變汽溫法測試過橋漏汽量的應用分析

張志恒，曹學寶，孫大川

（四川省電力工業調整試驗所，四川 成都 610072）

經驗交流

變汽溫法測試過橋漏汽量的應用分析

張志恒，曹學寶，孫大川

（四川省電力工業調整試驗所，四川 成都 610072）

介紹了變汽溫法測試過橋漏汽量的原理和方法，并以某315 MW機組為例，計算分析各測量參數對試驗結果的影響。結果表明，再熱汽溫及中排溫度對試驗結果影響較大。

汽輪機；變汽溫法；過橋漏汽量

對于高中壓合缸汽輪機，軸封和門桿漏汽量的大小直接影響汽輪機熱力試驗的準確性，也對機組熱經濟性定量分析有重要影響。因此，對軸封和門桿漏汽量的準確計算尤顯重要。

目前，在汽輪機熱力試驗中軸封和門桿漏汽量的計算主要有2種方法。一種是采用廠家提供的設計值或數據曲線求??；另外一種則采用安裝測量裝置測取或用特定的試驗方法求取。對于門桿漏汽，由于其相對值較小，不便于測量，熱力試驗中門桿漏汽量一般采用設計值或依據廠家提供的數據曲線求得。對于高中壓缸和低壓缸端部軸封漏汽量，其漏汽量相對于門桿較大，試驗時一般采用設計值或通過安裝測量孔板測取，再根據此測量值計算其它端部軸封的漏汽量。

一般高中壓合缸過橋漏汽的設計流量為再熱蒸汽流量的1.39%～2.31%［1］，新機組為10～20 t／h。由此可見，過橋漏汽量較大，對試驗結果影響也最大。過橋汽封位于高中壓轉子的中部，此處易摩擦使汽封間隙變大，因此，一般過橋漏汽量的實際值遠遠高于設計值。由于過橋漏汽量無法用節流孔板直接測量，且一般汽輪機廠家也不提供過橋漏汽量與熱耗的修正曲線，不能采用設計值計算后再對熱耗進行修正的方法來計算。因此，采用特定的試驗方法測試過橋漏汽量十分必要，尤其對于高精度的汽輪機性能考核試驗或通流改造后的試驗，以便于修正試驗結果，保證試驗精度。目前現場一般采用ASME標準推薦的變汽溫法間接測得過橋漏汽量。

1 基本原理

在調門開度、蒸汽流量及相關蒸汽參數基本不變的情況下，可以認為高中壓合缸過橋漏汽量和中壓缸效率基本不變。

溫度變化對過橋漏汽量的影響相對較小，當主汽溫度或再熱汽溫在一定范圍內變化時，可認為中壓缸通流效率基本不變。因此，通過改變主汽溫度和再熱汽溫，可以使中壓缸進汽焓及排汽焓發生變化，即中壓缸效率會發生相應的變化。根據能量守恒原理，過橋漏汽量的改變也會使中壓缸進汽焓和排汽焓發生變化，進而改變中壓缸效率。根據高中壓缸過橋漏汽量和中壓缸效率的關系，假定不同的漏汽量，得到相應的中壓缸效率，再根據中壓缸效率不變，計算得到高中壓缸過橋漏汽量。

2 計算過程

a.根據試驗工況數據，計算各測點的狀態參數如調節級壓力Pgs、調節級溫度Tgs、再熱壓力Prh、再熱溫度Trh、中排壓力Pcs和中排溫度Tcs，計算相應焓值如調節級焓Hgs、再熱蒸汽焓Hrh和中壓缸排汽焓Hcs。

