基于变汽温法的蒸汽泄露量测量在660MW机组中的应用分析

摘 要：介绍了变汽温法测量过桥汽封漏汽量的测量原理，以某660MW机组为例，进行了变汽温测试试验.试验结果表明机组过桥汽封漏汽量为设计值的3.85倍，分析了其对机组经济性的影响，对于分析同类型机组的工作运行中的能量损耗，指导节能改进方向具有参考意义。

关键词：变汽温法；过桥汽封；高中压缸合缸

中图分类号：TK267 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0141-02

1 引言

在大型火力发电机组中，为了减少汽轮机大轴的长度，平衡汽轮机的轴向推力，提升机组经济性，高中压缸合缸的布置方式得到了广泛应用。在高压缸和中压缸中间设置的过桥汽封，工作环境恶劣，是汽轮机汽封齿中最易磨损的地方之一[1]。过桥汽封漏汽可以有效降低中压缸进汽处金属温度以及平衡转子轴向推力，但由于没有经过高压缸除调节级外的通流部分做功和再热器吸热而直接进入中压缸做功，蒸汽做功会减少，漏汽会影响到汽轮机的高中压缸的缸效率和热耗。测量确定过桥汽封处的漏气量对于确定机组效率，指导机组安全、稳定运行有着重要的意义。

2 机理分析

在高中压缸合缸布置的汽轮机中，由于是同一根转自，缸间的隔离由过桥汽封来保证，但是此处两侧的蒸汽参数差距很大，单凭过桥汽封难以保证密封性，故高参数蒸汽漏入中压缸是无法避免的。同时，过桥汽封的漏汽发生在缸体内部，目前还没有可靠的直接手段进行测量，故只能通过ASME2004[2]中推荐的方法间接测得这部分蒸汽流量，即变汽温法。

在高、中压主汽门、调节门开度、主再热蒸汽流量及相关蒸汽参数基本不发生变化的情况下，可以认为在蒸汽流通做功的过程中，高中压缸间的汽封漏汽量以及中压缸实际内效率是不变的。通过改变再热蒸汽温度或主蒸汽温度，可以使中压缸进汽点温度以及中压缸排汽温度发生变化，由此相关参数计算得出的中压缸效率会发生相应的变化。根据高中压缸间汽封漏汽量和中压缸效率计算值的关系，利用汽封漏汽点流量和热量平衡方法，可通过计算得到高中压缸汽封漏汽量。

中压缸效率计算公式如下：

式中：为中压缸进汽焓值，kJ/kg；为中压缸排汽焓值，kJ/kg；为中压缸等熵排汽焓值，kJ/kg。蒸汽焓值由压力温度查水蒸汽特性表获得。

其中中压缸进汽焓值为再热蒸汽和高压缸通过轴封漏汽至中压缸进汽混合后的焓值，计算公式如下：

式中：为再热蒸汽焓值，kJ/kg；为中压缸排汽焓值，kJ/kg；为调节级后蒸汽焓值，kJ/kg。为中间轴封漏汽至中压缸进汽占再热蒸汽的份额，%；蒸汽焓值由压力温度查水蒸汽特性表获得。

3 应用分析

3.1 机组介绍

试验机组为660MW超临界、一次再热、双缸双排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽轮机，型号为CZK660-24.2/566/566。

3.2 试验仪表及过程简介

试验利用工业I级E型热电偶测量主再热蒸汽温度和中排温度，精度等级为0.075的压力变送器测量主再热蒸汽压力、调节级压力和中排压力，在无法安装测点的汽轮机调节级，经综合考虑后借用DEH调节级蒸汽温度热工测点，采用IMP数据采集系统进行数据整合记录。

试验前机组为顺序阀运行，为保证试验工况接近设计工况（节流损失最小），将机组阀位强制为五个已运行的主汽调节阀全开（汽轮机总共为六阀），而第六个阀试验期间保持关闭状态，缓慢向660MW调整负荷，当主汽压力达到22.52MPa，负荷达到598.0MW，主再热蒸汽温度接近额定566℃，考虑机组实际情况，在此工况点进行试验，稳定20分钟后，开始降低主蒸汽温度至546.2℃，稳定10分钟后，记录参数30分钟，降主蒸汽温试验结束。之后恢复主再热蒸汽温度接近额定566℃，进行降低再热蒸汽温度，由于考虑再热器减温水流量在汽轮机侧设计上是没有的，开始降温时以调整锅炉烟气挡板为主进行调整，当挡板调整至不能调整后，在喷入少量减温水，降低再热汽温至546.7℃，稳定10分钟后，试验开始记录参数30分钟，然后缓慢恢复再热蒸汽温度至额定566℃，试验结束。

3.3 试验结果

试验参数进行标高、仪表、大气压力修正后进行计算。试验原始数据及部分计算结果如表1。

根据表2中的数据可以绘制出两个工况下再热蒸汽漏汽份额与缸效率的关系曲线，曲线如图1所示，图中的交汇点即为过桥汽封漏入中压缸蒸汽量占再熱蒸汽流量份额值，为4.20%，是设计值1.09%的3.85倍。此工况下汽轮机实际中压缸效率为88.70%，比以再热蒸汽参数计算出的中压缸平均效率91.87%低3.17%。

4 结果分析

过桥汽封蒸汽没有经过高压缸除调节级外的通流部分做功，而直接进入中压缸，高压缸效率下降，同时也没有经过锅炉再热器吸收热量，对机组经济性的影响采用等效热降法分析如下（除漏汽份额外，其余参数取额定工况下的设计值）：

机组少做功为：

式中：为漏汽份额的增加量，%；为调节级后蒸汽焓值，；为每千克再热蒸汽吸热量，；为排汽焓值，。

机组少吸热：

装置经济性相对变化：

式中：为机组循环效率设计值，%。

实际热耗率增加：

·h

式中：HR0为机组热耗设计值，·h。

5 试验方法建议及结论

（1）试验方法在操作上要求两工况试验尽可能连续进行，机组的工况和相应参数不应发生大的波动，同时根据机组实际能力，在试验过程中，不影响机组的安全运行情况下，尽可能使主蒸汽和再热蒸汽的温差保持在15℃以上，以使测试结果更加精确。

（2）过桥汽封漏汽量的份额对机组热耗以及高中压缸效率有很大影响，在新机组或进行了汽封技术改造的机组上，应进行漏汽量的计算，以方便运行人员掌握机组在运行状态下过桥汽封以及中压缸的实际状况。

参考文献

[1]林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安交通大学出版社，1994.

[2]美国ASME PT6-2004《汽轮机性能试验标准》.2004.

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