基于變汽溫法的蒸汽泄露量測量在660MW機組中的應用分析

林翔

摘 要：介紹了變汽溫法測量過橋汽封漏汽量的測量原理，以某660MW機組為例，進行了變汽溫測試試驗.試驗結(jié)果表明機組過橋汽封漏汽量為設計值的3.85倍，分析了其對機組經(jīng)濟性的影響，對于分析同類型機組的工作運行中的能量損耗，指導節(jié)能改進方向具有參考意義。

關鍵詞：變汽溫法；過橋汽封；高中壓缸合缸

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0141-02

1 引言

在大型火力發(fā)電機組中，為了減少汽輪機大軸的長度，平衡汽輪機的軸向推力，提升機組經(jīng)濟性，高中壓缸合缸的布置方式得到了廣泛應用。在高壓缸和中壓缸中間設置的過橋汽封，工作環(huán)境惡劣，是汽輪機汽封齒中最易磨損的地方之一[1]。過橋汽封漏汽可以有效降低中壓缸進汽處金屬溫度以及平衡轉(zhuǎn)子軸向推力，但由于沒有經(jīng)過高壓缸除調(diào)節(jié)級外的通流部分做功和再熱器吸熱而直接進入中壓缸做功，蒸汽做功會減少，漏汽會影響到汽輪機的高中壓缸的缸效率和熱耗。測量確定過橋汽封處的漏氣量對于確定機組效率，指導機組安全、穩(wěn)定運行有著重要的意義。

2 機理分析

在高中壓缸合缸布置的汽輪機中，由于是同一根轉(zhuǎn)自，缸間的隔離由過橋汽封來保證，但是此處兩側(cè)的蒸汽參數(shù)差距很大，單憑過橋汽封難以保證密封性，故高參數(shù)蒸汽漏入中壓缸是無法避免的。同時，過橋汽封的漏汽發(fā)生在缸體內(nèi)部，目前還沒有可靠的直接手段進行測量，故只能通過ASME2004[2]中推薦的方法間接測得這部分蒸汽流量，即變汽溫法。

在高、中壓主汽門、調(diào)節(jié)門開度、主再熱蒸汽流量及相關蒸汽參數(shù)基本不發(fā)生變化的情況下，可以認為在蒸汽流通做功的過程中，高中壓缸間的汽封漏汽量以及中壓缸實際內(nèi)效率是不變的。通過改變再熱蒸汽溫度或主蒸汽溫度，可以使中壓缸進汽點溫度以及中壓缸排汽溫度發(fā)生變化，由此相關參數(shù)計算得出的中壓缸效率會發(fā)生相應的變化。根據(jù)高中壓缸間汽封漏汽量和中壓缸效率計算值的關系，利用汽封漏汽點流量和熱量平衡方法，可通過計算得到高中壓缸汽封漏汽量。

中壓缸效率計算公式如下：

式中：為中壓缸進汽焓值，kJ/kg；為中壓缸排汽焓值，kJ/kg；為中壓缸等熵排汽焓值，kJ/kg。蒸汽焓值由壓力溫度查水蒸汽特性表獲得。

其中中壓缸進汽焓值為再熱蒸汽和高壓缸通過軸封漏汽至中壓缸進汽混合后的焓值，計算公式如下：

式中：為再熱蒸汽焓值，kJ/kg；為中壓缸排汽焓值，kJ/kg；為調(diào)節(jié)級后蒸汽焓值，kJ/kg。為中間軸封漏汽至中壓缸進汽占再熱蒸汽的份額，%；蒸汽焓值由壓力溫度查水蒸汽特性表獲得。

3 應用分析

3.1 機組介紹

試驗機組為660MW超臨界、一次再熱、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪機，型號為CZK660-24.2/566/566。

