汽輪機(jī)缸效率計算

耿建華

摘要：本論文介紹等效焓降法在耗差分析中的應(yīng)用。對回?zé)嵯到y(tǒng)，凝汽器和過冷度進(jìn)行耗差計算分析。對給水溫度和再熱噴水流量、凝氣器過冷度和加熱端差進(jìn)行定量計算，分析了對煤耗偏差的影響。經(jīng)過循環(huán)水試驗(yàn)，監(jiān)察了凝汽器性能，分析循環(huán)水流量對機(jī)組性能的影響。

Abstract： This paper introduces the application of equivalent enthalpy drop method in consumption difference analysis， calculates and analyzes the consumption difference of the regenerative system， condenser and supercooling degree， quantitatively calculates the feed water temperature and the reheat water injection flow rate， the condenser supercooling degree， and the heating end difference， and analyzes the influence on the coal consumption deviation. ?After circulating water test， the performance of condenser is monitored， and the influence of circulating water flow on unit performance is analyzed.

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)缸;耗差分析;效率

0 ?引言

大型汽輪機(jī)組主要由高壓缸、中壓缸和低壓缸組成，也是評價汽輪機(jī)性能的最重要的標(biāo)準(zhǔn)，缸的效率直接體現(xiàn)出汽輪機(jī)的性能。蒸汽的膨脹過程示意圖顯示，在進(jìn)氣閥前的狀態(tài)點(diǎn)為0，通過閥門后的狀態(tài)點(diǎn)是1，蒸汽在氣缸中膨脹做功的排氣點(diǎn)是2，過程是等焓的。通過圖1我們能看出蒸汽在汽輪機(jī)缸中的實(shí)際焓降和預(yù)想焓降之比。公式為。

可以通過測量汽缸進(jìn)出口的壓力和溫度函數(shù)來求出缸效率，當(dāng)蒸汽小于15℃就不能通過此種方法來確定焓值，在高中壓缸溫度是滿足大于15℃的，所以這個適用于高中壓的汽缸。但是低壓缸處于濕蒸汽區(qū)域就不能通過測量壓力和溫度來確定焓值。為了測量低壓加熱器系統(tǒng)的熱力，采用蒸汽膨脹線外推法，能量平衡法經(jīng)過迭代來計算焓值和低壓缸效率。

①預(yù)設(shè)膨脹終點(diǎn)焓值。

②結(jié)合中低壓缸進(jìn)汽點(diǎn)和過熱抽汽點(diǎn)預(yù)設(shè)的排汽焓，擬合中低壓的膨脹過程曲線。

③抽氣壓力對應(yīng)擬合中低壓膨脹線的相應(yīng)焓值。

④計算低氣壓加熱系統(tǒng)。

⑤求出平衡方程式，并計算排氣焓。

⑥計算排期損失，算出重點(diǎn)焓。

用MATLAB編程，矩陣表達(dá)，水蒸氣性質(zhì)的計算模塊，制作自動查焓程序，防止人工查焓出錯的機(jī)率，簡化試驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，也提高了準(zhǔn)確度。

結(jié)合EXCEL數(shù)據(jù)大大簡化了原數(shù)據(jù)的處理，試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接存入EXCEL并能運(yùn)行程序進(jìn)行計算，結(jié)果直接可讀出。不同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)只需簡單改程序就可運(yùn)行，有普遍性。機(jī)組在600MW、450MW、300MW的隔離工況熱耗率計算結(jié)果顯而易見。

600MW機(jī)組的熱耗率值為7557kJ/kWh，機(jī)組運(yùn)行幾年以后，熱耗率會升高100kJ/kWh左右，煤耗上升10g/kWh，機(jī)組的性能有下降。

計算各個工況下高壓中壓缸的相對內(nèi)效率，結(jié)果數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值比較接近。其中高壓缸效率與預(yù)設(shè)值相差0.8%，中壓缸的效率與設(shè)計值差1.4%，通過結(jié)果可以分析出當(dāng)機(jī)組運(yùn)行幾年以后，熱耗率會升高，機(jī)組性能有程度的下降，可見汽輪機(jī)流通部分性能佳。

1 ?系統(tǒng)耗差分析

耗差分析主要是對運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行觀察，分析當(dāng)參數(shù)偏離基準(zhǔn)值時引起的煤耗差異，也找出能量損耗的原因和程度。

常用的等效焓降法是局部定量分析法，主要使用于計算單個參數(shù)偏差引起的損耗，包括吸熱量、蒸汽的等效焓的熱力變化，算出耗差，求出煤耗。回?zé)嵯到y(tǒng)的參數(shù)變化直接導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)效的變化。相應(yīng)的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化值是δη。參數(shù)包括加熱器端差、給水溫度、再熱器溫水引起的新蒸汽熱降變化？駐H。系數(shù)變化引起系統(tǒng)變化，循環(huán)吸熱量變化？駐Q 會引起給水吸熱量和再熱蒸汽吸熱量的變化。裝置效率相對變化δηi。

