1、A12汽轮机性能试验标准及试验方法华北电科院汽轮机技术研究所张德利3汽轮机组的节能降耗主要是提高热效率，主要汽轮机组的节能降耗主要是提高热效率，主要有以下几个环节：有以下几个环节： 设计与制造；设计与制造；安装调试；安装调试；日常运行；日常运行； 技术改造。技术改造。4汽轮机热力性能试验研究就是通过试验的方汽轮机热力性能试验研究就是通过试验的方法对汽轮机组的热力性能进行研究和分析。法对汽轮机组的热力性能进行研究和分析。汽轮机热力性能试验对汽轮机设计和制造技汽轮机热力性能试验对汽轮机设计和制造技术的发展和进步、汽轮机组的运行优化、状态监术的发展和进步、汽轮机组的运行优化、状态监测及评估、技术改造
2、、经济性和安全性评价等方测及评估、技术改造、经济性和安全性评价等方面起到重要的作用。面起到重要的作用。51.1.测量技术。精度和实时性在不断提高的同时，测量技术。精度和实时性在不断提高的同时，信号传输方式也在不断的创新。特别是无线变送信号传输方式也在不断的创新。特别是无线变送器在热力性能试验中的使用，更是对测量技术的器在热力性能试验中的使用，更是对测量技术的一大改进。一大改进。2.2.试验标准和规程。国际国内已经有了体系严试验标准和规程。国际国内已经有了体系严密、规范合理而精度较高标准族。密、规范合理而精度较高标准族。3.3.试验过程的复杂性。仪表安装、采集系统调试验过程的复杂性。仪表安装、采
3、集系统调试、工况调整等等。试、工况调整等等。汽轮机热力性能试验现状：汽轮机热力性能试验现状：6一、试验目的和范围一、试验目的和范围二、二、 试验标准及基准试验标准及基准三、三、 试验内容试验内容四、四、 试验时间及次数试验时间及次数五、五、 试验热力系统及测点布置试验热力系统及测点布置六、六、 试验仪表及其测量方法试验仪表及其测量方法七、七、 系统的隔离系统的隔离八、八、 试验条件试验条件九、九、 试验结果的计算试验结果的计算十、十、 试验结果的比较试验结果的比较十一、十一、 试验报告解读试验报告解读试验标准比较试验标准比较7目的：一般可为确定机组热耗率、热效率、目的：一般可为确定机组热耗率、
4、热效率、发电机输出功率、蒸汽流量、汽耗量、给水发电机输出功率、蒸汽流量、汽耗量、给水流量等指标。流量等指标。范围：火电机组汽轮机及核电机组蒸汽轮机的范围：火电机组汽轮机及核电机组蒸汽轮机的新机组验收试验、大小修前后对比试验、技术新机组验收试验、大小修前后对比试验、技术改造前后对比试验、其它试验；改造前后对比试验、其它试验；一、试验目的和范围一、试验目的和范围 8几个术语：几个术语：1.热效率输出功率与外界输入该循环系统的热量之比。 )(jjthmPjm jh式中：被外界加热的质量流量；最终得到的焓升。2.热耗率每小时单位出力的热耗量。t1HR93.3.汽耗率汽耗率汽轮机每小时单位出力的耗汽量。
5、汽轮机每小时单位出力的耗汽量。4.4.主蒸汽通流能力主蒸汽通流能力VWOVWO工况下最大主蒸汽工况下最大主蒸汽流量作为汽轮机的通流能力的度量。流量作为汽轮机的通流能力的度量。5.5.最大输出功率最大输出功率主蒸汽通流能力时的输出主蒸汽通流能力时的输出功率。功率。101.ASME PTC6-2004；2.GB/T 8117.1-2008;3.GB/T 8117.2-2008;4. IAPWS-IF97；5.试验基准：阀门基准或负荷基准等；二、二、 试验标准及基准试验标准及基准111.ASME PTC6-2004“ASME PTC6-2004”是美国机械工程师协会制定的汽轮机组性能试验规程，是美国
6、标准，该规程是“ASME PTC6-1996”的修订本，是指导汽轮机性能验收试验的国际上最严格的试验规程。完全按照该规程实施试验，将得到汽轮机的绝对性能水平，即得出与最新进的工程技术相一致的、精度等级最高的结果。规程规定了试验方法、仪器、设备操作要求、计算方法和不确定度分析。依据规程进行试验时，试验结果本身无需就不确定度进行任何调整，但没有规定试验结果与合同保证值的比较方法。122.GB/T 8117.1-2008（方法A）“GB/T 8117.1-2008”汽轮机热力性能验收试验规程是对电站汽轮机热力性能验收试验规程“GB/T 8117-1987”进行修订后得到的，并为满足我国电力工业发展和
