火電機(jī)組性能考核試驗(yàn)(汽機(jī))

1、汽輪機(jī)性能考核試驗(yàn)華電電力科學(xué)研究院 二一一年四月1 1、汽輪機(jī)性能考核試驗(yàn)簡(jiǎn)介汽輪機(jī)性能考核試驗(yàn)簡(jiǎn)介2、三大主機(jī)廠超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、三大主機(jī)廠超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3、三大主機(jī)廠性能考核試驗(yàn)情況、三大主機(jī)廠性能考核試驗(yàn)情況4、部分機(jī)組投產(chǎn)后存在的主要問題、部分機(jī)組投產(chǎn)后存在的主要問題1.1 1.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電站汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程（GB/T 8117.1-2008） 美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)汽輪機(jī)性能試驗(yàn)規(guī)程（ASME PTC6-2003）； 國(guó)際公式化委員會(huì)(IFC) 具有參數(shù)的水和水蒸汽性質(zhì)參數(shù)手冊(cè)（1997或1967 年工業(yè)用IFC 公式計(jì)算）。1.2 1.2 試驗(yàn)主要

2、測(cè)點(diǎn)布置試驗(yàn)主要測(cè)點(diǎn)布置 流量測(cè)量 主流量測(cè)量: 根據(jù)試驗(yàn)的精度要求, 主凝結(jié)水流量的測(cè)量采用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)頸噴嘴測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)頸噴嘴經(jīng)具備資質(zhì)的單位嚴(yán)格校驗(yàn), 安裝在5號(hào)低加至除氧器之間的直管段上, 經(jīng)給水系統(tǒng)熱平衡計(jì)算, 求得主給水流量和主蒸汽流量。主凝結(jié)水流量差壓信號(hào)進(jìn)入試驗(yàn)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。輔助流量的測(cè)量均采用標(biāo)準(zhǔn)孔板或標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測(cè)量裝置。排汽壓力測(cè)量 汽輪機(jī)排汽壓力采用深入凝汽器喉部的取壓網(wǎng)格探頭測(cè)量，壓力信號(hào)接入試驗(yàn)用數(shù)采系統(tǒng)。根據(jù)ASME PTC6- 2003規(guī)程規(guī)定, 每一排汽口不應(yīng)少于2個(gè)測(cè)點(diǎn)。 1.2 1.2 試驗(yàn)主要測(cè)點(diǎn)布置試驗(yàn)主要測(cè)點(diǎn)布置 試驗(yàn)用儀器儀表 電功率測(cè)量采用0. 05級(jí)G

3、XM 功率變送器; 壓力采用0. 1級(jí)3051壓力變送器測(cè)量, 主凝結(jié)水流量差壓采用0. 1級(jí)差壓變送器測(cè)量; 溫度測(cè)量采用I級(jí)E 型、K 型熱電偶測(cè)量; 流量測(cè)量, 包括主凝結(jié)水流量、再熱器減溫水流量、過熱器減溫水流量、小汽機(jī)用汽流量、高壓缸后軸封一段漏汽量的測(cè)量, 主凝結(jié)水流量采用嚴(yán)格根據(jù)ASME 標(biāo)準(zhǔn)制作和校驗(yàn)的長(zhǎng)頸噴嘴測(cè)量, 高壓缸后軸封一段漏汽量、軸封溢流流量采用加裝孔板, 其它輔助流量均采用原設(shè)計(jì)安裝的孔板測(cè)量, 其差壓信號(hào)均采用0. 1級(jí)的差壓變送器轉(zhuǎn)換后接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng); 水位測(cè)量, 包括除氧器水箱、凝汽器熱井的水位, 其變化值均采用DAS系統(tǒng)水位變送器測(cè)量; 1.2 1.2

4、試驗(yàn)主要測(cè)點(diǎn)布置試驗(yàn)主要測(cè)點(diǎn)布置試驗(yàn)工況設(shè)置試驗(yàn)工況設(shè)置 考核試驗(yàn)工況一般包括3VWO、4VWO、TRL、TMCR、高加全停、高中壓平衡盤漏汽率試驗(yàn)等工況 應(yīng)用戶要求，在完成機(jī)組性能考核試驗(yàn)的基礎(chǔ)上還增加一些部分負(fù)荷運(yùn)行工況的試驗(yàn)。性能考核試驗(yàn)技術(shù)要求性能考核試驗(yàn)技術(shù)要求 系統(tǒng)隔離 流量平衡試驗(yàn)及系統(tǒng)內(nèi)外漏部位的查找和測(cè)量 試驗(yàn)中的參數(shù)允許波動(dòng)范圍 主要考核試驗(yàn)工況重復(fù)試驗(yàn)及精度要求熱力系統(tǒng)隔離熱力系統(tǒng)隔離主蒸汽、再熱蒸汽、抽汽系統(tǒng)等的管道和閥門疏水；蒸汽高、低壓旁路及旁路減溫水；加熱器危急疏水至凝汽器；加熱器給水、凝結(jié)水大小旁路及再循環(huán)；加熱器殼側(cè)疏水、放氣和水側(cè)放水、放氣；汽輪機(jī)輔助抽汽；

