度和进 、出高加的给水 压力 、温度与流量 , 通过回热系统热平衡计算 , 求得高 压缸各级抽汽流量 。这样 , 再热蒸汽管道冷段流量即 高压缸排汽流量 , 为主蒸汽流量减去高压缸各级抽汽 量 ,再热蒸汽管道热段流量为再热蒸汽管道冷段流量 加上再热器减温水喷水量 。
反映了机组运行管理水平 。各可控参数值也是随机组
负荷变化的 ,若机组在额定功率附近运行 , 各参数应达
设计值;当机组运行工况严重偏离额定功率时 , 各参数
值应根据详细热力计算或热力性能试验确定[1,2] 。
3 影响热耗率实时计算准确性因素
在分析了机组热耗率的影响因素后 , 重点对影响 机组热耗率实时计算准确性的因素进行分析 。
行性能 , 如对刚投产的新机组 , 要做性能考核试验 , 来 检验机组是否达到制造厂家在技术合同上保证的热耗
率 ;对机组大修前 、后也要进行常规热力性能试验 , 来 检验大修的质量 。此时需要消除运行方式 、运行参数
对热耗率的影响 , 采取高精度测试仪表及严格的系统
隔离措施 ,计算不明泄漏量 ,确保性能试验精度 。
qt = qn +Δqt
(2)
qn
=
1
qt
+
Δqt
qn
=
qt C
(3)
式中 : qt 为试验工况参数下的机组热耗率 ; qn 为把试 验工况参数修正到额定工况参数后的机组热耗率 ;Δqt
为由于试验工况参数偏离额定工况参数使得机组热耗
收稿日期 : 2002 10 21
作者简介 : 盛德仁 (1960 ) ,男 ,浙江大学电厂热能动力及自动化研究所 ,副教授 ,从事发电厂在线性能监测 、机组优化运行等方面的教学与研 究工作 。
qn
·
Δpr
1 +Δqt ·1 +Δqt ·1 +Δqt
(4)
qn tr
qn tfw
qn pc
式 (4) 表示可控参数 (主蒸汽压力 p0 、主蒸汽温度 t0 、再热蒸汽压损Δpr 、再热蒸汽温度 tr 、给水温度 tfw 、
真空 pc) 偏离额定工况参数引起机组热耗率变化的修 正系数 。这些修正系数可以用制造厂家提供的参数修
4 结 论
(1) 影响汽轮机组热耗率指标的因素主要有机组 的本身性能 、运行方式 、运行参数及测量数据的不确定 度 ,因此不仅要求采用新技术 、新设备 , 更要加强机组 运行的科学管理 。
(2) 机组热耗率实时计算与热力性能试验 , 从目 的到方法有其共同点 , 也有很多不同之处 。热力性能 试验的目的是检验机组的设计 、制造质量 ,机组热耗率 实时计算的目的是更科学地指导机组的运行和管理 。
研究论文
汽轮机组热耗率分析及实时计算
盛德仁 ,李 蔚 ,陈坚红 ,任浩仁
(浙江大学 ,浙江 杭州 310027)
[ 摘 要 ] 归纳分析了影响汽轮机组热耗率的因素 ,比较性能实时计算与热力性能试验的异同点 ,重点对 影响热耗率实时计算准确性的主要因素及主要参数进行了分析 ,为发电厂实施发电成本实时核算体系 ,提 供理论分析基础 。
[ 关键词 ] 热力性能 ;热耗率 ;实时计算 ;汽轮机性能试验
[ 中图分类号 ] TK262 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]1002 3364 (2003) 05 0016 03
能源工业是国民经济的基础产业 ,是实现现代化 的物质基础 。汽轮发电机组是实现电能转换技术的重 要设备 ,又是消耗一次能源的大户 。我国火力发电厂 平均供电煤耗率为 408 g/ (kW·h) ,比世界发达国家同 类指标高出 50 g/ (kW·h) 以上 ,这表明我国火电机组的 节能潜力巨大 。汽轮机组的热耗率是衡量火电机组设 计 、制造 、安装 、调试 、运行管理等环节的综合技术指 标 。降低机组的热耗率在建立发电厂安全 、经济 、稳 定 、可靠的运行系统以及在电力市场化 ,竞价上网的成 本核算体系中有重要的指导作用 。
3. 3 汽轮机末级排汽焓值 在汽轮机热耗率实时计算中 , 实时确定汽轮机末
级排汽焓值一直是一个难题 ,原因是处于湿蒸汽区时 ,
热力发电·2003 (5) 1 7
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
参数修正系数 。
运行工况下热耗率值是随着机组负荷 、设备完好状
况及参数变化的。1 台机组投产后在一定的运行周期
内 ,只要机组设备结构不发生改变 , 以及未发生机组损
伤等情况 ,机组的设计性能基本维持不变 。若机组运行
方式没有改变 ,则机组设计热耗率值之差 ,就
变 。实际情况热力过程处于湿蒸汽区后 , 由于湿蒸汽
损失及末级余速损失的存在 , 级的相对内效率要明显
降低 ,热力过程线斜率相对要平缓一些 。
(3) 外推 能量平衡法 先由外推法确定处于湿
蒸汽区的抽汽及排汽焓值 , 再进行系统能量平衡迭代 计算 。此方法具有迭代收敛快 、累计测量误差小的优
