浅谈发电厂汽轮机热力性能试验分析

浅谈发电厂汽轮机热力性能试验分析

毛亚田

神华神东电力有限责任公司郭家湾电厂陕西榆林719408

摘要：汽轮机是现阶段发电厂应用最为广泛的原动机，其以蒸汽为动力，将蒸汽的热能转化为机械能传出，具有效率高、使用寿命长、单机功率大的特点。但由于汽轮机长期面对繁重的生产任务，因此其在工作的工程中往往会出现经济指标不能满足预期要求的情况。基于此，需要对汽轮机进行热力性能试验分析，以找出其运行过程中存在的问题，进而提升其经济指标。本文正是以此为研究内容，从发电厂汽轮机热力性能试验的意义出发，对发电厂汽轮机热力性能试验进行了全面的分析，旨在为相关研究人员提供参考。

关键词：发电厂；汽轮机；热力性能试验

一、引言

汽轮机是发电厂应用最为广泛的原动机，其也是影响发电厂成本和经济效益的主要因素之一。通常来说，汽轮机的热力性能越好其给发电厂带来的经济效益越高，当汽轮机出现热力学问题时，其往往会导致发电厂产生的热能的转化率下降，进而大幅度影响发电厂的经济效益。基于此，现阶段的发电厂均在借助热力性能试验对汽轮机的热力性能进行分析和评测。但汽轮机的结构及运行状况是十分复杂的，其热力性能试验也相当困难，因此对汽轮机热力性能试验进行分析具有重要意义。

二、发电厂汽轮机热力性能试验的意义

火电机组是热力发电厂的主要热力设备，而汽轮机则是火电机组的核心设备，汽轮机的安全、高效运行直接关系到发电厂的发电成本和经济效益，进而影响到整个电网以及电力用户的用电情况。随着我国电能需求量的逐渐增加，发电厂对汽轮机的重视越来越高，但汽轮机不仅结构复杂，而且组装精密，因此想要掌握其热力性能必须要进行大量的热力性能试验。

汽轮机热力性能试验可以测试出汽轮机的运行状况、现有运行状况下的热力特性以及机组各点的热力参数，对发电厂而言具有极为重要的意义。总的来说，这些意义可以概括为以下几点：一是获取正在运行的汽轮机的热力性能指标，考核正在运行的汽轮机是否满足经济要求；二是获取维修后的汽轮机的热力性能指标，考核维修后的汽轮机是否满足经济要求；三是可以实现汽轮机维修前后经济指标的对比，从而验证维修的可靠性，为今后的汽轮机维修提供参考；四是获取汽轮机的长期运行指标，观察汽轮机的热力性能变化趋势，从而为汽轮机制定科学的使用指导；五是获取不同工况下汽轮机运行的热力性能参数及经济性指标，从而优化汽轮机运行方式；通过对新汽轮机进行热力性能分析可以对新产品的经济性和安全性提出改进意见，进而促进汽轮机技术的发展。

三、发电厂汽轮机热力性能试验分析

1.排汽烩的计算和机内膨胀过程线的确定

凝汽式汽轮机排出的是湿蒸汽，而湿蒸汽包含压力和温度两个相互关联的状态参数温度是压力的函数）。基于此，为了对汽轮机进行排汽状态确定，还需要确立另外的独立参数，如干度等。但就目前而言，还没有完善的、可应用的工业测试手段。因此现阶段的汽轮机热力性能试验中都是借助能量平衡法求出汽轮机的排汽烩，然后借助排汽烩确定排汽状态，最后获得完整的汽轮机内部膨胀过程线。

通常来说，排汽烩的计算以及汽轮机内部膨胀过程线的确定是同步进行的，排汽烩的计算需要运用试算法，即在汽轮机过热区画出进汽和抽汽状态点，并逐渐延伸，初步拟定膨胀过程线和膨胀终点。然后进行湿蒸汽区各级假定抽汽量的计算，进而获根据平衡方程得出排汽烩。但该排汽烩的准确性还需要通过校核膨胀终点烩进行验证。需要说明的是汽轮机抽气室内的汽态与抽汽口的汽态是不同的，两者差一个压降，这也就是说上述过程中绘制的膨胀过程线是一种近似的膨胀过程线，但只要误差在一定范围内是可以允许的。