5、水和蒸汽取樣；除氧器放水、溢流、放氣及與其它機(jī)組連接的抽汽和軸封供汽平衡管；系統(tǒng)補(bǔ)水；鍋爐連排、定排、吹灰、放汽、疏水。流量平衡試驗(yàn)及系統(tǒng)內(nèi)外漏部位的查找和測(cè)量流量平衡試驗(yàn)及系統(tǒng)內(nèi)外漏部位的查找和測(cè)量 在正式試驗(yàn)前要進(jìn)行預(yù)備性試驗(yàn)及流量平衡試驗(yàn) 通過流量平衡試驗(yàn)，確認(rèn)機(jī)組不明漏量是否達(dá)到ASME標(biāo)準(zhǔn)要求 通過預(yù)備性試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)及DCS采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 在不明漏量超標(biāo)的情況下，要認(rèn)真查找系統(tǒng)隔離措施進(jìn)行是否達(dá)到試驗(yàn)要求，同時(shí)，通過對(duì)熱力系統(tǒng)的全面檢查，掌握熱力系統(tǒng)內(nèi)、外漏情況。試驗(yàn)中的參數(shù)允許波動(dòng)范圍 運(yùn)行參數(shù)單位允許偏差值允許波動(dòng)范圍 主蒸汽壓力3%0.25% 主蒸汽溫度164.

6、0 再熱汽壓力50% 再熱汽溫度164.0 給水溫度6 排汽壓力2.5%1% 電功率5%0.25% 功率因數(shù)0.850.10.09主要考核試驗(yàn)工況重復(fù)試驗(yàn)及精度要求 主要考核工況，3VWO、4VWO工況要進(jìn)行兩次以上，兩次試驗(yàn)的偏差不能超過0.25%，兩次試驗(yàn)不能連續(xù)進(jìn)行，如果兩次試驗(yàn)偏差超標(biāo)，要進(jìn)行第三次相同工況的試驗(yàn)。 試驗(yàn)中，除保持主要參數(shù)穩(wěn)定之外，還要保持水位及主流量穩(wěn)定，不可出現(xiàn)主蒸汽、主凝結(jié)水流量的大幅波動(dòng)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄的每一工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算前, 均經(jīng)相應(yīng)的平均值計(jì)算、水柱高差、大氣壓力等修正。同一參數(shù)多重測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值取算術(shù)平均值。 各儲(chǔ)水容器水位變化量, 根據(jù)

7、容器尺寸、記錄時(shí)間和介質(zhì)密度將其換算成當(dāng)量流量。主凝結(jié)水流量用校驗(yàn)過的流量系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。試驗(yàn)結(jié)果的修正 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一、二類修正。一類修正指系統(tǒng)修正, 根據(jù)系統(tǒng)流量和熱量平衡將試驗(yàn)循環(huán)修正到規(guī)定循環(huán)。二類修正指參數(shù)修正, 依據(jù)制造廠提供的修正曲線進(jìn)行。試驗(yàn)根據(jù)IEC 規(guī)程規(guī)定的方法, 對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行了老化修正。 系統(tǒng)修正包括： 1.各儲(chǔ)水容器的水位變化； 2.各加熱器端差； 3.抽汽管道壓損； 4.再熱減溫水； 5.凝結(jié)水泵和給水泵焓升； 6.凝結(jié)水過冷度。 參數(shù)修正，包括如下修正項(xiàng)目： 1.主蒸汽壓力的修正； 2.主蒸汽溫度的修正； 3.再熱蒸汽壓損的修正； 4.再熱蒸汽壓力的修正； 5.排汽

