一种确定机组吹灰蒸汽流量的试验方法与流程

本发明属于火电机组汽轮机发电技术领域，尤其涉及一种确定机组吹灰蒸汽流量的试验方法。

背景技术：

汽轮机性能试验是目前确定汽轮机出力、热耗率(循环热效率)等性能指标精度最高、实践最有效的手段。进行汽轮机性能试验可参考的试验标准主要包括：(1)asmeptc6《汽轮机性能试验规程》；(2)gb/t8117《电站汽轮机热力性能验收试验规程》。分别完全遵循asmeptc6规程及gb/t8117规程中的方法a进行汽轮机性能试验，测试得到的汽轮机热耗率结果不确定度可达到0.25％、0.30％，两个标准均要求试验期间的热力系统不明泄漏量不能大于主蒸汽流量的0.1％。

汽轮机热力系统不明泄漏量，对汽轮机试验结果的影响至关重要，在汽轮机试验结果不确定度分析中，热力系统不明泄漏量对热耗率试验结果的敏感度系数为1.0％/％(热力系统不明泄漏率为a％时，由热力系统不明泄漏量导致热耗率试验结果不确定度增加的量即为a％)。

然而，工程实践中，往往存在热力系统不明泄漏量显著偏大的情况，尤其是当机组锅炉设备存在缺陷(如停止吹灰将导致主、再热蒸汽温度显著偏离设计值)，而引起锅炉吹灰无法长时间隔离，这将导致汽轮机性能试验不确定度显著增大，使试验变得极为困难。

在锅炉设备投入吹灰情况下进行汽轮机性能试验，存在的问题是不仅确定吹灰蒸汽流量存在困难，而且也无法确定机组不明泄漏量是否满足试验要求。常规确定吹灰蒸汽流量的方法主要是采用节流装置直接测量，该方法在工程实践中存在两大困难：(1)需要机组停机期间在锅炉吹灰蒸汽管路安装流量测量装置、压力测量装置及温度测量装置；(2)由于吹灰蒸汽管路中蒸汽参数随吹灰蒸汽用量需求不同而变化剧烈导致直接测量吹灰蒸汽流量的不确定度很大(根据目前常用节流装置估算不确定度大于2.0％)。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在无法隔离锅炉设备吹灰蒸汽系统进行汽轮机性能试验，确定试验期间吹灰蒸汽流量的试验方法。该方法能够准确获得汽轮机试验期间的吹灰蒸汽用汽量，如果结合使用吹灰蒸汽流量对汽轮机热耗率、出力修正曲线，可有效保证此特殊情况下的汽轮机性能试验精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种确定机组吹灰蒸汽流量的试验方法，包括以下步骤：

a、进行热力系统不明泄漏量试验工况1

热力系统不明泄漏量试验工况1在系统隔离、不吹灰条件下进行；进行热力系统不明泄漏量试验工况1前，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离，且包括锅炉设备吹灰蒸汽系统，并将机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定；系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行热力系统不明泄漏量试验工况1，热力系统不明泄漏量试验工况1进行1个小时；试验期间，保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量，然后进入步骤b；

b、计算热力系统不明泄漏量试验工况1的不明泄漏量δf1

热力系统不明泄漏量试验工况1结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，包括凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算热力系统不明泄漏量试验工况1的不明泄漏量δf1，然后恢复热力系统的所有c类阀门至正常运行状态，并对热力系统进行补水，将凝汽器液位补至较高液位，然后进入步骤c；

c、进行热力系统不明泄漏量试验工况2

热力系统不明泄漏量试验工况2在系统隔离、不吹灰条件下进行；进行热力系统不明泄漏量试验工况2前，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离，且包括锅炉设备吹灰蒸汽系统，并将机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定；系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行热力系统不明泄漏量试验工况2，热力系统不明泄漏量试验工况2进行1个小时；试验期间，保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量，然后进入步骤d；

d、计算热力系统不明泄漏量试验工况2的不明泄漏量δf2

热力系统不明泄漏量试验工况2结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，包括凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各主要储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算热力系统不明泄漏量试验工况2的不明泄漏量δf2，然后恢复热力系统的所有c类阀门至正常运行状态，并对热力系统进行补水，将凝汽器液位补至较高液位，然后进入步骤e；

