林翔

摘 要：介紹了變汽溫法測(cè)量過橋汽封漏汽量的測(cè)量原理，以某660MW機(jī)組為例，進(jìn)行了變汽溫測(cè)試試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果表明機(jī)組過橋汽封漏汽量為設(shè)計(jì)值的3.85倍，分析了其對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，對(duì)于分析同類型機(jī)組的工作運(yùn)行中的能量損耗，指導(dǎo)節(jié)能改進(jìn)方向具有參考意義。

關(guān)鍵詞：變汽溫法；過橋汽封；高中壓缸合缸

中圖分類號(hào)：TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）21-0141-02

1 引言

在大型火力發(fā)電機(jī)組中，為了減少汽輪機(jī)大軸的長(zhǎng)度，平衡汽輪機(jī)的軸向推力，提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，高中壓缸合缸的布置方式得到了廣泛應(yīng)用。在高壓缸和中壓缸中間設(shè)置的過橋汽封，工作環(huán)境惡劣，是汽輪機(jī)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(jìn)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(jí)外的通流部分做功和再熱器吸熱而直接進(jìn)入中壓缸做功，蒸汽做功會(huì)減少，漏汽會(huì)影響到汽輪機(jī)的高中壓缸的缸效率和熱耗。測(cè)量確定過橋汽封處的漏氣量對(duì)于確定機(jī)組效率，指導(dǎo)機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

2 機(jī)理分析

在高中壓缸合缸布置的汽輪機(jī)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(shí)，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(jìn)行測(cè)量，故只能通過ASME2004[2]中推薦的方法間接測(cè)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(guān)蒸汽參數(shù)基本不發(fā)生變化的情況下，可以認(rèn)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(shí)際內(nèi)效率是不變的。通過改變?cè)贌嵴羝麥囟然蛑髡羝麥囟?，可以使中壓缸進(jìn)汽點(diǎn)溫度以及中壓缸排汽溫度發(fā)生變化，由此相關(guān)參數(shù)計(jì)算得出的中壓缸效率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)高中壓缸間汽封漏汽量和中壓缸效率計(jì)算值的關(guān)系，利用汽封漏汽點(diǎn)流量和熱量平衡方法，可通過計(jì)算得到高中壓缸汽封漏汽量。

中壓缸效率計(jì)算公式如下：

式中：為中壓缸進(jìn)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(jìn)汽焓值為再熱蒸汽和高壓缸通過軸封漏汽至中壓缸進(jìn)汽混合后的焓值，計(jì)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(jí)后蒸汽焓值，kJ/kg。為中間軸封漏汽至中壓缸進(jìn)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(yīng)用分析

3.1 機(jī)組介紹

試驗(yàn)機(jī)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(jī)，型號(hào)為CZK660-24.2/566/566。

3.2 試驗(yàn)儀表及過程簡(jiǎn)介

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

試驗(yàn)前機(jī)組為順序閥運(yùn)行，為保證試驗(yàn)工況接近設(shè)計(jì)工況（節(jié)流損失最?。瑢C(jī)組閥位強(qiáng)制為五個(gè)已運(yùn)行的主汽調(diào)節(jié)閥全開（汽輪機(jī)總共為六閥），而第六個(gè)閥試驗(yàn)期間保持關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向660MW調(diào)整負(fù)荷，當(dāng)主汽壓力達(dá)到22.52MPa，負(fù)荷達(dá)到598.0MW，主再熱蒸汽溫度接近額定566℃，考慮機(jī)組實(shí)際情況，在此工況點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，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(yàn)結(jié)束。之后恢復(fù)主再熱蒸汽溫度接近額定566℃，進(jìn)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(jī)側(cè)設(shè)計(jì)上是沒有的，開始降溫時(shí)以調(diào)整鍋爐煙氣擋板為主進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)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(yàn)開始記錄參數(shù)30分鐘，然后緩慢恢復(fù)再熱蒸汽溫度至額定566℃，試驗(yàn)結(jié)束。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)高、儀表、大氣壓力修正后進(jìn)行計(jì)算。試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)及部分計(jì)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(gè)工況下再熱蒸汽漏汽份額與缸效率的關(guān)系曲線，曲線如圖1所示，圖中的交匯點(diǎn)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(shè)計(jì)值1.09%的3.85倍。此工況下汽輪機(jī)實(shí)際中壓缸效率為88.70%，比以再熱蒸汽參數(shù)計(jì)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(jí)外的通流部分做功，而直接進(jìn)入中壓缸，高壓缸效率下降，同時(shí)也沒有經(jīng)過鍋爐再熱器吸收熱量，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)值）：

機(jī)組少做功為：

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

機(jī)組少吸熱：

裝置經(jīng)濟(jì)性相對(duì)變化：

式中：為機(jī)組循環(huán)效率設(shè)計(jì)值，%。

實(shí)際熱耗率增加：

·h

式中：HR0為機(jī)組熱耗設(shè)計(jì)值，·h。

5 試驗(yàn)方法建議及結(jié)論

（1）試驗(yàn)方法在操作上要求兩工況試驗(yàn)盡可能連續(xù)進(jìn)行，機(jī)組的工況和相應(yīng)參數(shù)不應(yīng)發(fā)生大的波動(dòng)，同時(shí)根據(jù)機(jī)組實(shí)際能力，在試驗(yàn)過程中，不影響機(jī)組的安全運(yùn)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(cè)試結(jié)果更加精確。

（2）過橋汽封漏汽量的份額對(duì)機(jī)組熱耗以及高中壓缸效率有很大影響，在新機(jī)組或進(jìn)行了汽封技術(shù)改造的機(jī)組上，應(yīng)進(jìn)行漏汽量的計(jì)算，以方便運(yùn)行人員掌握機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)下過橋汽封以及中壓缸的實(shí)際狀況。

參考文獻(xiàn)

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

[2]美國(guó)ASME PT6-2004《汽輪機(jī)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》.2004.