3.2 試驗儀表及過程簡介

試驗利用工業(yè)I級E型熱電偶測量主再熱蒸汽溫度和中排溫度，精度等級為0.075的壓力變送器測量主再熱蒸汽壓力、調(diào)節(jié)級壓力和中排壓力，在無法安裝測點的汽輪機調(diào)節(jié)級，經(jīng)綜合考慮后借用DEH調(diào)節(jié)級蒸汽溫度熱工測點，采用IMP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)整合記錄。

試驗前機組為順序閥運行，為保證試驗工況接近設計工況（節(jié)流損失最小），將機組閥位強制為五個已運行的主汽調(diào)節(jié)閥全開（汽輪機總共為六閥），而第六個閥試驗期間保持關閉狀態(tài)，緩慢向660MW調(diào)整負荷，當主汽壓力達到22.52MPa，負荷達到598.0MW，主再熱蒸汽溫度接近額定566℃，考慮機組實際情況，在此工況點進行試驗，穩(wěn)定20分鐘后，開始降低主蒸汽溫度至546.2℃，穩(wěn)定10分鐘后，記錄參數(shù)30分鐘，降主蒸汽溫試驗結(jié)束。之后恢復主再熱蒸汽溫度接近額定566℃，進行降低再熱蒸汽溫度，由于考慮再熱器減溫水流量在汽輪機側(cè)設計上是沒有的，開始降溫時以調(diào)整鍋爐煙氣擋板為主進行調(diào)整，當擋板調(diào)整至不能調(diào)整后，在噴入少量減溫水，降低再熱汽溫至546.7℃，穩(wěn)定10分鐘后，試驗開始記錄參數(shù)30分鐘，然后緩慢恢復再熱蒸汽溫度至額定566℃，試驗結(jié)束。

3.3 試驗結(jié)果

試驗參數(shù)進行標高、儀表、大氣壓力修正后進行計算。試驗原始數(shù)據(jù)及部分計算結(jié)果如表1。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可以繪制出兩個工況下再熱蒸汽漏汽份額與缸效率的關系曲線，曲線如圖1所示，圖中的交匯點即為過橋汽封漏入中壓缸蒸汽量占再熱蒸汽流量份額值，為4.20%，是設計值1.09%的3.85倍。此工況下汽輪機實際中壓缸效率為88.70%，比以再熱蒸汽參數(shù)計算出的中壓缸平均效率91.87%低3.17%。

4 結(jié)果分析

過橋汽封蒸汽沒有經(jīng)過高壓缸除調(diào)節(jié)級外的通流部分做功，而直接進入中壓缸，高壓缸效率下降，同時也沒有經(jīng)過鍋爐再熱器吸收熱量，對機組經(jīng)濟性的影響采用等效熱降法分析如下（除漏汽份額外，其余參數(shù)取額定工況下的設計值）：

機組少做功為：

式中：為漏汽份額的增加量，%；為調(diào)節(jié)級后蒸汽焓值，；為每千克再熱蒸汽吸熱量，；為排汽焓值，。

機組少吸熱：

裝置經(jīng)濟性相對變化：

式中：為機組循環(huán)效率設計值，%。

實際熱耗率增加：

·h

式中：HR0為機組熱耗設計值，·h。

5 試驗方法建議及結(jié)論

（1）試驗方法在操作上要求兩工況試驗盡可能連續(xù)進行，機組的工況和相應參數(shù)不應發(fā)生大的波動，同時根據(jù)機組實際能力，在試驗過程中，不影響機組的安全運行情況下，盡可能使主蒸汽和再熱蒸汽的溫差保持在15℃以上，以使測試結(jié)果更加精確。

（2）過橋汽封漏汽量的份額對機組熱耗以及高中壓缸效率有很大影響，在新機組或進行了汽封技術改造的機組上，應進行漏汽量的計算，以方便運行人員掌握機組在運行狀態(tài)下過橋汽封以及中壓缸的實際狀況。

參考文獻

[1]林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安交通大學出版社，1994.

[2]美國ASME PT6-2004《汽輪機性能試驗標準》.2004.