e、进行热力系统不明泄漏量试验工况3

热力系统不明泄漏量试验工况3在系统隔离、不吹灰条件下进行；进行热力系统不明泄漏量试验工况3前，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离，且包括锅炉设备吹灰蒸汽系统，并将机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定；系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行热力系统不明泄漏量试验工况3，热力系统不明泄漏量试验工况3进行1个小时；试验期间，保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量，然后进入步骤f；

f、计算热力系统不明泄漏量试验工况3的不明泄漏量δf3

热力系统不明泄漏量试验工况3结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，包括凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各主要储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算热力系统不明泄漏量试验工况3的不明泄漏量δf3，然后恢复热力系统的所有c类阀门至正常运行状态，并对热力系统进行补水，将凝汽器液位补至较高液位，然后进入步骤g；

g、计算热力系统不明泄漏量δf

通过3次热力系统不明泄漏量试验1、2、3，计算得到3次热力系统不明泄漏量试验结果δf1、δf2、δf3，在得到的3次不明泄漏量试验结果中，如果任意两次试验结果之间的偏差在tmcr工况额定主蒸汽流量的±0.1％以内，则认为这3次试验结果有效；否则，进行第4次试验或者更多的试验，直至出现有3次试验结果相互之间的偏差在tmcr工况额定主蒸汽流量的±0.1％以内；利用3次不明泄漏量试验结果平均值，作为热力系统不明泄漏量的最终结果δf，用于汽轮机性能试验期间的吹灰蒸汽流量确定，然后进进入步骤h；

h、进行汽轮机性能试验

在进行汽轮机性能试验前，除锅炉设备吹灰蒸汽系统外，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离，并将机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定；系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行机汽轮机性能试验；试验期间，保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量，然后进进入步骤i；

i、计算汽轮机性能试验的吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和δft

汽轮机性能试验结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，包括凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各主要储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算汽轮机性能试验的吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和δft，然后进进入步骤j；

j、计算汽轮机性能试验中的吹灰流量fs

由于每次对热力系统进行的隔离都保持一致，热力系统的不明泄漏量理论应相同，认为汽轮机性能试验期间的机组不明泄漏量与热力系统不明泄漏量试验计算得到的δf相等，从汽轮机性能试验的吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和δft中减去热力系统不明泄漏量δf，即为汽轮机性能试验中的吹灰蒸汽流量fs。

本发明进一步的改进在于，步骤b、d、f中，热力系统完善隔离、且锅炉设备不进行吹灰情况下的热力系统不明泄漏量δf1、δf2、δf3由计算公式(1)得到：

δfi＝fhwli+fdli+fdrumi-fmli(1)

式中：δfi－第i次系统不明泄漏量试验结果，kg/h；

fhwli－第i次不明泄漏量试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdli－第i次不明泄漏量试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrumi－第i次不明泄漏量试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fmli－第i次不明泄漏量试验可测量的系统明漏量，kg/h。

本发明进一步的改进在于，步骤g中，热力系统不明泄漏量δf由计算公式(2)得到：

式中：δf－热力系统不明泄漏量，kg/h；

δf1－热力系统不明泄漏量有效试验工况1测量的不明泄漏量，kg/h；

δf2－热力系统不明泄漏量有效试验工况2测量的不明泄漏量，kg/h；

δf3－热力系统不明泄漏量有效试验工况3测量的不明泄漏量，kg/h。

本发明进一步的改进在于，步骤i中，汽轮机性能试验的吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和δft由公式(3)计算得到：

δft＝fhwl+fdl+fdrum-fml(3)

式中：δft－汽轮机性能试验中吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和，kg/h；

fhwl－汽轮机性能试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdl－汽轮机性能试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrum－汽轮机性能试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fml－汽轮机性能试验可测量的系统明漏量，kg/h。

本发明进一步的改进在于，步骤j中，汽轮机性能试验中的吹灰流量fs由公式(4)计算：

fs＝fhwl+fdl+fdrum-fml-δf(4)

式中：fs－锅炉吹灰蒸汽流量，kg/h；

fhwl－汽轮机性能试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdl－汽轮机性能试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrum－汽轮机性能试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fml－汽轮机性能试验可测量的系统明漏量，kg/h；