b.求取中壓缸進汽混合后的狀態參數?；旌虾髩毫zh由再熱汽壓并考慮中聯門壓損后得到，混合后焓Hzh則通過假定的過橋漏汽率δi，然后計算所得，計算公式如下：

式中Hzh——中壓缸進汽混合焓，kJ／kg；

δi——假定的過橋漏汽率，為過橋漏汽量與再熱蒸汽量的比值；

Hgs——調節級焓，kJ／kg；Hrz——再熱蒸汽焓，kJ／kg。

c.計算中壓缸效率。以混合后的蒸汽為進汽點，中壓缸效率計算公式如下：

式中ηip——中壓缸效率；

Hcs——中壓缸排汽焓，kJ／kg；

Hct——中壓缸等熵排汽焓，kJ／kg。

d.根據假定的不同漏汽率，得出中壓缸效率與漏汽率關系曲線。由于2次測試實際中壓缸效率相等，因此，對應曲線的交點所對應值即為所求取的中壓缸效率和漏汽率。

3 試驗步驟及要點

3.1 試驗步驟

某315 MW機組為亞臨界參數、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽、凝汽式、沖動式汽輪機。試驗分別在2種工況下進行，即降主汽溫度工況和降再熱汽溫工況。

a.降主汽溫度工況：降低主汽溫度至30～50℃，保持再熱汽溫為設計值，試驗持續時間為30 min左右。

b.降再熱汽溫工況：降低再熱汽溫至30～50℃，保持主汽溫度為設計值，試驗持續時間為30 min左右。

3.2 試驗要點

a.在2種工況下，除主汽溫度和再熱汽溫外，其它條件和參數保持不變，尤其是閥位和負荷保持不變，即認為過橋漏汽量和中壓缸效率不變。

b.2種工況試驗間隔時間盡可能短，降溫范圍一般控制在30～50℃。在條件允許的情況下，盡可能增大主汽溫度和再熱汽溫的溫差，以增大2條曲線的夾角，加大過橋漏汽對中壓缸效率帶來的差異，以提高試驗精度。

c.為使主蒸汽流量和再熱蒸汽流量保持不變，試驗期間主要參數如負荷、汽溫、汽壓等盡量維持穩定，減少參數波動。

d.中壓缸進汽混合后的蒸汽壓力可以取中聯門前的壓力，也可考慮中聯門的壓損，并對其進行相應修正，一般此壓力誤差對試驗結果影響不大。

e.由于中壓缸效率與過橋漏汽率的關系曲線基本為1條直線，假定的過橋漏汽率計算點數的選取無需過多，3～5個點即可，但選取點要均勻，范圍要合適。

f.為準確計算過橋漏汽量，關鍵參數的測量誤差對試驗結果有較大影響，應提高關鍵參數的測量精度，如再熱汽溫和中排溫度。

g.對某些汽輪機機組無調節級溫度測點的處理方法，可以根據級效率估計值計算調節級后溫度，也可通過設計工況下主蒸汽流量與調節級焓降的關系確定，亦可參照調節級壁溫。

h.因調節級溫度比再熱汽溫低，過橋漏汽將影響中壓缸進汽混合后的蒸汽溫度和中排溫度，且漏汽量越大，影響越大。如通過中聯門前的再熱參數和中排參數計算中壓缸效率，會造成中壓缸效率偏高的假象，使中壓缸效率計算值比實際值高。

4 試驗示例

4.1 變汽溫試驗

過橋漏汽量的測試試驗是在機組性能考核試驗期間進行的，為確保試驗數據測量的準確性，進行了變汽溫試驗，試驗數據見表1。根據假定的不同漏汽率計算2種工況相應的中壓缸效率，計算結果見表2、表3。由于不同參數的測量偏差對試驗結果影響不同，將各參數的原始試驗數據分別增大或減小1‰，得到相應參數變化對過橋漏汽率和中壓缸效率的影響結果見表4、表5。

