变汽温法测试过桥漏汽量的应用分析

张志恒，曹学宝，孙大川

（四川省电力工业调整试验所，四川 成都 610072）

经验交流

变汽温法测试过桥漏汽量的应用分析

张志恒，曹学宝，孙大川

（四川省电力工业调整试验所，四川 成都 610072）

介绍了变汽温法测试过桥漏汽量的原理和方法，并以某315 MW机组为例，计算分析各测量参数对试验结果的影响。结果表明，再热汽温及中排温度对试验结果影响较大。

汽轮机；变汽温法；过桥漏汽量

对于高中压合缸汽轮机，轴封和门杆漏汽量的大小直接影响汽轮机热力试验的准确性，也对机组热经济性定量分析有重要影响。因此，对轴封和门杆漏汽量的准确计算尤显重要。

目前，在汽轮机热力试验中轴封和门杆漏汽量的计算主要有2种方法。一种是采用厂家提供的设计值或数据曲线求取；另外一种则采用安装测量装置测取或用特定的试验方法求取。对于门杆漏汽，由于其相对值较小，不便于测量，热力试验中门杆漏汽量一般采用设计值或依据厂家提供的数据曲线求得。对于高中压缸和低压缸端部轴封漏汽量，其漏汽量相对于门杆较大，试验时一般采用设计值或通过安装测量孔板测取，再根据此测量值计算其它端部轴封的漏汽量。

一般高中压合缸过桥漏汽的设计流量为再热蒸汽流量的1.39%～2.31%［1］，新机组为10～20 t／h。由此可见，过桥漏汽量较大，对试验结果影响也最大。过桥汽封位于高中压转子的中部，此处易摩擦使汽封间隙变大，因此，一般过桥漏汽量的实际值远远高于设计值。由于过桥漏汽量无法用节流孔板直接测量，且一般汽轮机厂家也不提供过桥漏汽量与热耗的修正曲线，不能采用设计值计算后再对热耗进行修正的方法来计算。因此，采用特定的试验方法测试过桥漏汽量十分必要，尤其对于高精度的汽轮机性能考核试验或通流改造后的试验，以便于修正试验结果，保证试验精度。目前现场一般采用ASME标准推荐的变汽温法间接测得过桥漏汽量。

1 基本原理

在调门开度、蒸汽流量及相关蒸汽参数基本不变的情况下，可以认为高中压合缸过桥漏汽量和中压缸效率基本不变。

温度变化对过桥漏汽量的影响相对较小，当主汽温度或再热汽温在一定范围内变化时，可认为中压缸通流效率基本不变。因此，通过改变主汽温度和再热汽温，可以使中压缸进汽焓及排汽焓发生变化，即中压缸效率会发生相应的变化。根据能量守恒原理，过桥漏汽量的改变也会使中压缸进汽焓和排汽焓发生变化，进而改变中压缸效率。根据高中压缸过桥漏汽量和中压缸效率的关系，假定不同的漏汽量，得到相应的中压缸效率，再根据中压缸效率不变，计算得到高中压缸过桥漏汽量。

2 计算过程

a.根据试验工况数据，计算各测点的状态参数如调节级压力Pgs、调节级温度Tgs、再热压力Prh、再热温度Trh、中排压力Pcs和中排温度Tcs，计算相应焓值如调节级焓Hgs、再热蒸汽焓Hrh和中压缸排汽焓Hcs。

b.求取中压缸进汽混合后的状态参数。混合后压力Pzh由再热汽压并考虑中联门压损后得到，混合后焓Hzh则通过假定的过桥漏汽率δi，然后计算所得，计算公式如下：

式中Hzh——中压缸进汽混合焓，kJ／kg；

δi——假定的过桥漏汽率，为过桥漏汽量与再热蒸汽量的比值；

Hgs——调节级焓，kJ／kg；Hrz——再热蒸汽焓，kJ／kg。

c.计算中压缸效率。以混合后的蒸汽为进汽点，中压缸效率计算公式如下：

式中ηip——中压缸效率；

Hcs——中压缸排汽焓，kJ／kg；

Hct——中压缸等熵排汽焓，kJ／kg。

d.根据假定的不同漏汽率，得出中压缸效率与漏汽率关系曲线。由于2次测试实际中压缸效率相等，因此，对应曲线的交点所对应值即为所求取的中压缸效率和漏汽率。

3 试验步骤及要点

3.1 试验步骤

某315 MW机组为亚临界参数、一次中间再热、单轴双缸双排汽、凝汽式、冲动式汽轮机。试验分别在2种工况下进行，即降主汽温度工况和降再热汽温工况。

a.降主汽温度工况：降低主汽温度至30～50℃，保持再热汽温为设计值，试验持续时间为30 min左右。

b.降再热汽温工况：降低再热汽温至30～50℃，保持主汽温度为设计值，试验持续时间为30 min左右。

3.2 试验要点

a.在2种工况下，除主汽温度和再热汽温外，其它条件和参数保持不变，尤其是阀位和负荷保持不变，即认为过桥漏汽量和中压缸效率不变。

b.2种工况试验间隔时间尽可能短，降温范围一般控制在30～50℃。在条件允许的情况下，尽可能增大主汽温度和再热汽温的温差，以增大2条曲线的夹角，加大过桥漏汽对中压缸效率带来的差异，以提高试验精度。