2.汽轮机热力性能试验中关键问题的讨论

为保障发电厂汽轮机热力性能试验的准确性及可靠性还需要对热力性能试验中的关键问题进行讨论，本文认为，这些关键问题主要为以下三点：

（1）除氧器水量的变化。除氧器的水量变化是说在汽轮机热力性能试验的过程中除氧器内的水位变化导致的储水量的变化，以水位上升为正。通常来说，根据试验开始时的水位、试验时间、除氧器水箱压力、除氧器水箱尺寸以及水温等数据可以计算出水量的变化。水量的变化是计算汽轮机整机不明液体泄露的重要依据，它同样是热平衡计算的重要内容。

（2）给水泵密封水处理。当给水泵轴端密封后会产生额外容量，这部分额外容量将直接影响总的给水容量。同时根据往常试验来说这部分额外容量往往是较大的，这将对热耗率的计算产生较大影响，因此不能忽略。

通常来说，给水泵的密封分为注入式和机械式（实际是密封冷却用水，不做考虑）。对于注入式密封方式，其采用是一路供水，三路回水的形式。其轴端的漏水量往往小到可以忽略，因此，在计算的过程中对密封供水量与凝汽器回水流量做差即可。

（3）泄露问题。汽轮机虽然大都进行严格的密封，但其工作压力高，泄露问题难以避免。一是蒸汽泄露问题，通常表现为轴封漏气、门杆漏气，当漏气值无法测量时应借助设计值代替；二是水泄露问题，通常出现在高压加热器旁路，通过对高压加热器旁路进行温度测试可以确定是否存在水泄露及泄漏量的多少。

3.试验结果的修正

汽轮机生成厂家所给定的汽轮机热力性能是指在制定工况下的热力性能，这对于汽轮机的实际运行来说是不现实的，这些工况参数与理论值之间必然存在着一定的偏差，因此在试验结果与给定值比较前需要进行修正以消除偏差，保证热力性能试验结果分析的可靠性和准确性。就目前而言，发电厂通常把这个修正分为第一类修正和第二类修正。

（1）第一类修正。第一类修正又称为系统修正，它主要是对影响给水加热系统的变量的修正以及对发电机运行参数的修正，从而消除试验循环与规定循环间的偏差。第一类修正包含以下变量的修正：一是给水加热器的端差，加热器端差分为疏水端差和给水端差，当加热器不进行水冷却时不需要考虑疏水端差。随着加热器换热系数的降低，其效率也将降低，这时的加热器端差将大于规定端差值，因此应进行修正以消除给水加热影响。二是抽汽管道的压降和散热损失，当抽汽管道的压降及散热损失过大时将影响给水在加热器中的吸热，进而影响到汽轮机系统的可用热量；三是储水量变化，由于泄露问题难以避免，因此储水量是在变化的，储水量的变化会影响到主蒸汽流量等的计算，因此需要对储水量进行修正使其等效于储水量无变化；四是烩值修正，在汽轮机运行的过程中，汽轮机的热量由锅炉供给，但水泵的做功也会给汽轮机提供一定的热量，这部分热量可以看作是外部热源所提供的，而这部分热量不会计算在规定循环的烩升之中，因此需要对这部分热量产生的烩升进行修正；五是过冷度修正，过冷度是凝汽器性能的重要体现，它同时也可以体现汽轮机饱和温度与实际水凝结温度的差值。当过冷度偏高时凝水器的出水温度会明显降低，这使得低压加热器的抽汽量明显增加，进而影响到汽轮机的排汽损失，因此需要对过冷度进行修正。

（2）第二类修正。第二类修正又称为参数修正，它主要修正对汽轮机性能有重要影响的运行参数。这些运行参数包括汽轮机的排汽压力、汽轮机的主蒸汽温度以及汽轮机的主蒸汽压力等，这些参数的修正需要借助厂家所提供的修正曲线及图表进行。

四、结束语

上文对发电厂汽轮机热力性能试验进行了综合性的分析，指出了汽轮机热力性能试验中的关键操作及重点问题，这对汽轮机热力性能试验有着重要的参考意义。同时，也希望发电厂能够重视汽轮机热力性能试验，并不断对试验进行改进，从而使汽轮机经济指标得以更好的实现。

参考文献：

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