7、国际贸易的需要，所以整个标准将对应分为方法A-大型凝汽式汽轮机高准确度试验、方法各种类型和容量的汽轮机宽准确度试验等部分，用不同的方法实施汽轮机热力性能验收试验和评估汽轮机热力性能，且各部分可单独使用。 133.GB/T 8117.2-2008（方法B）适用于各种类型和容量的汽轮机，有适当测量不确定度的性能验收试验。试验仪表和测量方法应遵循本标准的规定，主要采用标准仪表及标准的试验方法，也可完全采用经校验的高准确度仪表。试验结果的测量不确定度按本标准提供的计算方法确定。除非合同中另有规定，通常在试验结果与保证值进行比较时需考虑试验结果的测量不确定度，因而验收试验的总费用与待测定的保证值的经济价
8、值有关。144.水和蒸汽的性质IAPWS-IF971997年水和蒸汽性质国际协会经过30年的研究公布了水和蒸汽的新工业标准。新标准的工业公式显著改善了热力学性质的计算，取代了IFC-67公式。155.试验基准：阀门基准或负荷基准等；阀点可以用高压缸效率、准确测量的汽轮机压力或阀杆的位置来确定，汽轮机就据此进行试验。一般验收试验时采用次基准。负荷基准通常在大小修试验中采用。16三、三、 试验内容试验内容6.VWO工况试验；7.TRL工况试验；8.高加全切工况试验；9.其它试验1.预备性试验；2.正式试验;3. 100%THA工况试验；4.75%THA工况试验；5.50%THA工况试验；171.建
9、议在机组启机8周内进行；2.根据各方达成的协议确定；3.需要测试热耗率的试验持续时间，一般工况 稳定时间至少要2个小时；4.一般建议做重复性试验。四、四、 试验时间及次数试验时间及次数18五、五、 试验热力系统及测点布置试验热力系统及测点布置1.热力系统应与设计热平衡图一致，如不一致需试验各方协商处理方法；2.试验测点的布置设计应根据试验标准进行设计与布置，遵循边界原则；3.对于重要参数应设置多于1个试验测点。19201.电功率的测量（0.1/0.20.05）；2.流量测量（差压变送器0.05）；3.压力的测量（0.2/0.50.1）；4.温度的测量（0.5k铂电阻温度计和A级凯装热电偶测量
10、）。六、六、 试验仪表及其测量方法试验仪表及其测量方法211.电功率的测量六、六、 试验仪表及其测量方法试验仪表及其测量方法测量输出电功率，应采用准确度等级不大于0.1 % 的单相或多相便携式精密功率表，或者误差不得大于读数的0.1% 的单相或多相便携式精密电度表，并配以合适准确度等级的电压和电流互感器。为确认在试验过程中发电机负荷是否符合额定条件并且测量电流、电压和功率因数，在测量回路中应配备便携式电流表、电压表和功率表。222.流量测量六、六、 试验仪表及其测量方法试验仪表及其测量方法主流量：它与输出功率有直接关系，而且应有高准确度的测量。通常通过测量水的流量才能达到所需的准确度。为验证主
11、流量的测量准确度，以及查找内漏和系统内尚未发现的缺陷，宜至少在两个不同地点同时进行测量并比较结果。推荐使用喷嘴测量差压计算凝结水流量辅助流量：它是机组运行所必需的，并且为确定汽轮机新蒸汽和再热蒸汽流量，对主流量测量值进行修正时应予以考虑的流量。推荐使用孔板测量差压计算辅助流量。233.压力的测量六、六、 试验仪表及其测量方法试验仪表及其测量方法差压测量：取压口和差压计间的传压管内径应不小于6 mm，以尽量减少管内的阻尼；流量测量装置与差压计间的传压管长度不宜大于7.5 m，且不宜保温。压力测量：关键压力应具有0.10精度等级的压力变送器，排汽压力及大气压应采用高精度绝压变送器，且多点并行测量。
12、 243.压力的测量六、六、 试验仪表及其测量方法试验仪表及其测量方法提别提醒：a.汽水侧的压力引出表观不应有高于取压空的布管情况，且需在低点设置排污阀；b.排汽装置的取压管不应有低于取压空的布管情况；c.压力变送器安装时，高压表管建议采用紫铜垫片，低压部分可以使用塑料垫片。25六、六、 试验仪表及其测量方法试验仪表及其测量方法强烈建议：电厂日常校验仪表时，务必严格按照仪表校验要求对测量流量的喷嘴或孔板进行校验。如果长时间（数年），不进行校验的话，可能导致孔板或喷嘴冲蚀变形或结垢，导致测量误差变大，直接影响机组热力试验时对热耗率的测试。26七、七、 系统的隔离系统的隔离分为内漏隔离阀门和外漏隔
