单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法与流程

技术特征：

1.单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据热力学原理，计算对应不同环境工况下的压气机耗功率W_c-js以及燃气透平输出功率W_t-js，并计算出燃气轮机功率W_gt-js和蒸汽轮机功率W_st-js；

S2：利用thermoflex仿真计算软件仿真计算不同环境工况下的压气机耗功率W_c-tf和燃气透平输出功率W_t-tf；

S3：将S2中仿真计算压气机耗功率W_c-tf、燃气透平输出功率W_t-tf与S1热力学原理计算出的压气机耗功率W_c-js、燃气透平输出功率W_t-js分别进行对比，得出压气机耗功率和燃气透平输出功率的修正曲线；

S4：利用实际监测的运行数据，结合压气机耗功率修正曲线和燃气透平输出功率的修正曲线，计算燃气轮机功率W_gtx和蒸汽轮机功率W_stx；

S5：根据蒸汽轮机能量方程和质量方程，求出单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率η_dy。

2.根据权利要求1所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，所述步骤S1中：

(1)燃气轮机功率

W_gt-js＝(W_t-js-W_c-js)η_m

式中：W_gt-js——燃气轮机功率，kW；

W_t-js——燃气透平输出功率，kW；

W_c-js——压气机耗功率，kW；

η_m——机械效率，％；

(2)压气机耗功率

W_c-js＝G_aw_c-js

式中：G_a——压气机进口空气流量，kg/s；

w_c-js——压缩1kg空气所耗用的比功，kW/kg；

压气机压缩比功：

$w_{c-js}=\stackrel{\‾}{C_{pa}}{T}_1({{\mathrm{\π}}_c}^{\frac{k_c-1}{k_c}}-1)/{\mathrm{\η}}_c$

式中：空气平均定压比热容，kJ/kg·K；

T₁——压气机进口空气温度，K；

π_c——压气机压缩比；

k_c——压气机等熵压缩系数；

η_c——压气机等熵压缩效率；

${\mathrm{\η}}_c=\frac{{{\mathrm{\π}}_c}^{\frac{k_c-1}{k_c}}-1}{\frac{T_2}{T_1}-1}$

式中：T₂——压气机排气温度，K；

(3)燃气透平输出功率

W_t-js＝G_gw_t-js

式中：G_g——燃气透平排气流量，kg/s；

w_t-js——燃气透平输出比功，kW/kg；

$w_{t-js}=\stackrel{\‾}{C_{pg}}{T}_3(1-{{\mathrm{\π}}_t}^{\frac{1-k_t}{k_t}}){\mathrm{\η}}_t$

式中：——烟气平均定压比热容，kJ/kg·K；

T₃——燃气透平进口燃气温度，K；

π_t——燃气透平膨胀比；

k_t——燃气透平膨胀系数；

η_t——燃气透平等熵膨胀效率；

${\mathrm{\η}}_t=\frac{1-T_4/T_3}{1-{\mathrm{\π}}_t^{1-k_t/k_t}}$

式中：T₄——燃气透平排气温度，K；

(4)蒸汽轮机功率

W_st-js＝W_cc-W_gt-js

式中：W_st-js——联合循环蒸汽轮机功率，MW；

W_cc——联合循环总输出功率，工程实际测量值，MW。

3.根据权利要求1所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，仿真在不同环境温度下、不同燃气轮机负荷率下的燃气轮机运行特性，得出不同工况下的压气机耗功率W_c-tf和燃气透平输出功率W_t-tf。

