第32卷第2期
2011年6月
电 站 辅 机
V ol. 32N o. 2
Jun. 2011
文章编号:1672 0210(2011) 02 0026 03
300MW 汽轮机低压缸抽汽温度偏高的经济性分析
李富云, 严正波, 沈发荣
(云南电力试验研究院(集团) 有限公司电力研究院, 云南昆明650217)
摘 要:根据国内某些300M W 机组普遍存在低压缸段抽汽温度偏高的现象, 以某公司的8号机为例, 采用了热平衡及等效热降的方法, 进行了因抽汽温度偏高对机组经济性影响的定量分析, 为发电企业的同类机组改造提供技术依据, 并可为设计制造厂家提供参考。
关键词:汽轮机; 低压缸; 抽汽; 温度; 偏高; 经济性; 性能; 试验中图分类号:TK223. 7+4 文献标识码:B
Economical Analysis on the Problem of Higher Extracted Steam
Temperature from the LP Cylinder of 300MW Turbine
LI Fu yun, Y AN Zheng bo, SH EN Fa r ong
(T he Electr ic Pow er R esear ch Institute, Y unnan Electric P ow er T est &Resear ch Institute (Gro up)
Co. , L td. , Kunming, Yunnan, 650217, China)
Abstract :In accor dance w ith commo n pr oblem of higher ext racted st eam temper ature f rom L P cy linder of so me 300M W tur bines domestically, taking the example of the ex isting U nit 8in a po wer plant, the metho ds of thermal balance and effectiv e heat dro p have been adopted and the quantitat ive analy sis on the economica l influence o f the higher ex tr acted steam temper atur e on the po wer unit has been ca rr ied out w hich will be technically pro vided to the same ty pe o f po wer unit as the technical basis and as the r efer ence fo r any manufacturer s. Key words:tur bine; L P cylinder ; ex tracted steam; temper ature; hig her; eco no my; per formance; test
1 概 述
通过对大型汽轮机组的热力性能试验, 计算机组的主要热经济指标, 同时对机组进行节能诊断, 发现机组运行存在问题, 并对存在的问题进一步作定量分析, 了解了这些问题对机组经济性的影响程度, 并对机组运行的节能空间进行了计算。在2010年, 对国内部分300M W 机组进行了热力性能试验, 现根据测度结果, 针对机组普遍存在低压缸抽汽温度偏高的问题, 以某公司8号汽轮机组为例, 进行了因抽汽温度偏高对机组经济性影响的定量分析, 以便
为提高机组运行经济性、指导机组检修工作提供参考。
2 300M W 汽轮机组部分性能试验数据
部分300M W 汽轮机组热力性能试验中低压缸段的抽汽数据, 见表1所示。据了解, 除了表1中列出的机组之外, 其他部分机组也存在同样的问题。从表1数据可知, 部分300M W 汽轮机组低压缸抽汽温度比设计值高很多, 有的甚至高达40 以上。通过查阅相关资料发现, 很多300MW 机组也存在类似问题, 对于该问题, 目前并未引起发电企业及设
收稿日期:2011 01 26 修回日期:2011 04 27
作者简介:李富云(1983 ) , 男, 工程师, 华北电力大学硕士, 现主要从事火电厂经济性分析评价工作。
300M W 汽轮机低压缸抽汽温度偏高的经济性分析表1 抽汽温度试验值与设计值比较
名称机组型号参数名称发电机功率主汽压力主汽温度再热蒸汽压力再热蒸汽温度5段抽汽压力5段抽汽温度6段抽汽压力6段抽汽温度7段抽汽压力7段抽汽温度排汽压力
单位//M W M Pa M Pa M Pa M Pa M Pa kP a
国电宣威8号机设计值300. 0016. 67537. 003. 20537. 000. 45271. 500. 25206. 400. 13138. 605. 19
试验值299. 5014. 73537. 703. 44539. 350. 48317. 660. 27224. 720. 14170. 987. 03
国投曲靖4号机设计值300. 0016. 67538. 003. 18538. 000. 32226. 100. 13138. 200. 0788. 776. 40
试验值293. 8715. 03540. 073. 29533. 180. 24257. 620. 15176. 930. 09124. 215. 35
电站辅机总第117期(2011N o. 2)
大唐红河1号机设计值300. 0016. 70537. 003. 25537. 000. 35232. 700. 13134. 800. 0687. 506. 15
试验值299. 9816. 85539. 663. 14535. 400. 38265. 470. 16190. 400. 0790. 519. 35
国电开远8号机N300-16. 7/537/537设计值300. 0016. 70537. 003. 23537. 000. 31225. 900. 13139. 000. 0790. 306. 15
试验值301. 3716.