加熱蒸汽的飽和水溫與加熱器出口水溫的差稱為上端差，上端差的變化使熱交換不可逆，雖然沒有影響熱損失但降低熱經(jīng)濟(jì)性，但是帶來額外的冷源損失。運(yùn)行端差異偏離預(yù)設(shè)值，各個加熱器的端差預(yù)設(shè)值J級加熱器J級運(yùn)行時給水的加熱就不夠。

加熱器下端差也叫疏水端差，就使加熱器的疏水溫度與進(jìn)口水溫形成的差，同樣差值與預(yù)設(shè)值不一致的時候，是由第J級加熱器再運(yùn)行時出線的疏水放熱不足。水泵給水受到排汽壓力后，凝結(jié)水在回?zé)峒訜岷透骷壖訜崞鞯男阅茏兓绊懡o水溫度。焓值的變化體現(xiàn)給水溫度變化，給水溫度變化使等效熱降和循環(huán)吸熱量發(fā)生變化，再熱噴水調(diào)溫可以降低熱經(jīng)濟(jì)性，不經(jīng)過高壓時產(chǎn)生的氣流就不經(jīng)過汽輪機(jī)做功，使得做功變少。

凝氣器在運(yùn)行中會出現(xiàn)過熱或者過冷的情況，凝結(jié)水溫度低于冷凝器壓力所對應(yīng)的飽和溫度，就是凝氣器的過冷度。供熱蒸汽量相同的時候，高排抽氣工況的煤耗率是高于再熱抽氣供熱的。常用的等效焓降法是局部定量分析法。過冷度會導(dǎo)致冷端損失的增大。影響汽輪機(jī)機(jī)組的做功能力，同時也降低了裝置的熱經(jīng)濟(jì)性。

冷凝器過冷引起做功能力損失，應(yīng)用等效焓降法做定量分析回?zé)嵯到y(tǒng)的加熱器端差、給水溫度和再熱噴水，都是主要參數(shù)。等效熱降原理證明過冷度導(dǎo)致低壓加熱器的耗熱量增加，同時抽氣量也增加，導(dǎo)致新蒸汽的等效焓降減少。經(jīng)過耗差的計算后得到機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的參數(shù)顯示出600MW負(fù)荷下產(chǎn)生0.8g/kWh煤耗的升高，機(jī)組水溫度試驗(yàn)值比預(yù)設(shè)值略高，對煤耗影響為負(fù)。

凝汽器過冷導(dǎo)致機(jī)組煤耗升高，在500MW供熱下，機(jī)組過冷度最大，煤耗升高約1.5g/kWh。凝結(jié)水過冷會使水中含氧量增高，對熱力設(shè)備和管道的腐蝕也加劇。說明我們需要進(jìn)一步開發(fā)改造機(jī)組在供熱條件下的節(jié)能性。理論分析的預(yù)設(shè)值不能把泄露等熱損失問題都考慮進(jìn)去，結(jié)果是相對理想的。同時安全性也降低，得出結(jié)論，機(jī)組運(yùn)行過程中有必要降低凝氣器的過冷度。

總結(jié)出凝結(jié)水的過冷原因，凝結(jié)水位升高，會蓋過下面的銅管，凝汽器內(nèi)有空氣積存，蒸汽的壓力減小，凝結(jié)水的溫度降低，過冷度提升，造成凝結(jié)水過冷。采取低水位運(yùn)行就能防止凝結(jié)水的過冷卻，當(dāng)機(jī)組的排氣壓力機(jī)組運(yùn)行需要保證系統(tǒng)的真空嚴(yán)密性，要監(jiān)控號凝氣器的水位，機(jī)組排汽壓力低于預(yù)設(shè)工況時候，凝氣器壓力水低于預(yù)設(shè)壓力，凝汽器的真空度高。

循環(huán)冷卻水流速度的變化是影響傳熱系數(shù)和凝氣器真空變化。可以開雙泵，并聯(lián)運(yùn)行，循環(huán)水總量和預(yù)設(shè)值相差0.4kt/h。機(jī)組的雙泵循環(huán)工作正常，冷卻水流速能適應(yīng)換熱的需求。

2 ?結(jié)語

本論文介紹等效焓降法在耗差分析中的應(yīng)用。對回?zé)嵯到y(tǒng)，凝汽器和過冷度進(jìn)行耗差計算分析。給水溫度和再熱噴水流量、凝氣器過冷度和加熱端差進(jìn)行定量計算，對煤耗偏差的影響。

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