δf－热力系统不明泄漏量，kg/h。

本发明进一步的改进在于，步骤a、c、e中，在热力系统完善隔离、且锅炉设备不进行吹灰情况下，进行3次热力系统不明泄漏量试验，满足了试验重复性的要求，保证了试验的可重复性，同时也减少了试验的偶然误差。

本发明进一步的改进在于，在步骤g中，得到的3次不明泄漏量试验结果中，如果任意两次试验结果之间的偏差在tmcr工况额定主蒸汽流量的±0.1％以内，认为这3次试验结果有效；否则，进行第4次试验或者更多的试验，直至出现有3次试验结果相互之间的偏差在tmcr工况额定主蒸汽流量的±0.1％以内。

本发明进一步的改进在于，在步骤a、c、e、h中，为使试验工况稳定，每个工况都在机组稳定运行30分钟后开始计时。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

1、本发明提供了一种在无法隔离锅炉设备吹灰蒸汽系统进行汽轮机性能试验，确定试验期间吹灰蒸汽流量的试验方法，该试验方法有效解决了在这种条件下无法进行汽轮机性能试验的困难。

2、利用本发明测试得到的吹灰蒸汽流量不确定度较低，小于额定主蒸汽流量的0.1％，因此使汽轮机性能试验结果的整体不确定度得到有效控制。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做出进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种确定机组吹灰蒸汽流量的试验方法，包括以下步骤。

1、进行热力系统不明泄漏量试验工况1。热力系统不明泄漏量试验工况1需在系统隔离、不吹灰条件下进行。进行热力系统不明泄漏量试验工况1前，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离(规程中要求的隔离内容见附录1)，且包括锅炉设备吹灰蒸汽系统，机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定。系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行热力系统不明泄漏量试验工况1，热力系统不明泄漏量试验工况1进行1个小时。试验期间，尽量保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量。

2、计算热力系统不明泄漏量试验工况1的不明泄漏量δf1。热力系统不明泄漏量试验工况1结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，如凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各主要储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算热力系统不明泄漏量试验工况1的不明泄漏量δf1，然后恢复热力系统的所有c类阀门(典型的c类隔离阀门见附录2)至正常运行状态，并对热力系统进行补水，将凝汽器液位补至较高液位。热力系统不明泄漏量试验工况1的不明泄漏量δf1的计算公式如下：

δf1＝fhwl1+fdl1+fdrum1-fml1(9)

式中：δf1－第1次系统不明泄漏量试验结果，kg/h；

fhwl1－第1次不明泄漏量试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdl1－第1次不明泄漏量试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrum1－第1次不明泄漏量试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fml1－第1次不明泄漏量试验可测量的系统明漏量，kg/h。

3、进行热力系统不明泄漏量试验工况2。热力系统不明泄漏量试验工况2需在系统隔离、不吹灰条件下进行。进行热力系统不明泄漏量试验工况2前，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离(规程中要求的隔离内容见附录1)，且包括锅炉设备吹灰蒸汽系统，机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定。系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行热力系统不明泄漏量试验工况2，热力系统不明泄漏量试验工况2进行1个小时。试验期间，尽量保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量。

4、计算热力系统不明泄漏量试验工况2的不明泄漏量δf2。热力系统不明泄漏量试验工况2结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，如凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各主要储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算热力系统不明泄漏量试验工况2的不明泄漏量δf2，然后恢复热力系统的所有c类阀门(典型的c类隔离阀门见附录2)至正常运行状态，并对热力系统进行补水，将凝汽器液位补至较高液位。热力系统不明泄漏量试验工况2的不明泄漏量δf2的计算公式如下：

δf2＝fhwl2+fdl2+fdrum2-fml2(10)

式中：δf2－第2次系统不明泄漏量试验结果，kg/h；

fhwl2－第2次不明泄漏量试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdl2－第2次不明泄漏量试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrum2－第2次不明泄漏量试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fml2－第2次不明泄漏量试验可测量的系统明漏量，kg/h。

5、进行热力系统不明泄漏量试验工况3。热力系统不明泄漏量试验工况3需在系统隔离、不吹灰条件下进行。进行热力系统不明泄漏量试验工况3前，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离(规程中要求的隔离内容见附录1)，且包括锅炉设备吹灰蒸汽系统，机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定。系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行热力系统不明泄漏量试验工况3，热力系统不明泄漏量试验工况3进行1个小时。试验期间，尽量保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量。