8、壓力的修正。試驗(yàn)結(jié)果分析 在完成試驗(yàn)后，要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真分析，給出機(jī)組性能考核主要指標(biāo)偏離設(shè)計(jì)情況，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的主要因素偏離設(shè)計(jì)的情況。主要對(duì)一下指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)說明： 1、高、中、低壓缸效率 2、機(jī)組熱耗 3、熱力系統(tǒng)中存在的主要偏離設(shè)計(jì)問題2 2、三大主機(jī)廠超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、三大主機(jī)廠超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1 2.1 哈汽廠哈汽廠600MW600MW超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 哈汽600MW超超臨界機(jī)組全貌2.2 2.2 東汽廠東汽廠660MW660MW超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 東汽660MW超超臨界機(jī)組全貌600MW超超臨界兩排汽與四排汽汽輪機(jī)比較兩排汽汽輪機(jī)

9、設(shè)計(jì)熱耗率7424kJ/kW.h四排汽汽輪機(jī)設(shè)計(jì)熱耗率7365kJ/kW.h600MW超超臨界兩排汽與四排汽汽輪機(jī)外形四缸四排汽汽輪機(jī)外形2.32.3上汽上汽600MW600MW超超臨界機(jī)組高壓缸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)超超臨界機(jī)組高壓缸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)小直徑、多級(jí)數(shù)的通流3 3、三大主機(jī)廠性能考核試驗(yàn)結(jié)果、三大主機(jī)廠性能考核試驗(yàn)結(jié)果3.1 哈汽600MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)電廠名稱單位設(shè)計(jì)值A(chǔ)機(jī)組B機(jī)組C機(jī)組機(jī)組參數(shù)25/600/600 排汽：4.9kPa 25/600/600 排汽：4.9kPa25/600/600排汽：4.9kPa25/600/600排汽：5.1kPa投產(chǎn)時(shí)間-2007年9月2007年

10、10月2007年12月試驗(yàn)時(shí)間-2009年11月2009年7月2008年7月修正后熱耗率kJ/kW.h7428 / 74247416.77423.87422.6高壓缸效率%87.08 87.76（88.86）87.23(88.72)87.29(88.58)中壓缸效率%93.97 93.78（93.53）94.34(94.14)94.38(94.24)低壓缸效率%89.47 88.04（87.68）87.35(86.90)87.36(88.90)高中壓軸封漏汽占再熱的比例%1.753.723.984.563.2 東汽660MW超超臨界汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)N660-25/600/600型超超臨界、一

11、次中間再熱、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī) 額定功率： 660MW 最大連續(xù)工況出力： 705.3MW VWO工況出力： 732MW 主蒸汽壓力： 25MPa 主蒸汽溫度： 600 再熱汽溫度： 600 主蒸汽流量： 1899 t/h 排汽壓力： 4.9kPa 回?zé)峒?jí)數(shù)： 八級(jí)(3高4低1除氧) THA給水溫度： 287.9 給水泵驅(qū)動(dòng)方式： 小汽輪機(jī) 保證凈熱耗： 7365kJ/(kW.h) 東汽660MW汽輪機(jī) 熱力性能試驗(yàn)結(jié)果電廠名稱單位設(shè)計(jì)值A(chǔ)機(jī)組B機(jī)組機(jī)組參數(shù)25/600/60025/500/60025/500/600投產(chǎn)時(shí)間-2008年5月2008年11月試驗(yàn)時(shí)間-2009年2月

12、2009年7月熱耗率kJ/kW.h73657593.67498熱耗率偏差kJ/kW.h228.6133偏差3.1 1.84TMCRMW705.3708.0709高壓缸效率%86.8384.2984.40中壓缸效率%93.5494.3093.92低壓缸效率%93。8887.6789.64汽輪機(jī)閥全開通流能力t/h 2042.8972096.4262049.3763.3 上汽660MW超超臨界汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù) N660-25/600/600型超超臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī) 額定功率： 660MW 最大連續(xù)工況出力： 694.721MW VWO工況出力： 717.7MW

13、主蒸汽壓力： 25MPa 主蒸汽溫度： 600 再熱汽溫度： 600 主蒸汽流量： 1795.6 t/h 排汽壓力： 4.9kPa 回?zé)峒?jí)數(shù)： 八級(jí)(3高4低1除氧) THA給水溫度： 290 給水泵驅(qū)動(dòng)方式： 小汽輪機(jī) 保證凈熱耗： 7315 kJ/(kW.h) 7350 kJ/(kW.h)上汽660MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)電廠名稱電廠名稱單位單位設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值A(chǔ) A機(jī)組機(jī)組B B機(jī)組機(jī)組C C機(jī)組機(jī)組機(jī)組參數(shù)機(jī)組參數(shù)25/600/60025/600/600排汽：排汽：4.9kPa4.9kPa 25/600/60025/600/600 排汽：排汽：5.1kPa5.1kPa25/600