86537. 453. 26538. 630. 31278. 620. 07198. 440. 05107. 038. 18
N 300-16. 7/537/537-6N300-16. 7/538/538N300-16. 7/537/537
计制造厂家的足够重视, 造成的经济损失也并未进行定量计算, 现经计算, 发现因此类问题而造成的经济损失相当巨大, 若以国内全部存在该问题的300MW 机组来计算, 因此而造成的经济损失总数将更为惊人。
减小, 也会导致抽汽温度升高。从膨胀过程曲线来看(某公司8号机) , 低压缸的膨胀过程曲线明显向右偏离, 各级段熵增比设计值增大, 表明低压缸各级级内损失增加, 级效率降低。膨胀曲线如图1所示, 其中修正曲线的数据仅对泄漏量进行修正得出。
3 抽汽温度偏高原因分析
一般来说, 若只是单台机组出现低压缸抽汽温度偏高的情况, 首先应考虑是否参数测量有问题, 但该类问题的普遍存在, 而且参照比较抽汽点与加热器进汽点的参数比较接近, 因此抽汽参数测量错误可以排除。其次考虑是否由于其他外部汽流混合的影响, 但查看设计图纸资料发现, 这几台机组的低压缸5、6、7段抽汽均无外部汽源进入, 因此外部汽源混合的影响也可排除。分析汽轮机结构后, 认为问题主要存在汽缸内部, 由于汽缸内部通流部分的泄漏, 上一级高温蒸汽没有经过正常流道做功直接漏入下一级段抽汽口混合, 使得下一级段抽汽温度升高。
低压缸内部泄漏的原因主要有三个方面:(1) 隔板与汽缸联结处的环形间隙;
(2) 隔板水平中分面存在的间隙。由于机组起停等原因产生结合面变形或低压内缸连接螺栓松弛都会使间隙增大;
(3) 隔板及动叶环形汽封间隙。在机组的启停过程中, 位于低压缸中部的1、2、3级隔板及动叶环形汽封容易发生碰摩, 使汽封间隙增大。
根据汽轮机膨胀过程中能量转换的原理, 若汽缸效率降低, 蒸汽在级内做功不足, 蒸汽有效焓降
图1 汽轮机低压缸膨胀过程曲线
4 低压缸抽汽温度偏高对机组经济性的
影响
该公司8号机为亚临界、一次中间再热、双缸(高中压缸合缸) 双排汽、单轴、凝汽式300M W 汽轮机, 机组型号为N300-16. 7/537/537-6型。分析主要引用该机组最近1次A 级检修后的热力性能试验结果。
在300M W 试验负荷下, 测量计算得到的低压缸效率为86. 842%, 比设计值89. 830%低2. 988%。经 等效热降 方法计算, 低压缸效率每变化1%, 影
电站辅机总第117期(2011N o. 2)
响热耗34. 052kJ/kW h, 低压缸效率偏低使热耗降低了101. 758kJ/kW h 。低压缸效率偏低除了受机组多年运行通流部分能力下降影响之外, 还受到回热系统抽汽温度偏高, 使高品质蒸汽损失过大的影响。
根据热平衡方法, 实测汽缸效率, 并考虑缸内各级段膨胀曲线设计状况进行计算, 得出异常级段的实际温度即混合前温度, 再根据混合前、后温度的变化, 就可求出蒸汽的泄漏量, 其中异常级段实际蒸汽焓值由式(1) 计算:
=
12
h 1-h i
h 1 进汽焓值; h 2 实际蒸汽焓值; h i 等熵焓值。
通过计算, 低压缸新蒸汽未做功直接漏入5-7段抽汽口的流量为37. 386t/h, 根据等效热降理论进行计算, 5-7段抽汽温度偏高使机组热耗降低了28. 417kJ/kW h, 影响机组低压缸效率降低0. 84%。
根据以上计算结果, 对5-7段抽汽温度进行修正计算。对抽汽温度偏高的修正计算中, 低压缸效率取设计值进行计算。通过泄漏量修正及缸效率修正计算的结果可以看出, 修正后5-7段抽汽温度和设计值较接近, 计算结果如表2所示。
表2 泄漏量及缸效率对抽汽温度的影响
名称5段抽汽温度6段抽汽温度7段抽汽温度
单位设计值试验值
271. 50317. 66206. 40224. 72138. 60170. 98
泄漏量修正后273. 43214. 46153. 96
缸效率修正后272. 65208. 31140. 15
通过计算, 5-7段抽汽温度偏高使机组热耗降低了28. 417kJ/kW h, 折算影响机组供电煤耗为1. 057g/kW h 。根据国内机组发电情况, 单台机组年发电量按15亿kW h(估计值) 计算, 发电煤价按500元/吨计算, 则单台机组因为低压缸抽汽温度偏高的影响, 在1年内造成的直接经济损失约为80万元人民币。
由此建议发电企业在机组大修时, 应详细检查低压缸进汽部件, 汽封间隙及内缸结合面法兰有否裂纹, 检查低压缸的隔板和叶片。
(1)
式中: 级段效率;
5 结 语
国内300M W 机组低压缸5-7段抽汽温度偏高现象普遍存在。缸体泄漏及缸效率降低是影响抽汽温度偏高的重要原因之一。
抽汽温度偏高对机组经济性影响显著, 造成的直接经济损失巨大, 发电企业在机组大修时, 应详细检查低压缸进汽部件、汽封间隙及内缸结合面法兰是否有裂纹, 检查低压缸的隔板和叶片。
通过热力试验可发现汽轮机通流部分存在的问题。老机组大修前、后的热力性能试验, 是了解汽轮机热力性能及通流部分是否存在问题的重要手段。
参考文献:
[1]林万超. 火电厂热系统定量分析[M ]. 西安:西安交通大学出版
社. 1991.
