一种适用于汽轮机不同回热结构的热力性能试验计算方法与流程

本发明属于火电，具体涉及一种适用于汽轮机不同回热结构的热力性能试验计算方法。

背景技术：

1、汽轮机全面热力性能试验可以得到各缸的绝热效率、热耗率和汽耗率等重要性能指标。为计算汽轮机或某个缸的绝热效率，需要知道其排汽焓值。然而，当排汽为湿蒸汽时，其焓值不可直接计算得出。实际中，绝大多数大容量火电机组的排气为湿蒸汽。为此，常常需要建立汽轮机质量和能量平衡，求出排汽能量和排汽流量，从而得到排汽焓值。

2、汽轮机质量和能量平衡中，未知量为各抽流量和排汽焓值，已知量为各处温度、压力以及给水或凝结水管道上某处的流量(通常为除氧器进水凝结水流量或除氧器出口给水流量)。另外，根据机组特点，可能还需要测量给水泵密封水流量、小汽轮机进汽流量等等。

3、当前汽轮机回热结构形式多样，以致汽轮机性能试验时需要根据每台机组的形式建立计算程序，使得计算过程繁琐和易错，导致计算效率和准确度较低。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于汽轮机不同回热结构的热力性能试验计算方法。

2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

3、一种适用于汽轮机不同回热结构的热力性能试验计算方法，包括以下步骤：

4、(1)建立加热器模型，根据加热器模型构建汽轮机回热结构模型；

5、(2)建立加热器模型的平衡方程组；

6、(3)建立汽轮机流量平衡和能量平衡方程；

7、(4)求解汽轮机抽汽流量和最后一个汽缸的湿蒸汽排汽焓值，并求解排汽为湿蒸汽的汽缸的绝热效率。

8、进一步的，所述加热器包括回热器和除氧器，所述加热器模型包括回热器模型和除氧器模型；

9、所述回热器模型中，给水或凝结水被抽汽加热，抽汽则冷凝后变为疏水，与来自其他回热器的疏水一同排出；

10、所述除氧器模型中，汽轮机抽汽与凝结水和疏水进水进行混合换热，然后排出，与回热器模型相比，无疏水出水。

11、进一步的，步骤(1)中，根据加热器模型构建汽轮机不同回热结构模型的步骤包括：

12、确定汽轮机的回热器和除氧器的数量、位置及连接关系，利用回热器模型和除氧器模型构建汽轮机回热结构模型，并获取回热器序号集合h、除氧器序号集合c、加热器序号集合x、湿蒸汽序号集合s，所述加热器序号集合x为h与c的并集。

13、进一步的，步骤(2)中，建立加热器模型的平衡方程组的步骤包括：建立回热器汽侧流量平衡方程组、建立回热器疏水联系方程组、建立加热器进出水流量平衡方程组、建立加热器进出水联系方程组和建立加热器能量平衡方程组。

14、进一步的，建立回热器汽侧流量平衡方程组的步骤包括：

15、对每台回热器，其进汽流量fjq,h与疏水进水流量fssi,h之和等于疏水出水流量fsso,h，即得到如下方程组：

16、fjq，h+fssi，h＝fsso，h,h∈h    (1)。

17、进一步的，建立回热器疏水联系方程组的步骤包括：

18、当回热器疏水出水逐级自发流入下一级压力更低的加热器，最后一个回热器疏水出水则流入凝汽器，此时第1个回热器没有疏水进水，第2个回热器的疏水进水等于第1个回热器的疏水出水，以此类推，第h个回热器的疏水进水量fssi,h等于第h'＝h-1个回热器的疏水出水量fsso,h'，回热器疏水联系方程组表示为：

19、

20、进一步的，建立加热器进出水流量平衡方程组的步骤包括：

21、由于回热器的汽侧与水侧分开，因此，其进水流量fjs,h等于出水流量fcs,h，即得到如下方程组：

22、fcs，h＝fjs，h,h∈h   (3)

