2023高中压合缸汽轮机中间轴封漏汽率试验导则——变汽温法.docx

高中压合缸汽轮机中间轴封漏汽率试验导则变汽温法目次目次I高中压合缸汽轮机中间汽封漏汽率试验导则变汽温法31 范围32 规范性引用文件33 术语和定义34 符号、代号和缩略语35 试验原则45.1 概述45.2 试验目的45.3 试验计划45.4 试验工况45.5 试验测点66 仪表和测量方法66.1 仪表使用要求66.2 压力测量66.3 温度测量66.4 数据采集和处理77 试验结果的计算77.1 计算方法77.2 计算流程9附 录 A （规范性附录） 试验算例10I高中压合缸汽轮机中间轴封漏汽率试验导则变汽温法1 范围本标准规定了变汽温法测量发电用高中压合缸汽轮机中间轴封漏汽率的试验方法。 本标准适用于火力发电厂中间再热式、反向布置的高中压合缸汽轮机。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 8117 汽轮机热力性能验收试验规程ASME PTC 6 汽轮机性能试验规程（Steam turbines Performance Test Codes）3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1高中压缸间轴封 intermediate shaft seals for HP-IP casing指逆向布置的高中压合缸汽轮机在高压缸和中压缸之间设置的轴封，用以阻隔蒸汽由高压缸泄漏至中压缸进汽腔室。3.2高中压缸间轴封漏汽率 leakage rate of intermediate shaft seals for HP-IP casing指高压缸内蒸汽通过高中压缸间轴封或其他缸体通道漏入中压缸进汽腔室的蒸汽流量与进入中压缸的再热蒸汽流量之比。3.3实际中压缸效率 true intermediate pressure casing efficiency指中压缸进汽腔室第一级前至中压缸排汽口后的有效焓降和等熵焓降之比。3.4名义中压缸效率 measured intermediate pressure casing efficiency指中压缸进汽阀前至中压缸排汽口后的有效焓降和等熵焓降之比。4 符号、代号和缩略语下列符号、代号和缩略语适用于本文件。HP ：高压蒸汽HPT：高压缸HRH：再热蒸汽IPT：中压缸12IPe：中压缸排汽RH：再热器5 试验原则5.1 概述变汽温法测量高中压缸间轴封漏汽率基于以下假设：a) 各试验工况下实际中压缸效率不变；b) 高中压缸间轴封前后压力比不变时，漏汽率不变。试验选择不同主蒸汽温度和再热蒸汽温度组合进行。每个工况下假定不同的汽封漏汽率，计算相应 的实际中压缸效率，从而得到该试验工况时轴封漏汽率与实际中压缸效率的关系曲线，两个试验工况获 得的两条曲线的交汇点，即为高中压缸间轴封漏汽率与实际中压缸效率的试验值。5.2 试验目的开展高中压缸间轴封漏汽率试验的目的主要有：a) 汽轮机日常运行期间，评估漏汽率对汽轮机热耗率的影响，为汽轮机检修或汽封改造提供指导。b) 汽封检修或改造后，评估检修或改造效果。c) 汽轮机性能验收试验、性能诊断试验或其他必要的性能试验中，修正汽轮机试验热耗率，获得更加准确的汽轮机性能指标。5.3 试验计划5.3.1 试验前应编制试验计划和方案，明确试验时间、试验方法和步骤、试验结果的计算方法。5.3.2 对于需要多方参与的汽封检修或改造效果评估类试验，计划文件应记录对影响试验执行和试验各方职责的所有问题所达成的协议。5.3.3 作为汽轮机热力性能试验的辅助性试验时，可将试验方案或要求列入汽轮机热力性能试验方案。5.4 试验工况5.4.1 工况设定每次漏汽率试验宜开展两个分别改变主蒸汽温度和再热蒸汽温度的试验工况。两次变汽温试验应在 机组安全运行允许的范围内，尽可能增大主蒸汽和再热蒸汽温度之间的温度差，以提高试验准确度。机 组条件允许时，宜按如下要求开展：a) 试验工况一：降低再热蒸汽温度，使主蒸汽温度与再热蒸汽温度的差值比设计差值大 28及以上；b) 试验工况二：降低主蒸汽温度，使再热蒸汽温度与主蒸汽温度的差值比设计差值大 28及以上。5.4.2 试验基准试验基准为不同变汽温组合工况应保持一致的试验边界条件，试验宜采用主蒸汽调节阀阀位和发电 机负荷基准。不同试验工况中保持调节阀阀位和发电机负荷一致，调节阀阀位宜设置为阀门全开或部分 阀门全开。