10萬空分裝置多級凝汽式汽輪機現場性能分析

柏燕 馬曉飛 陳鋒

摘? ?要：本文詳細闡述了杭州汽輪機股份有限公司10萬空分汽輪機在某公司400萬t/年煤炭間接液化項目現場性能試驗的情況。本文列舉了試驗標準、試驗工況、試驗儀器、儀表及試驗方法，分析并給出了汽輪機在空壓機正常工況下耗汽量性能試驗結果，結果表明汽輪機耗汽量修正到設計蒸汽參數后，耗汽量為208.4t/h，滿足技術協議中蒸汽耗量不超出209.9t/h的汽耗要求，汽輪機實際做功超出設計值。

關鍵詞：汽輪機? 汽耗? 性能試驗

中圖分類號：TH47? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）05（b）-0099-02

10萬空分裝置汽輪機系杭州汽輪機股份有限公司生產的HNKS71/3.0型多級冷凝式工業汽輪機。為了驗證汽輪空壓機組性能是否能達到設備技術合同中規定的性能指標，特進行本次試驗，對汽輪機在空壓機正常工況下的蒸汽消耗進行測試。

2018年4月，項目業主與壓縮機廠商、杭汽共同開展了現場汽輪空壓機組性能測試工作，依據GB/T 8117.2-2008/IEC 60953-2：1990/ ASME PTC6-2004等相關標準，三方根據現場測試條件，通過友好協商制定了汽輪機性能測試大綱，并根據大綱進行了數據采集和分析工作。

2018年4月18日星期三，在用戶現場，分1：45～3：45時段、4：30～5：30時段兩個時段對汽輪機耗汽量進行數據采樣。試驗儀表為采用現場隨機儀表。試驗結果反映了機組當前的性能。

1? 汽輪機技術規范

汽輪機主要設計參數，如表1所示。

2? 試驗目的

驗證汽輪機在空壓機正常點下的汽耗量。

3? 試驗標準及基準

3.1 試驗標準

GB/T 8117.2-2008/IEC 60953-2：1990? 汽輪機熱力性能驗收試驗規程 第2部分：方法B 各種類型和容量的汽輪機寬準確度試驗;

美國ASME PTC6-2004《汽輪機熱力性能試驗規程》。

3.2 水和水蒸汽性質

國際公式化委員會1997年工業用IFC水和水蒸汽狀態方程。

3.3 試驗基準

按空壓機正常負荷基準進行。

4? 試驗儀表及測點布置

由于現場條件所限，不能停機更換儀表，只能用隨機儀表進行實驗，但所有隨機儀表在發運前均經過廠家校驗，并具有合格證書。

5? 試驗方法和步驟

（1）按試驗要求進行系統隔離，并進行檢查，滿足要求后開始試驗;

（2）凝汽器補水至較高水位，以維持試驗進行中不向系統補水;

（3）調整運行參數，使之盡可能達到設計值，并維持參數穩定，偏差及波動值符合試驗規程要求;

（4）調整主汽調節閥的閥位，使閥位、負荷及各參數滿足試驗規定值，并記錄油動機升程;

（5）機組設備及系統進入穩定運行0.5h～1h;

（6）檢查數據采集系統及一、二次儀表，確認工作正常，試驗記錄人員進入指定位置;

（7）按規定時間統一開始試驗數據采集和記錄;

（8）試驗結束，由試驗負責人匯總試驗采集數據及人工記錄數據，確認有效，試驗各方代表會簽;

（9）在進行正式試驗前先進行預備性試驗。預備性試驗后，需有時間整理數據，初步計算試驗結果和系統不明漏量，在預備性試驗結果證實所有條件已滿足正式試驗要求后，方可進行正式試驗。如果預備性試驗滿足正式試驗要求，經試驗各方同意，可以作為一次正式試驗試驗結果計算。

6? 采樣數據概述

2018年4月18日星期三，在用戶現場，對汽輪機耗汽量進行了測量。先后采樣了兩組數據，分別為：

（1）1：45～3：45時段，新汽壓力均值11.07 MPa（A）與考核值11.1MPa（A）偏差-0.27%，波動范圍為<2%;新汽溫度均值522.32℃與考核值520℃偏差2.32℃，波動范圍為<1℃;排氣壓力均值21.7kPa（A）與設計值20kPa（A）偏差8.5%，波動范圍最大值為8.8%。凝結水量通過水流量計監測取均值與凝結水總量差值兩種方法監測，兩種方法測的水量偏差為2%。

（2）4：30～5：30時段，新汽壓力均值11.02MPa（A）與考核值11.1MPa（A）偏差0.72%，波動范圍為<2%;新汽溫度均值522.32℃與考核值520℃偏差2.32℃，波動范圍為<1℃;排氣壓力均值17.02kPa（A）與設計值偏差-14.9%，波動范圍最大值為5.2%。凝結水量通過水流量計監測取均值與凝結水總量差值兩種方法監測，兩種方法測的水量偏差為0.3%。

（3）現場熱井水位采用百分比表示，根據實驗前后熱井水位變化，由熱井總容量47.22m3，可得實驗前后熱井中存儲水量變化。

以上兩組實驗數據，第二組數據因為計時較短，經多方協商，其記錄數據不予采用，后面分析將以第一組數據為準。

7? 數據計算與分析

7.1 測試主蒸汽流量計算公式及說明

式中F熱井─凝汽器熱井水位變化折算當量流量;

F封汽─根據西安熱工院性能測試報告8.1[1]，取值0.163t/h;

F射汽─根據西安熱工院性能測試報告8.1[1]，取值0.787t/h;

F水─凝結水量取凝結水總量差值;

F汽─新汽流量。

7.2 蒸汽參數修正

參數修正計算采用制造廠提供的修正曲線進行。參數修正包括：

主蒸汽壓力修正：由設計值11.1MPa（A）、實際值11.07 MPa（A），查曲線得修正率-0.02%。

主蒸汽溫度修正：由設計值520℃、實際值522.32℃，查曲線得修正率0.02%。

排汽壓力修正：由設計值20kPa、實際值21.7kPa查曲線得修正率-1%。

轉速修正：由設計值3400RPM、實際值3401RPM查曲線得修正率0。

7.3 老化修正

由于時間推移而導致汽輪機性能的下降，采用IEC汽輪機熱力驗收規程953-2（方法B）中第6.9款按時間給出的修正量如下：

2個月內不計老化;2～12個月內0.1%/月;13～24個月內? 0.06%/月。

本項目汽輪機于2017年4月底進入用戶現場開始調試，調試時間近兩個月，7月19開始正式投產，距2018.4.18為9個月7天，共計11月，老化修正量為（11-2）×0.1%=0.9%。

8? 結語

根據本次現場性能試驗實測數據，依據相關標準和技術文件，汽輪機耗汽量修正到蒸汽參數考核值11.1MPa（a）/520℃下，耗汽量為208.4t/h，對應汽輪機軸功率為61378kW;空壓機實測耗功為61516kW，二者偏差0.2%，汽輪機實際做功略高于設計值。

參考文獻

[1] 裴東升，趙鵬程，劉雨佳，等.沈陽透平機械股份有限公司10萬空分裝置多級凝汽式汽輪機性能試驗報告.TPRI/TH-RB-xxx-2015.

[2] 周良茂，楊建宏，趙新源.大型汽輪機性能老化的實驗研究[J].熱力發電，1997（2）：29-37.