14、/60025/600/600排汽：排汽：4.9kPa4.9kPa25/600/60025/600/600排汽：排汽：5.1kPa5.1kPa投產(chǎn)時(shí)間投產(chǎn)時(shí)間- -20092009年年3 3月月20092009年年1111月月20092009年年1212月月試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)時(shí)間- -20092009年年8 8月月20102010年年4 4月月20102010年年3 3月月修正后熱耗修正后熱耗率率kJ/kW.kJ/kW.h h7316 / 7316 / 7350735073087308729872987307.57307.5TRLTRL功率功率MWMW660660665.1665.1682682661

15、661TMCRTMCR功率功率MWMW694.7694.7702.6702.6707.7707.7695.1695.1VWOVWO功率功率MWMW717.7717.7732.2732.2723.4723.4高壓缸效率高壓缸效率% %90.0590.0590.0890.0889.8489.8490.7290.72中壓缸效率中壓缸效率% %92.9692.9693.9193.9193.5593.5593.2093.20低壓缸效率低壓缸效率% %89.77/89.889.77/89.88%8%90.2990.2990.6690.6692.892.81.哈汽600MW超超臨界汽輪機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)

16、計(jì)思想先進(jìn)，國(guó)產(chǎn)化后經(jīng)濟(jì)性基本可以保持原設(shè)計(jì)的水平；2.東方660MW超超臨界汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性較保證值有一定的差距，該類型機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。3.上汽引進(jìn)SIEMENS技術(shù)660MW超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，可以達(dá)到與1000MW同等的水平。全周進(jìn)汽+補(bǔ)汽國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)600MW等級(jí)超超臨界汽輪機(jī)對(duì)比4 4、部分新機(jī)組投產(chǎn)后存在的主要問題、部分新機(jī)組投產(chǎn)后存在的主要問題部分機(jī)組缸效率達(dá)不到設(shè)計(jì) 通過對(duì)部分新投產(chǎn)機(jī)組的試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，機(jī)組的缸效率普遍比設(shè)計(jì)低12百分點(diǎn)，高、低壓缸效率偏離設(shè)計(jì)情況比較多，因中壓缸效率受高中壓平衡盤漏汽率影響，形成中壓缸效率虛高。 缸效率達(dá)不到設(shè)計(jì)，主要原因?yàn)樵O(shè)備安裝

17、質(zhì)量及設(shè)備制造因素影響，機(jī)組為滿足一次啟動(dòng)成功要求，對(duì)汽封間隙控制往往按上限控制，因此，汽封漏汽量偏大，造成缸效率低于設(shè)計(jì)情況較多。 從試驗(yàn)結(jié)果看，部分機(jī)組的調(diào)節(jié)級(jí)效率偏低，早期機(jī)組更為明顯，近幾年投產(chǎn)的機(jī)組情況有所改善。 從夏季工況考核試驗(yàn)結(jié)果看，機(jī)組在夏季工況下帶負(fù)荷能力達(dá)不到設(shè)計(jì)。調(diào)節(jié)級(jí)效率偏低及夏季真空差機(jī)組熱耗偏離設(shè)計(jì)情況 部分機(jī)組試驗(yàn)結(jié)果，熱耗達(dá)不到設(shè)計(jì)，偏離設(shè)計(jì)多達(dá)200kJ/kWh，近年投產(chǎn)的新機(jī)熱耗較前幾年要好，近兩年投產(chǎn)的三大主機(jī)廠超臨界新機(jī)有熱耗達(dá)到設(shè)計(jì)值的情況，由此看出，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造、安裝已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，機(jī)組的能耗指標(biāo)逐年下降，機(jī)組的安全穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步的提升。部分機(jī)組配汽機(jī)構(gòu)運(yùn)行方式不合理部分機(jī)組配汽機(jī)構(gòu)運(yùn)行方式不合理 有部分機(jī)組設(shè)計(jì)采用復(fù)合配汽方式，機(jī)組在部分負(fù)荷工況采用四閥均有開度的配汽方式，節(jié)流損失比較大，通過閥門配汽優(yōu)化試驗(yàn)得出，優(yōu)化后的配汽運(yùn)行方式較優(yōu)化前熱耗降低35kJ/kWh左