5.4.3 系统隔离5.4.3.1 试验时热力系统主要隔离原则如下：a）外部隔离：试验时应对高、中压缸和再热系统范围内进出汽轮机热力系统的流量进行隔离，如对外抽汽供热、辅汽联箱供汽、锅炉吹灰用汽等应进行隔离，试验边界见图 1。试验边界外进出系统的流量不影响机组运行参数的稳定时可不进行隔离。图 1 试验边界及测点布置简图b) 内部隔离：针对不进出汽轮机循环系统，但流经设备旁路的流量，主要包括高压加热器旁路、高压加热器事故疏水、蒸汽管道疏水以及锅炉排污等。5.4.3.2 作为汽轮机热力性能试验的辅助性试验时，系统隔离要求宜按照相应的热力性能试验标准执行。5.4.4 稳定性要求每次变汽温试验之前，汽轮机及其所有辅机调整到规定运行参数和运行方式后应至少保持运行30min，以达到稳定工况。试验期间，机组运行参数应在规定参数或尽可能接近规定参数下运行，每次 变汽温试验参数波动以及两次变汽温试验之间的参数偏差宜满足表 1 要求。表 1 机组参数控制允许偏差参数每个变汽温试验过程中，每一观测值偏离平均值的最大允差两次变汽温试验工况允许偏差主汽调节阀阀位阀位指令固定不变相同阀位指令发电机功率±0.25%1%主蒸汽压力绝对压力的±0.25%和 34. 5kPa 二者中的大者主蒸汽和再热蒸汽温度过热度在 1530时±2，过热度大于 30时±4比设计差值28a低压缸排汽压力±0. 14kPa 和绝对压力的±1.0%二者中的大者0. 34kPa 和绝对压力的±2.5%二者中的大者a 最终试验参数的设定应能够保证设备安全稳定运行。5.4.5 试验持续时间和数据采集周期每次变汽温试验工况均按要求调整机组运行参数，并在达到稳定状态后开始试验，试验持续时间不 小于30 min，数据采集间隔不大于1 min。数据采集间隔时间过大或运行工况波动较大时，应适当延长试验持续时间。5.5 试验测点5.5.1 试验结果计算所必需的测点清单与位置如图 1 所示，主要测点名称及测点位置要求如下：a) 高中压缸间轴封前蒸汽压力、温度：高中压缸间轴封前蒸汽腔室。b) 再热蒸汽压力、再热蒸汽温度：中压缸进汽阀前管道，并尽量靠近中压缸进汽阀；c) 中压缸排汽压力、中压缸排汽温度：中压缸排汽出口；5.5.2 用于计算蒸汽焓值的蒸汽压力和温度测点位置应靠近。6 仪表和测量方法6.1 仪表使用要求6.1.1 所有试验用仪表必须经过计量部门校验合格，并在规定的有效期。6.1.2 试验测点布置和仪表相关要求符合 GB/T 8117 或 ASME PTC 6 的规定。6.2 压力测量6.2.1 取压孔应尽可能布置在远离任何扰动的直管段上。6.2.2 压力测量仪表宜采用准确度为 0.1 级的压力变送器。6.2.3 测量大气压力时宜将大气压力计与压力测量仪表布置在同一房间，并尽可能在同一高度。无大气压力计时，大气压力值应根据当地公认的气象局在试验期间的读数，并经气象局与汽轮机之间海拔高 度差修正后确定。6.2.4 水柱的修正为获得取压口处的压力值，应考虑蒸汽管道取压口与表计中心线之间水柱的压力当量值。当表 计处在压力口之上时，应将水柱的当量压力值加到表计读数中；当表计处在取压口之下时，水柱的 当量压力值应从表计读数中减去：Dp = H rg式中：H 取压点和压力表计中心线之间的垂直高度差；r水在环境温度下的密度；g 当地重力加速度。6.3 温度测量6.3.1 温度测点应尽可能靠近确定焓值所对应的压力测点位置。对试验结果有影响的温度测点，应采用双重测点进行测量，并取两者读数平均值作为蒸汽温度值。6.3.2 温度测量系统的不确定度应不大于 0.56。6.3.3 温度测量仪表宜采用经校验合格的热电阻或热电偶温度计。热电阻温度计采用 A 等级四线制的铂电阻温度计；热电偶温度计从测量端到冷端应有连续的导线，且具有 0的参考冷端或是绝热的且校验过的环境温度作为参考。6.4 数据采集和处理6.4.1 试验宜采用自动采集系统，并在试验前进行一次运行数据采集分析，以检查系统是否工作正常。 采用电厂仪表的数据可直接通过电厂分散控制系统采集数据。采用人工记录的数据应确保记录的时间、地点、数据类型、数值单位等内容的完整性和正确性。6.4.2 试验前应检查电厂分散控制系统中所需试验参数储存阈值大小，确保满足试验计算精度。6.4.3 对试验期间采集的每一项数据进行检查，排除异常数据后进行算术平均计算，并且根据平均值计算试验结果。7 试验结果的计算7.1 计算方法7.1.1 应根据高压缸通流结构设计形式确定高压缸通过中间轴封漏至中压缸的蒸汽焓值。高中压缸间轴封前蒸汽腔室有压力和温度测点时，可通过压力和温度测量值计算确定；缺乏相关测点时，根据设计 资料推算得出。