[2]GB/T 8117. 2-2008, 汽轮机热力性能验收试验规程, 第二部
分:方法B 各种类型和容量的汽轮机宽准确度试验[S ], 2008. [3]国际公式化委员会. 水和水蒸汽性质表:工业用IAPW S-IF97
方程[M ]. 1997.
简讯
我国积极发展核电的方向不变
中国核工业集团最近公布, 坚持集团的总体发展思路和规划目标不动摇, 同时, 积极应对国家核电发展规划的调整, 认真做好集团核电、核燃料产业和项目规划的调整和完善。
中核集团是国家核能发展与核电建设的主力军。因日本福岛核事故的发生, 会对我国核电产业经济的发展产生一定影响, 但我国积极发展核电的方向不会改变。
我国政府部门已对全国核电建设展开了安全检查, 调查的初步结论是核电厂应急安全设计规范普遍达标, 但多数机组欠缺抵御多重极端自然灾害叠加事故发生的能力。
摘自上海电气电站设备有限公司电站辅机厂技术部 信息简讯 第151期
第32卷第2期
2011年6月
电 站 辅 机
V ol. 32N o. 2
Jun. 2011
文章编号:1672 0210(2011) 02 0026 03
300MW 汽轮机低压缸抽汽温度偏高的经济性分析
李富云, 严正波, 沈发荣
(云南电力试验研究院(集团) 有限公司电力研究院, 云南昆明650217)
摘 要:根据国内某些300M W 机组普遍存在低压缸段抽汽温度偏高的现象, 以某公司的8号机为例, 采用了热平衡及等效热降的方法, 进行了因抽汽温度偏高对机组经济性影响的定量分析, 为发电企业的同类机组改造提供技术依据, 并可为设计制造厂家提供参考。
关键词:汽轮机; 低压缸; 抽汽; 温度; 偏高; 经济性; 性能; 试验中图分类号:TK223. 7+4 文献标识码:B
Economical Analysis on the Problem of Higher Extracted Steam
Temperature from the LP Cylinder of 300MW Turbine
LI Fu yun, Y AN Zheng bo, SH EN Fa r ong
(T he Electr ic Pow er R esear ch Institute, Y unnan Electric P ow er T est &Resear ch Institute (Gro up)
Co. , L td. , Kunming, Yunnan, 650217, China)
Abstract :In accor dance w ith commo n pr oblem of higher ext racted st eam temper ature f rom L P cy linder of so me 300M W tur bines domestically, taking the example of the ex isting U nit 8in a po wer plant, the metho ds of thermal balance and effectiv e heat dro p have been adopted and the quantitat ive analy sis on the economica l influence o f the higher ex tr acted steam temper atur e on the po wer unit has been ca rr ied out w hich will be technically pro vided to the same ty pe o f po wer unit as the technical basis and as the r efer ence fo r any manufacturer s. Key words:tur bine; L P cylinder ; ex tracted steam; temper ature; hig her; eco no my; per formance; test
1 概 述
通过对大型汽轮机组的热力性能试验, 计算机组的主要热经济指标, 同时对机组进行节能诊断, 发现机组运行存在问题, 并对存在的问题进一步作定量分析, 了解了这些问题对机组经济性的影响程度, 并对机组运行的节能空间进行了计算。在2010年, 对国内部分300M W 机组进行了热力性能试验, 现根据测度结果, 针对机组普遍存在低压缸抽汽温度偏高的问题, 以某公司8号汽轮机组为例, 进行了因抽汽温度偏高对机组经济性影响的定量分析, 以便