4.根据权利要求1所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，所述步骤S3中：

(1)压气机耗功率修正系数

式中：——为燃气轮机压气机耗功率修正系数；

W_c-tf——thermoflex仿真计算的压气机耗功率，MW；

W_c-js——热力学原理计算的压气机耗功率，MW；

(2)燃气透平输出功率修正系数

式中：——燃气轮机燃气透平输出功率修正系数；

W_t-tf——thermoflex仿真计算的燃气透平输出功率，MW；

W_t-js——热力学原理计算的燃气透平输出功率，MW；

影响燃气轮机运行特性的外界因素主要有燃气轮机负荷率以及环境温度，因此压气机耗功率修正系数和燃气透平输出功率修正系数是燃气轮机负荷率及环境温度的函数：

式中：N_gt——为燃气轮机的负荷率；

T_a——环境温度，℃。

5.根据权利要求1所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，所述步骤S4中：

压气机耗功率可表示为：

式中：W_cx——引入修正系数后计算的压气机耗功率，MW；

燃气透平输出功率可以表示为：

式中：W_tx——引入修正系数计算的燃气透平输出功率，MW；

燃气轮机功率为：

W_gtx＝(W_tx-W_cx)η_m

式中：W_gtx——为引入修正系数后计算的燃气轮机功率，MW；

蒸汽轮机功率为：

W_stx＝W_cc-W_gtx。

W_cc——联合循环总输出功率，工程实际测量值，MW。

6.根据权利要求1所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，所述步骤S5中，单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率计算公式为：

${\mathrm{\η}}_{dy}=\frac{\mathrm{\Δ}h}{{\mathrm{\Δh}}_i}=\frac{h_{dy}-h_c}{h_{dy}-h_s}$

η_dy——低压缸效率，％；

Δh——低压缸实际焓降，单位kJ/kg；

Δh_i——低压缸等熵焓降，单位kJ/kg；

h_dy——低压缸进汽焓，通过测量低压缸进汽压力和温度，通过查水蒸气性质表得到，单位kJ/kg；

h_c——低压缸排汽焓，单位kJ/kg；

h_s——低压缸排汽等熵焓，单位kJ/kg，通过低压缸进汽参数和排汽压力查水蒸气性质表得到，排汽压力即低压缸排汽背压，测量得到。

7.根据权利要求6所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，所述低压缸排汽焓h_c计算公式为：

h_c＝Q_c/G_c

h_c——低压缸排汽焓，kJ/kg；

Q_c——排入凝汽器排汽热量，MW；

G_c——排入凝汽器排汽流量，kg/s。

8.根据权利要求7所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，根据能量和质量守恒方程计算排入凝汽器排汽热量Q_c、排入凝汽器排汽流量G_c：

能量守恒方程：Q_in-Q_e-Q_a-Q_c＝k(W_stx+ΔW)

质量守恒方程：G_hp+G_hpjws+G_ip+G_zrjws+G_lp-G_lq＝G_c

Q_in——为蒸汽轮机输入热量，包括高中低压蒸汽进入汽轮机的热量等，通过测量进入蒸汽轮机的流量、压力和温度，通过查水蒸气性质表得到相应的焓值，流量乘以焓值即为输入热量，测量得到的已知量，单位MW；

Q_e——蒸汽轮机抽汽回热带走的热量，单位MW，燃气-蒸汽联合循环机组无抽汽，故本项为0；

Q_a——蒸汽轮机其他设备带走的热量，单位MW；

Q_c——排入凝汽器的热量，未知求取量，单位MW，；

k——为单位转换系数；

W_stx——发电机输出功率，单位MW，；

ΔW——发电机端损失，取0.5％W_stx，单位MW；

G_hp——高压主蒸汽流量，单位kg/s，通过测量得到，为已知量；

G_hpjws——高压过热器减温水流量，单位kg/s，通过测量得到，为已知量；

G_ip——中压蒸汽流量，单位kg/s，通过测量得到，为已知量；

G_zrjws——再热蒸汽减温水流量，单位kg/s，通过测量得到，为已知量；

G_lp——低压蒸汽流量，单位kg/s，通过测量得到，为已知量；

G_lq——漏气损失量，单位kg/s；

G_c——流入凝汽器的流量，单位kg/s，未知量，通过计算得到。

9.根据权利要求8所述的单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，其特征在于，所述汽机其他设备带走的热量Q_a、漏气损失量G_lq忽略不计。