c.为使主蒸汽流量和再热蒸汽流量保持不变，试验期间主要参数如负荷、汽温、汽压等尽量维持稳定，减少参数波动。

d.中压缸进汽混合后的蒸汽压力可以取中联门前的压力，也可考虑中联门的压损，并对其进行相应修正，一般此压力误差对试验结果影响不大。

e.由于中压缸效率与过桥漏汽率的关系曲线基本为1条直线，假定的过桥漏汽率计算点数的选取无需过多，3～5个点即可，但选取点要均匀，范围要合适。

f.为准确计算过桥漏汽量，关键参数的测量误差对试验结果有较大影响，应提高关键参数的测量精度，如再热汽温和中排温度。

g.对某些汽轮机机组无调节级温度测点的处理方法，可以根据级效率估计值计算调节级后温度，也可通过设计工况下主蒸汽流量与调节级焓降的关系确定，亦可参照调节级壁温。

h.因调节级温度比再热汽温低，过桥漏汽将影响中压缸进汽混合后的蒸汽温度和中排温度，且漏汽量越大，影响越大。如通过中联门前的再热参数和中排参数计算中压缸效率，会造成中压缸效率偏高的假象，使中压缸效率计算值比实际值高。

4 试验示例

4.1 变汽温试验

过桥漏汽量的测试试验是在机组性能考核试验期间进行的，为确保试验数据测量的准确性，进行了变汽温试验，试验数据见表1。根据假定的不同漏汽率计算2种工况相应的中压缸效率，计算结果见表2、表3。由于不同参数的测量偏差对试验结果影响不同，将各参数的原始试验数据分别增大或减小1‰，得到相应参数变化对过桥漏汽率和中压缸效率的影响结果见表4、表5。

表1 变汽温试验数据

表2 降主汽温度工况中压缸效率计算

表3 降再热汽温工况中压缸效率计算

表4 降主汽温度工况参数变化对试验结果的影响

表5 降再热汽温工况参数变化对试验结果的影响

4.2 结果分析

a.再热汽温和中排温度对结果的影响最大，调节级后测量参数影响较小，因此，测试中要保证再热汽温和中排温度的精确度。

b.由表4、表5可知，在不同工况下参数的测量偏差对中压缸效率的影响也不同，降再热汽温工况比降主汽温度工况下的影响要大。

c.由于试验中汽温很难调节，为保持汽温稳定，减温水量在2种工况下可能有所不同，但大量实例表明，因过热器、再热器减温水量与主蒸汽流量相比甚小，对过桥漏汽量结果的影响不大。

d.汽轮机热力试验计算时，高压缸效率和中压缸效率分别采用各自进汽参数和排汽参数来计算，低压缸效率则采用能量平衡法来计算。假如实际过桥漏汽率大于试验计算值，则高中压缸做功将减少，为维持功率不变，则低压缸做功将增多，这样利用能量平衡计算出的低压缸效率将增大。

e.变汽温法测试过桥漏汽量是一种间接方式，其准确性取决于试验工况，如测试仪表的精度、参数的稳定性、主再热蒸汽温差等。

f.本例中，变汽温试验中2种工况曲线交点对应的过桥漏汽率为3.309 6%，中压缸效率为92.269 1%，机组设计漏汽率为1.334 1%，即机组实际漏汽率比设计值多1.975 5%。由于中压缸实际通流效率随过桥漏汽量的增加而减小，因此，根据等效热降法进行局部定量分析得知［2－5］，增加的过桥漏汽量将使机组热耗率增加23.943 6 kJ／kWh。由此可见，试验结果将直接影响汽轮机性能考核试验结果。

5 结论

a.变汽温法测试高中压缸过桥漏汽量是一种简单实用的方法，可作为新机考核和通流改造机组热力试验的测量手段，也可作为机组日常运行时监视高中压缸中间汽封运行状态的有效手段。

b.试验的准确性与试验时参数的稳定性、主再热蒸汽温差和关键参数的测量精度有关，如主再热蒸汽温差不够大、再热汽温和中排温度测量偏差大等对试验结果都有较大影响。

c.由于实际运行中过桥漏汽量一般远远高于设计值，而且随着运行时间的延长，过桥漏汽量增加。因此，通过中联门前参数和中排参数计算中压缸效率，会造成中压缸效率偏高的假象。如果使用设计值进行热力计算，由于计算的再热蒸汽流量偏大，会使机组热耗结果偏大。

［1］钟 平，施延州.大型汽轮机高中压缸中间轴封漏汽量测试研究［J］.热力发电，2006，35（1）：44－51.

［2］林万超.火电厂热系统节能理论［M］.西安：西安交通大学出版社，1994.

［3］肖增弘，朱利民.等效焓降法在热力系统改造中的应用［J］.东北电力技术，1997，18（11）：5－7.

［4］李世杰，王英民.大型汽轮发电机组热经济性分析及提高措施［J］.东北电力技术，2002，23（7）：27－29.

［5］赵伟光，江 敏.汽轮机轴封漏汽系统运行方式的优化［J］.东北电力技术，2004，25（11）：1－6.

Application Analysis of Steam Temperature Variation Method for Measurement Labyrinth Leakage

ZHANG Zhi⁃heng，CAO Xue⁃bao，SUN Da⁃chuan
（Sichuan Electric Power Commissioning Test Institute，Chengdu，Sichuan 610072，China）

The paper introduces the principle of steam temperature variation method for measuring labyrinth leakage.An example is giv⁃en for a 315 MW steam turbine，the impact of the various parameter measurements on the test results is calculated and analyzed.The results show that the hot reheat temperature and IP cylinder exhaust temperature have a greater impact.

Steam⁃turbine；Steam temperature variation method；Labyrinth leakage

TK263

A

1004－7913（2016）05－0042－04

张志恒（1977—），男，硕士，工程师，主要从事汽轮机调试工作。

2016－02－21）