表1 變汽溫試驗數據

表2 降主汽溫度工況中壓缸效率計算

表3 降再熱汽溫工況中壓缸效率計算

表4 降主汽溫度工況參數變化對試驗結果的影響

表5 降再熱汽溫工況參數變化對試驗結果的影響

4.2 結果分析

a.再熱汽溫和中排溫度對結果的影響最大，調節級后測量參數影響較小，因此，測試中要保證再熱汽溫和中排溫度的精確度。

b.由表4、表5可知，在不同工況下參數的測量偏差對中壓缸效率的影響也不同，降再熱汽溫工況比降主汽溫度工況下的影響要大。

c.由于試驗中汽溫很難調節，為保持汽溫穩定，減溫水量在2種工況下可能有所不同，但大量實例表明，因過熱器、再熱器減溫水量與主蒸汽流量相比甚小，對過橋漏汽量結果的影響不大。

d.汽輪機熱力試驗計算時，高壓缸效率和中壓缸效率分別采用各自進汽參數和排汽參數來計算，低壓缸效率則采用能量平衡法來計算。假如實際過橋漏汽率大于試驗計算值，則高中壓缸做功將減少，為維持功率不變，則低壓缸做功將增多，這樣利用能量平衡計算出的低壓缸效率將增大。

e.變汽溫法測試過橋漏汽量是一種間接方式，其準確性取決于試驗工況，如測試儀表的精度、參數的穩定性、主再熱蒸汽溫差等。

f.本例中，變汽溫試驗中2種工況曲線交點對應的過橋漏汽率為3.309 6%，中壓缸效率為92.269 1%，機組設計漏汽率為1.334 1%，即機組實際漏汽率比設計值多1.975 5%。由于中壓缸實際通流效率隨過橋漏汽量的增加而減小，因此，根據等效熱降法進行局部定量分析得知［2－5］，增加的過橋漏汽量將使機組熱耗率增加23.943 6 kJ／kWh。由此可見，試驗結果將直接影響汽輪機性能考核試驗結果。

5 結論

a.變汽溫法測試高中壓缸過橋漏汽量是一種簡單實用的方法，可作為新機考核和通流改造機組熱力試驗的測量手段，也可作為機組日常運行時監視高中壓缸中間汽封運行狀態的有效手段。

b.試驗的準確性與試驗時參數的穩定性、主再熱蒸汽溫差和關鍵參數的測量精度有關，如主再熱蒸汽溫差不夠大、再熱汽溫和中排溫度測量偏差大等對試驗結果都有較大影響。

c.由于實際運行中過橋漏汽量一般遠遠高于設計值，而且隨著運行時間的延長，過橋漏汽量增加。因此，通過中聯門前參數和中排參數計算中壓缸效率，會造成中壓缸效率偏高的假象。如果使用設計值進行熱力計算，由于計算的再熱蒸汽流量偏大，會使機組熱耗結果偏大。

［1］鐘 平，施延州.大型汽輪機高中壓缸中間軸封漏汽量測試研究［J］.熱力發電，2006，35（1）：44－51.

［2］林萬超.火電廠熱系統節能理論［M］.西安：西安交通大學出版社，1994.

［3］肖增弘，朱利民.等效焓降法在熱力系統改造中的應用［J］.東北電力技術，1997，18（11）：5－7.

［4］李世杰，王英民.大型汽輪發電機組熱經濟性分析及提高措施［J］.東北電力技術，2002，23（7）：27－29.

［5］趙偉光，江 敏.汽輪機軸封漏汽系統運行方式的優化［J］.東北電力技術，2004，25（11）：1－6.

Application Analysis of Steam Temperature Variation Method for Measurement Labyrinth Leakage

ZHANG Zhi?heng，CAO Xue?bao，SUN Da?chuan
（Sichuan Electric Power Commissioning Test Institute，Chengdu，Sichuan 610072，China）

The paper introduces the principle of steam temperature variation method for measuring labyrinth leakage.An example is giv?en for a 315 MW steam turbine，the impact of the various parameter measurements on the test results is calculated and analyzed.The results show that the hot reheat temperature and IP cylinder exhaust temperature have a greater impact.

Steam?turbine；Steam temperature variation method；Labyrinth leakage

TK263

A

1004－7913（2016）05－0042－04

張志恒（1977—），男，碩士，工程師，主要從事汽輪機調試工作。

2016－02－21）