23、由于除氧器采用混合加热，因此，其流量平衡方程组为：

24、fcs，c＝fjq，c+fssi，c+fjs，c,c∈c   (4)

25、式中：fcs,c、fjq,c、fssi,c、fjs,c分别为除氧器出水流量、进汽流量、疏水进水流量、进水流量。

26、进一步的，建立加热器进出水联系方程组的步骤包括：

27、第i+1个加热器的出水流量fcs,i+1等于第i个加热器的进水流量fjs,i，考虑到在第i+1个加热器和第i个加热器之间可能存在的进抽水/汽的综合流量，建立如下加热器进出水联系方程组：

28、fjs,i＝fcs,i+1+fljgd,i∈x   (5)

29、式中：fljgd为汽轮机相邻加热器的连接管道上进抽水/汽的综合流量，进水/汽为正，抽水/汽为负；

30、试验中，还需测量基准流量fjz：

31、fjz＝const   (6)。

32、进一步的，建立加热器能量平衡方程组的步骤包括：

33、对于回热器：

34、fjq,hhjq,h+fjs,hhjs,h+fssi,hhssi,h＝fcs,hhcs,h+fsso,hhsso,h h∈h   (7)

35、对于除氧器：

36、fjq,chjq,c+fjs,chjs,c+fssi,chssi,c＝fcs,chcs,c c∈c  (8)

37、式中：hjq,h、hjs,h、hssi,h、hcs,h、hsso,h分别为回热器进汽焓值、进水焓值、疏水进水焓值、出水焓值、疏水出水焓值；

38、hjq,c、hjs,c、hssi,c、hcs,c分别为除氧器进汽焓值、进水焓值、疏水进水焓值、出水焓值；

39、根据热力学基本原理，过热蒸汽的焓值只需知道温度和压力即可通过查水蒸汽的热力状态表获得；对处在湿蒸汽区的抽汽，其焓值需要通过排汽焓值算出，计算方法可查阅汽轮机热力性能试验国家标准：

40、hjq,s＝f(hpq,g) s∈s  (9)。

41、进一步的，步骤(3)中，建立汽轮机流量平衡和能量平衡方程的步骤包括：

42、汽轮机流量平衡，即所有进入汽轮机的流量之和等于所有流出汽轮机的流量之和，其中，所述所有进入汽轮机的流量包括主汽流量fzq、进入缸体连接管道的综合进出水/汽流量fljgd和再热减温水的流量fzrjws，所述所有流出汽轮机的流量包括排汽流量fpq、各段抽汽流量fcq,i和轴封流量fzf，从而得到汽轮机流量平衡方程，如式(10)所示：

43、

44、其中，主汽流量fzq等于1号加热器出水流量fcs,1加上从1号加热器出口至汽轮机主汽进口管道上的综合进出水/汽流量fljgd和过热减温水流量fgrjws，再减去锅炉泄漏流量fglxl，如式(11)所示：

45、fzq＝fcs,1-fglxl+fljgd+fgrjws   (11)

46、汽轮机抽汽流量fcq,i等于对应加热器进汽流量fjq与抽汽管道上进抽水/汽流量之和，如式(12)所示：

47、fcq,i＝fjq,i+fljgd i∈x   (12)

48、汽轮机能量平衡方程为：

49、

50、式中：hzq为进入汽轮机的蒸汽焓值，fzr,z为热再热蒸汽流量，hzr,z为热再热蒸汽焓值，hcq为汽轮机抽汽焓值，hpq为汽轮机排汽焓值，ezf为轴封能量，wt为技术功。

51、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

52、本发明公开了一种适用于汽轮机不同回热结构的热力性能试验计算方法，通过建立加热器模型，只需给定回热结构的特征参数即可得到汽轮机不同回热结构模型，实现快速求解汽轮机抽汽流量和最后一个汽缸的湿蒸汽排汽焓值，并求解排汽为湿蒸汽的汽缸的绝热效率，适用于简化汽轮机热力性能试验，可极大简化汽轮机性能试验计算过程，提高性能试验的计算效率和准确度。