汽轮机主蒸汽流量的修正计算及其应用

摘要：本文分析了某厂汽轮机主蒸汽流量的计算模型并指出其中存在的问题。本文以某厂汽轮机热力计算书提供的热力计算数据为基础，对比在各种典型工况下几种蒸汽流量计算模型的计算误差，选取误差较小的模型进行主蒸汽流量计算，重新确定了汽轮机主蒸汽流量与调节级后压力等测量参数的对应关系，并在DCS内组态、测试。

关键词：汽轮机，典型工况，蒸汽流量，计算；

Abstract: This paper analyzes the calculation model of a steam turbine main steam flow and points out the existing problems. Based on thermodynamiccalculations of a thermal plant turbine calculated with the data as the foundation,calculation error comparison under various typical working conditions of severalsteam flow calculation model, select the smaller error model of the main steam flow calculation, to determine the relationship between the turbine main steam flow and pressure after regulating stage measurement parameters, andconfiguration, test in the DCS.

Keywords: steam turbine, typical working conditions, steam flow,calculation;

中图分类号：TH123 文献标识码：A

1．主蒸汽计算模型及问题

某电厂600MW机组DCS主蒸汽计算模型采用调节级压力和主蒸汽温度来计算：

（1）

式中，P1为调节级后压力，MPa；t0、t1为额定工况和变工况下主蒸汽温度，℃；K为154.892；

根据弗留格尔公式可得变工况下主蒸汽流量计算公式：

（2）

式中，P1、t1为调节级后压力、温度；G0，P10，t0为额定工况下主蒸汽流量、压力、温度。

对比式（1）、（2）可知系数，根据设计参数计算K应等于为159.9895，可见系数K值设定偏小。

主蒸汽流量计算中温度修正系数，应该采用调节级后的温度，在原计算模型中以主蒸汽温度测量值来进行温度修正缺乏依据。机组在实际运行时随负荷的变动，主蒸汽温度与调节级后温度之间并无明确的对应变化关系，因此这样计算得出的主蒸汽流量计算结果可能会出现较大的偏差。[1]

2．几种主蒸汽流量计算方法比较

对于具有n级的汽轮机级组在变工况下未达临界状态时，级组前后参数与流量之间的关系可由下式表达：

（3）

（4）

式中，下标0表示额定工况，下标1表示级组前参数，下标2表示级组后参数，G为主蒸汽流量，t/h；P为级组压力，Mpa；T为级组前温度，K。

式（3）是由理想气体公式推导而来，理想气体与高压蒸汽的性质有显著差异，故用式（3）计算高压蒸汽流量是不合理的。作为替代，借用喷嘴临界流量变工况公式来计算凝汽式汽轮机的主蒸汽流量：[2]

（5）

式中，v为调节级后蒸汽比容，m³/kg。

以额定工况作为标准工况，根据公式（1）、（3）、（4）、（5）计算主蒸汽流量，4个公式计算出的主蒸汽流量与标准流量的相对误差见表1。

表1主蒸汽流量的计算误差（%）

从表1可以看出：定压和滑压工况下公式（5）的计算误差最小；高加停运工况、供厂用汽工况和最大负荷工况下公式（4）的计算误差相对较小；额定工况下公式（3）、（4）、（5）主蒸汽流量计算误差为零；公式（1）DCS计算误差除了40%、50%滑压和高加停用工况较小外，其它工况计算误差均大于2%。

从表1显示的大多数工况的主蒸汽流量计算误差结果来看，公式（5）的计算精度较高，在高加切除工况，式（4）误差最小，式（3）相对较差。把式（4）和式（5）的优点结合起来可以得到一个较优的公式：[3]

（6）

式中，下标d表示高排参数，其余参数定义同前。式(6)和式(4)的区别在于用pv替代了T，在理想气体状态方程中，二者成正比关系，所以在式(4)成立的条件下，式(6)在理论上是成立的。

由于调节级后无温度测点难以测得准确的级后温度，用一段抽汽或高压缸排汽温度代替调节级温度。

表2给出了分别利用一抽温度、高排温度代替调节级后温度，以及分别用调节级后和高排后pv进行修正，采用式（4）、式（6）计算主蒸汽流量的误差。

表2 各种计算公式修正方法的计算误差

从表2可见，式（4）用高排温度修正误差略小于用一抽温度修正的误差。但是在部分负荷工况时仍较大。从式（6）的部分负荷工况的结果看，除PdVd取自高排后在高加切除工况误差较大外，在其它所有工况下的误差均小于1%，尤其在部分负荷工况计算误差更小。

3．结论

比较前面各公式的计算误差，某发电公司决定采用公式（6）进行DCS组态，PdVd分别取自高排和一段抽汽温度，在DCS内进行静态计算数据见表3，通过对比设计值发现用公式（6）计算出的蒸汽流量与厂家提供的设计值误差非常小。机组运行后采用公式（6）计算出的主蒸汽流量明显比原公式（1）的计算值大，与设计值接近，基本上解决了主蒸汽流量计算值偏小的问题。

表3 DCS静态计算数据对比

参考文献

[1]何军民，李明.湘潭电厂300MW机组主蒸汽流量计算模型的修改[J]湖南电力，2005，(05).

[2]钱钟韩.高压蒸汽的数学模型及其在流量测量中的应用[J]南京工学院学报，1979，（03）.

[3]汪军，周建新，司风琪，徐治皋.汽轮机主蒸汽流量在线计算方法及应用[J]热力发电，2010，（10）.