电厂汽轮机热力性能分析

摘要：　汽轮机常规热力试验和性能监测对电厂生产管理和节能有重要意义，一般通过热力性能的试验可以找到汽轮机热力系统中对机组整体运行性能影响最大且有较大改进空间的环节，分析一种新的汽轮机热力性能试验方法，为节能工作的研究提供参考。

关键词：　汽轮机；热力性能试验；节能

汽轮机热力性能试验是指在特定的热力循环系统中，用热工测量的方法获取汽轮机在特定运行工况下的热力特性的一种测试试验。目前，随着国家提出的全面协调可持续发展的战略目标的实施，加上电厂节能成本的不断投入，电厂节能工作成为一项极其重要的工作。

1　汽轮机热力性能试验目的

在进行节能降耗的工作中，不可避免的要提到一个表征机组经济性的最常用指标——热耗率。机组在投产之后需要定期进行大修，那么在大修之前就需要对机组进行热力性能试验。其试验目的就是验证汽轮机的热耗率，从而判断大修的具体实施计划和步骤。

2　汽轮机热力性能指标

通过全面热力性能试验可以得到热耗率——汽轮机本体热力性能的衡量指标。从热耗率的计算方法可知，需要根据系统质量平衡和能量平衡的已知条件下，通过求解未知数的计算方法设法将试验条件修正到设计条件上，那么热耗率的计算就需要进行系统一次修正。主要包括以下内容：给水流量与试验时主蒸汽流量必须相等；各储水容器没有水位变化；各抽汽管道进、出口端压差应取设计值；给水泵焓升必须取设计值等等。对于那些试验时汽轮机运行参数与设计参数值具有较大差异的情况下，分析其产生差异的原因，如有必要还须进行二次参数修正，直至偏离符合规定值为止。参数修正方法是根据修正曲线进行修正的，经过以上两次修正，可知热耗率就是最方便简洁的在额定工况下用来衡量汽轮机性能的经济性指标。

3　试验方法的改进

机组运行工况下的试验热耗率可以用一种新的试验方法来计算。下面将介绍这种方法：我们知道电厂在高压给水进入蒸汽发生器前，此高压给水的流量都会由流量测量装置来进行测量，即最终给水流量。因为高温高压水流量会随着水流前行发生变化，所以对不同类型的测量流量的装置来说，高压高温水的流量测量较低温低压水的流量测量误差更大。因此汽轮机全面性考核试验一般都要求作为计算的基准流量必须是在温度压力较低的凝结水段测得的工质流量，而不是在高温高压的给水段测得的工质流量。但是，需要测量是最终给水流量，如果按照以上方法先测量计算基准流量，然后进行转换计算。那么对于用凝结水流量作为计算的基准流量，为了防止工质在高压加热器和除氧器存在泄漏造成误差，则要得到最终流量就必须进行严格的系统隔离。若能直接准确测量计算的基准流量即最终给水流量，那么对于热力性能试验来说就不必进行繁杂的系统隔离。机组只要处于正常的运行工况下，通过该测试这时得到的试验热耗率就能准确反映该工况下机组整体的热力性能。这样既简化了测量步骤，又能得到较高的测量精度。

4　试验方法的步骤

试验步骤如下：

1）采用原有工艺，对机组进行全面严格的系统隔离。进行全面性热力性能试验，用凝结水流量QN作为计算的基准流量，并通过计算得到最终给水流量QZ1。用计算得到最终给水流量QZ1与电厂运行控制器上显示的最终给水流量QZ进行比较，得到二者的差值δ。2）不进行系统隔离，机组处于正常的运行工况，进行机组热力性能试验，用电厂运行显示的最终给水流量QZ加上δ即为最终给水流量的真实值Q。以真实值Q作为计算的基准流量，计算得到的试验热耗率就是机组整体的实际热力性能。3）进行压红线运行工况下机组整体热力性能试验。所谓的压红线工况就是在机组力所能及的前提条件下，不采取系统隔离的方法，而是通过测试人员的细心操作，使得机组所有的运行参数尽量向设计参数靠拢的过程。在该种工况下得到试验热耗率能反映机组整体所能达到的实际最优的热力性能。其值必然介于机组正常运行的试验热耗率与机组全面性考核试验所得到的热耗率之间。4）进行结果分析，提出机组改进措施。在试验过程中，研究发现那些与设计值偏差较大的参数，并且判断是否该差异能通过进一步的工作可以使偏差变小，如果能，那么它就是下一步节能工作的突破口。这也是所谓的木桶原理，即最短的木条决定了木桶的最大盛水量，首先应找到具有最大节能潜力的步骤环节开展具有针对性的高效率的工作。

5　基于热经济学理论的热力性能分析

热力系统随着电厂汽轮机组单机容量的不断增大而变得越来越复杂，不论是电厂的设计还是运行，掌握热力系统性能的分析方法是至关重要的。现在比较普遍的电厂热力系统分析方法主要是依据热力学第一定律、第二定律为核心的分析方法，即上文介绍的能量分析法——热耗率法，这种方法简单易行，因而通常的热经济分析主要采用此方法。但是热耗率法的分析通常只着眼于能量的数量而不能反映能量的质量因素，其分析结果不能全面反映能量的实质。因此热经济学分析方法将热力学与经济学结合起来，结合热耗率分析方法，解决了传统分析方法中的不足。

6　结束语

总之，汽轮机热力性能测试在每一次的试验中都能获得新的提示与启发，对于能源的节省和技术的完善起到了重要作用。根据节能技术要求，需要不断更新汽轮机的试验技术。试验技术因为通过采用高精度、自动化的综合测试技术而得到不断发展。并随着测量仪表性能的不断提高，试验技术的准确性和精度有待发展。实践证明，通过妥善地选型、安装和维护，发电厂的大型机组的运用仪表技术也会越来越精准和成熟。

参考文献：

[1]沈士一等，汽轮机原理[M].中国电力出版社，2008.

[2]李运生、杜彩霞，汽轮机的研究与应用，石油炼制与化工，2006，37（2）.

[3]卢承斌、张军政，汽轮机性能计算的若干问题讨论江苏电机工程，2004，1：53-55.