7.1.2 中压缸进汽腔室内蒸汽焓值的计算公式如下:hIP = (hHRH + LN 2 ´ hN 2 ) / (1+LN 2 )式中：hIP 中压缸进汽腔室内蒸汽焓值；hHRH 热再蒸汽焓值；LN 2高中压缸间轴封漏汽率；hN 2 高压缸通过中间轴封漏至中压缸内蒸汽焓值。7.1.3 中压缸进汽腔室内蒸汽压力的计算公式如下:pIP = pHRH (1 - mIP )式中：pIP 中压缸进汽腔室内蒸汽压力；pHRH 再热蒸汽压力；mIP中压进汽阀组压力损失率，可取设计值；7.1.4 中压缸排汽无其他蒸汽混入时，中压缸排汽焓值采用测量的蒸汽压力和温度计算确定。当中压缸排汽有其他蒸汽流入，中压缸排汽压力、温度测量值为混合蒸汽参数时，中压缸排汽焓值应推算到混 合前。可采用能量平衡的方式计算：h= h' +x(h' -h )式中：hIPe 中压缸排汽混合前焓值；IPeIPeIPelh'IPehl中压缸排汽混合后焓值，通过排汽压力和温度测量值计算确定；混入蒸汽焓值，取设计值或相关参数推算；x 混入蒸汽流量与中压缸实际排汽流量之比，试验无法测量时取设计值。7.1.5 中压缸效率计算：a) 实际中压缸效率：h' =hIP - hIPeIPh- h式中：IPIPe-ihIP' 实际中压缸效率；hIPe-i 以中压缸进汽腔室内蒸汽为起点的中压缸排汽等熵焓值；b) 名义中压缸效率：hh = hHRH - hIPe式中：hIP 名义中压缸效率；IP- hHRHIPe-ihIPe-i 以中压缸进汽阀前蒸汽为起点的中压缸排汽等熵焓值；7.2 计算流程采用变温度法确定高中压缸间轴封漏汽率详细计算案例见附录A，主要计算流程如下：a) 针对每个试验工况，计算主蒸汽、再热蒸汽、中压缸排汽、高中压缸间轴封漏汽焓；b) 假定高中压缸间轴封漏汽率，计算对应的中压缸进汽腔室内蒸汽焓值和实际中压缸效率；c) 多次重复步骤 b，得到多组高中压缸间漏汽率和实际中压缸效率；d) 根据步骤 c 的计算数据，绘制出该试验工况下实际中压缸效率与假定漏汽率的关系曲线。两个试验工况所得曲线的交汇点，即是试验所得高中压缸间轴封漏汽率；附 录 A（规范性附录） 试验算例A.1 汽轮机主要参数表 A.1汽轮机主要参数参数名称单位内容汽轮机型式/超临界、中间再热、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机型号/CLN630-24.2/566/566额定功率MW630主汽阀前额定压力MPa24.2主汽阀前额定温度566中压进汽阀前额定压力MPa4.08中压进汽阀前额定温度566中压进汽阀组压损率%2主汽调节阀配置/2 只主汽阀+4 只调节阀配汽方式/喷嘴配汽高压缸级数/1 个单列调节级+13 个压力级中压缸级数/9 个压力级A.2 试验测试数据表 A.2试验测试数据表项目单位试验工况一试验工况二机组负荷MW589.3591.1阀位/三阀全开三阀全开主蒸汽压力MPa23.1523.30主蒸汽温度530.5565.6调节级压力MPa17.5317.73调节级温度486.8522.0再热蒸汽压力MPa3.7913.815再热蒸汽温度568.1537.8中压缸排汽压力MPa0.4710.471中压缸排汽温度276.2254.4A.3 蒸汽焓值及名义中压缸效率计算表 A.3蒸汽焓值和名义中压缸效率项目单位试验工况一试验工况二焓值计算主蒸汽焓值kJ/kg32983407再热蒸汽焓值kJ/kg36033534高中压缸间轴封漏汽焓值kJ/kg32353340中压缸排汽焓值kJ/kg30162971名义中压缸效率计算中压缸焓降kJ/kg587.2562.9中压缸等熵焓降kJ/kg636.0611.3名义中压缸效率%92.3392.08A.4 试验计算假定中间汽封漏汽率，计算实际中压缸效率，计算结果如表A.4所示。表 A.4试验结果计算假设漏汽率试验工况一试验工况二中压缸进汽腔焓值实际中压缸效率中压缸进汽腔焓值实际中压缸效率%kJ/kg%kJ/kg%0.5360292.85353392.681360092.66353292.581.5359892.47353192.472359692.28353092.372.5359492.10352992.27A.5 试验结果根据表A.4中计算数据，可绘制两试验工况下实际中压缸效率与高中压缸间轴封漏汽率的关系曲线， 如图A.1所示，由此得到试验结果：高中压缸间轴封漏汽率为1.50%，实际中压缸效率为92.47%，图 A.1实际中压缸效率与高中压缸间轴封漏汽率的关系曲线