为提高机组运行经济性、指导机组检修工作提供参考。
2 300M W 汽轮机组部分性能试验数据
部分300M W 汽轮机组热力性能试验中低压缸段的抽汽数据, 见表1所示。据了解, 除了表1中列出的机组之外, 其他部分机组也存在同样的问题。从表1数据可知, 部分300M W 汽轮机组低压缸抽汽温度比设计值高很多, 有的甚至高达40 以上。通过查阅相关资料发现, 很多300MW 机组也存在类似问题, 对于该问题, 目前并未引起发电企业及设
收稿日期:2011 01 26 修回日期:2011 04 27
作者简介:李富云(1983 ) , 男, 工程师, 华北电力大学硕士, 现主要从事火电厂经济性分析评价工作。
300M W 汽轮机低压缸抽汽温度偏高的经济性分析表1 抽汽温度试验值与设计值比较
名称机组型号参数名称发电机功率主汽压力主汽温度再热蒸汽压力再热蒸汽温度5段抽汽压力5段抽汽温度6段抽汽压力6段抽汽温度7段抽汽压力7段抽汽温度排汽压力
单位//M W M Pa M Pa M Pa M Pa M Pa kP a
国电宣威8号机设计值300. 0016. 67537. 003. 20537. 000. 45271. 500. 25206. 400. 13138. 605. 19
试验值299. 5014. 73537. 703. 44539. 350. 48317. 660. 27224. 720. 14170. 987. 03
国投曲靖4号机设计值300. 0016. 67538. 003. 18538. 000. 32226. 100. 13138. 200. 0788. 776. 40
试验值293. 8715. 03540. 073. 29533. 180. 24257. 620. 15176. 930. 09124. 215. 35
电站辅机总第117期(2011N o. 2)
大唐红河1号机设计值300. 0016. 70537. 003. 25537. 000. 35232. 700. 13134. 800. 0687. 506. 15
试验值299. 9816. 85539. 663. 14535. 400. 38265. 470. 16190. 400. 0790. 519. 35
国电开远8号机N300-16. 7/537/537设计值300. 0016. 70537. 003. 23537. 000. 31225. 900. 13139. 000. 0790. 306. 15
试验值301. 3716.
86537. 453. 26538. 630. 31278. 620. 07198. 440. 05107. 038. 18
N 300-16. 7/537/537-6N300-16. 7/538/538N300-16. 7/537/537
计制造厂家的足够重视, 造成的经济损失也并未进行定量计算, 现经计算, 发现因此类问题而造成的经济损失相当巨大, 若以国内全部存在该问题的300MW 机组来计算, 因此而造成的经济损失总数将更为惊人。
减小, 也会导致抽汽温度升高。从膨胀过程曲线来看(某公司8号机) , 低压缸的膨胀过程曲线明显向右偏离, 各级段熵增比设计值增大, 表明低压缸各级级内损失增加, 级效率降低。膨胀曲线如图1所示, 其中修正曲线的数据仅对泄漏量进行修正得出。
3 抽汽温度偏高原因分析
一般来说, 若只是单台机组出现低压缸抽汽温度偏高的情况, 首先应考虑是否参数测量有问题, 但该类问题的普遍存在, 而且参照比较抽汽点与加热器进汽点的参数比较接近, 因此抽汽参数测量错误可以排除。其次考虑是否由于其他外部汽流混合的影响, 但查看设计图纸资料发现, 这几台机组的低压缸5、6、7段抽汽均无外部汽源进入, 因此外部汽源混合的影响也可排除。分析汽轮机结构后, 认为问题主要存在汽缸内部, 由于汽缸内部通流部分的泄漏, 上一级高温蒸汽没有经过正常流道做功直接漏入下一级段抽汽口混合, 使得下一级段抽汽温度升高。
低压缸内部泄漏的原因主要有三个方面:(1) 隔板与汽缸联结处的环形间隙;
(2) 隔板水平中分面存在的间隙。由于机组起停等原因产生结合面变形或低压内缸连接螺栓松弛都会使间隙增大;