6、计算热力系统不明泄漏量试验工况3的不明泄漏量δf3。热力系统不明泄漏量试验工况3结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，如凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各主要储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算热力系统不明泄漏量试验工况3的不明泄漏量δf3，然后恢复热力系统的所有c类阀门(典型的c类隔离阀门见附录2)至正常运行状态，并对热力系统进行补水，将凝汽器液位补至较高液位。热力系统不明泄漏量试验工况3的不明泄漏量δf3的计算公式如下：

δf3＝fhwl3+fdl3+fdrum3-fml3(11)

式中：δf3－第3次系统不明泄漏量试验结果，kg/h；

fhwl3－第3次不明泄漏量试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdl3－第3次不明泄漏量试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrum3－第3次不明泄漏量试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fml3－第3次不明泄漏量试验可测量的系统明漏量，kg/h。

7、计算热力系统不明泄漏量δf。通过3次热力系统不明泄漏量试验1、2、3，计算得到3次热力系统不明泄漏量试验结果δf1、δf2、δf3，得到的3次不明泄漏量试验结果中，如果任意两次试验结果之间的偏差在tmcr工况额定主蒸汽流量的±0.1％以内，认为这3次试验结果有效。否则，需要进行第4次试验或者更多的试验，直至出现有3次试验结果相互之间的偏差在tmcr工况额定主蒸汽流量的±0.1％以内。利用3次不明泄漏量试验结果平均值，作为热力系统不明泄漏量的最终结果δf，用于汽轮机性能试验期间的吹灰蒸汽流量确定。热力系统不明泄漏量δf的计算公式如下：

式中：δf－热力系统不明泄漏量，kg/h；

δf1－热力系统不明泄漏量试验工况1测量的不明泄漏量，kg/h；

δf2－热力系统不明泄漏量试验工况2测量的不明泄漏量，kg/h；

δf3－热力系统不明泄漏量试验工况3测量的不明泄漏量，kg/h；

8、进行汽轮机性能试验。在进行汽轮机性能试验前，除吹灰外，对热力系统按照asme试验规程进行严格隔离(规程中要求的隔离内容见附录1)，机组毛功率调整至100％额定负荷并保持稳定。系统隔离完成后，机组稳定运行30分钟，开始进行机汽轮机性能试验。试验期间，尽量保持除氧器和锅炉汽包液位稳定，使凝汽器液位稳定下降，并对热力系统存在的明漏量使用容积法进行测量。

9、计算汽轮机性能试验的吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和δft。汽轮机性能试验结束后，记录热力系统各主要储水容器液位的变化及相应储水容器内工质的压力和温度数据，如凝汽器热井、除氧器及锅炉汽包，根据各主要储水容器的几何尺寸、液位变化、由压力和温度确定的工质密度及测量得到的明漏量，计算汽轮机性能试验的吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和δft。δft的计算公式如下：

δft＝fhwl+fdl+fdrum-fml(13)

式中：δft－汽轮机性能试验中吹灰蒸汽流量与不明泄漏量之和，kg/h；

fhwl－汽轮机性能试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdl－汽轮机性能试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrum－汽轮机性能试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fml－汽轮机性能试验可测量的系统明漏量，kg/h；

10、计算汽轮机性能试验中的吹灰流量fs。由于每次对热力系统进行的隔离都保持一致，热力系统的不明泄漏量理论应相同，可认为汽轮机性能试验期间的不明泄漏量与热力系统不明泄漏量试验获得的δf相等，从汽轮机性能试验的总泄漏量δft中减去热力系统不明泄漏量δf，即为汽轮机性能试验中的吹灰蒸汽流量fs。fs的计算公式如下：

fs＝fhwl+fdl+fdrum-fml-δf(14)

式中：fs－锅炉吹灰蒸汽流量，kg/h；

fhwl－汽轮机性能试验热井水位变化当量流量，kg/h；

fdl－汽轮机性能试验除氧器水箱水位变化当量流量，kg/h；

fdrum－汽轮机性能试验锅炉汽包水位变化当量流量，kg/h；

fml－汽轮机性能试验可测量的系统明漏量，kg/h；

δf－热力系统不明泄漏量，kg/h。