(3) 隔板及动叶环形汽封间隙。在机组的启停过程中, 位于低压缸中部的1、2、3级隔板及动叶环形汽封容易发生碰摩, 使汽封间隙增大。
根据汽轮机膨胀过程中能量转换的原理, 若汽缸效率降低, 蒸汽在级内做功不足, 蒸汽有效焓降
图1 汽轮机低压缸膨胀过程曲线
4 低压缸抽汽温度偏高对机组经济性的
影响
该公司8号机为亚临界、一次中间再热、双缸(高中压缸合缸) 双排汽、单轴、凝汽式300M W 汽轮机, 机组型号为N300-16. 7/537/537-6型。分析主要引用该机组最近1次A 级检修后的热力性能试验结果。
在300M W 试验负荷下, 测量计算得到的低压缸效率为86. 842%, 比设计值89. 830%低2. 988%。经 等效热降 方法计算, 低压缸效率每变化1%, 影
电站辅机总第117期(2011N o. 2)
响热耗34. 052kJ/kW h, 低压缸效率偏低使热耗降低了101. 758kJ/kW h 。低压缸效率偏低除了受机组多年运行通流部分能力下降影响之外, 还受到回热系统抽汽温度偏高, 使高品质蒸汽损失过大的影响。
根据热平衡方法, 实测汽缸效率, 并考虑缸内各级段膨胀曲线设计状况进行计算, 得出异常级段的实际温度即混合前温度, 再根据混合前、后温度的变化, 就可求出蒸汽的泄漏量, 其中异常级段实际蒸汽焓值由式(1) 计算:
=
12
h 1-h i
h 1 进汽焓值; h 2 实际蒸汽焓值; h i 等熵焓值。
通过计算, 低压缸新蒸汽未做功直接漏入5-7段抽汽口的流量为37. 386t/h, 根据等效热降理论进行计算, 5-7段抽汽温度偏高使机组热耗降低了28. 417kJ/kW h, 影响机组低压缸效率降低0. 84%。
根据以上计算结果, 对5-7段抽汽温度进行修正计算。对抽汽温度偏高的修正计算中, 低压缸效率取设计值进行计算。通过泄漏量修正及缸效率修正计算的结果可以看出, 修正后5-7段抽汽温度和设计值较接近, 计算结果如表2所示。
表2 泄漏量及缸效率对抽汽温度的影响
名称5段抽汽温度6段抽汽温度7段抽汽温度
单位设计值试验值
271. 50317. 66206. 40224. 72138. 60170. 98
泄漏量修正后273. 43214. 46153. 96
缸效率修正后272. 65208. 31140. 15
通过计算, 5-7段抽汽温度偏高使机组热耗降低了28. 417kJ/kW h, 折算影响机组供电煤耗为1. 057g/kW h 。根据国内机组发电情况, 单台机组年发电量按15亿kW h(估计值) 计算, 发电煤价按500元/吨计算, 则单台机组因为低压缸抽汽温度偏高的影响, 在1年内造成的直接经济损失约为80万元人民币。
由此建议发电企业在机组大修时, 应详细检查低压缸进汽部件, 汽封间隙及内缸结合面法兰有否裂纹, 检查低压缸的隔板和叶片。
(1)
式中: 级段效率;
5 结 语
国内300M W 机组低压缸5-7段抽汽温度偏高现象普遍存在。缸体泄漏及缸效率降低是影响抽汽温度偏高的重要原因之一。
抽汽温度偏高对机组经济性影响显著, 造成的直接经济损失巨大, 发电企业在机组大修时, 应详细检查低压缸进汽部件、汽封间隙及内缸结合面法兰是否有裂纹, 检查低压缸的隔板和叶片。
通过热力试验可发现汽轮机通流部分存在的问题。老机组大修前、后的热力性能试验, 是了解汽轮机热力性能及通流部分是否存在问题的重要手段。
参考文献:
[1]林万超. 火电厂热系统定量分析[M ]. 西安:西安交通大学出版
社. 1991.
[2]GB/T 8117. 2-2008, 汽轮机热力性能验收试验规程, 第二部
分:方法B 各种类型和容量的汽轮机宽准确度试验[S ], 2008. [3]国际公式化委员会. 水和水蒸汽性质表:工业用IAPW S-IF97
方程[M ]. 1997.
简讯
我国积极发展核电的方向不变
中国核工业集团最近公布, 坚持集团的总体发展思路和规划目标不动摇, 同时, 积极应对国家核电发展规划的调整, 认真做好集团核电、核燃料产业和项目规划的调整和完善。
中核集团是国家核能发展与核电建设的主力军。因日本福岛核事故的发生, 会对我国核电产业经济的发展产生一定影响, 但我国积极发展核电的方向不会改变。
我国政府部门已对全国核电建设展开了安全检查, 调查的初步结论是核电厂应急安全设计规范普遍达标, 但多数机组欠缺抵御多重极端自然灾害叠加事故发生的能力。
摘自上海电气电站设备有限公司电站辅机厂技术部 信息简讯 第151期