13、离阀门。内漏主要影响汽轮机热耗率；外漏除了影响热耗率外，还造成汽水损失、补水率过大。如果系统外漏严重的话，此时进行的热力试验结果将会出现较大的系统偏差。因此，必须对阀门泄漏的情况予以重视。271.应隔离的流量；2.应隔离或测量的流量；3.隔离方法；4.无法隔离及测量的处理；七、七、 系统的隔离系统的隔离281.应隔离的流量主蒸汽，再热蒸汽、抽汽系统的管道和阀门的疏水；高、低压旁路及其减温水；加热器至凝结器的应急疏水加热器至凝结器的应急疏水；加热器给水、凝结水大小旁路及再循环再循环；加热器壳侧疏水、放气， 水侧疏水、放气；汽轮机辅助抽汽；七、七、 系统的隔离系统的隔离291.应隔离的流量水和蒸汽
14、取样，包括精处理包括精处理；除氧器放水、溢流、放气及其他机组联接的抽汽、给水、轴封供汽平衡管；系统补水，包括化学加药包括化学加药；锅炉定排连排、吹灰、放气、疏水；系统对外供暖供汽等。七、七、 系统的隔离系统的隔离302.应隔离或测量的流量前面提到需要隔离但无法实时隔离的流量；减温水流量；密封水供回水流量，包括给水泵、凝泵等。七、七、 系统的隔离系统的隔离313.隔离方法双重阀，并在其间加装疏水管阀或指示器；法兰堵板；观察检查排入大气的蒸汽（例如安全门、阀杆）；已知关闭后无泄漏的阀（经双方试验证实），在试验前和试验过程中不对其进行操作；用示踪指示器表明泄漏存在；对通向凝汽器的蒸气管，用管壁温度指
15、示；对于绕过给水加热器的旁路管，测量旁路与凝结水、给水管交混点三通前后的温度；七、七、 系统的隔离系统的隔离323.隔离方法温度指示；声学技术，须经双方同意（2008版国标中未包含）；对宜与系统隔离的任何水箱的水位作准确测量（2008版国标新加）；宜检查非常重要的隔离阀（例如高压和低压旁路阀），如有必要，在试验前宜予以封闭（2008版国标新加）。七、七、 系统的隔离系统的隔离334.无法隔离及测量的处理如因阀门故障或系统安全考虑无法隔离且无法测量的流量，如果是系统外漏，则按系统不明漏量处理，如果是系统内漏，则由试验各协商解决。七、七、 系统的隔离系统的隔离341.机组设备条件；2.热力系统条件
16、；3.运行条件；4.试验仪表条件；5.除影响机组安全的因素外，不操作要求。6.紧急情况按照运行规程处理。八、八、 试验条件试验条件351.机组设备条件机组在试验工况运行稳定，汽轮机及辅助设备运行正常、稳定，无异常泄漏；轴封系统按热平衡图运行良好；真空系统严密性合格；整套机组运行良好，所有仪表及运行监视设备完好、指示正常；机组的自动调节系统尽可能投入正常，如有必要进行手动操作，需要经各方同意；各系统有充分可靠的照明；各岗位通讯设备齐全可用。八、八、 试验条件试验条件362.热力系统条件热力系统能在试验规定的热力循环（热平衡图）下运行并保持稳定；系统隔离符合规程要求。管道阀门无异常泄漏。不明漏量损
17、失不超过主蒸汽流量的0.3%，如果不明漏量超过0.3%，试验各方必须协商确定其允许值后方可开始正式试验。八、八、 试验条件试验条件373.运行条件汽轮机运行参数尽可能达到设计值并保持稳定，其偏差平均值及波动值不应超过下表规定的范围；汽包水位维持稳定，除氧器水箱，疏水箱及排气装置热井水位稳定变化，无较大扰动；各加热器水位正常、稳定；不投再热器减温水尽量少投过热器减温水。如果必须投，则应在试验期间保持稳定；发电机氢冷系统的氢压及氢纯度调整在额定值 ；蒸汽品质、真空严密性、负荷稳定性、汽轮机转速等。八、八、 试验条件试验条件38变量试验平均值与规定值之间的最大允许偏差任一试验过程中，相对于平均值的最
18、大允许快速波动（见注1）新蒸汽压力绝对压力的3%（见注2）绝对压力的0.5%新蒸汽和再热蒸汽温度过热度25K时：8 K过热度25 K时：15 K2 K1K主流量未加限定见 5.3.5湿蒸汽汽轮机进汽干度0.0050.001排汽压力（凝汽式汽轮机）绝对压力的2.5%（见注5）5%给水温度8 K（见注3）抽汽压力见注4功率5%0.25%电压5%功率因数可在1和（规定值减0.05）之间变化当凝汽器也属保证范围时,冷却水进口温度5 K1 K冷却水流量10%空气进口温度（空气冷却凝汽器）10 K2 K注1: 快速波动指其波动频率为读数频率2倍以上的波动；注2: 在任何情况下，不宜超出制造厂允许的压力和温
19、度变化范围；注3: 可由锅炉制造厂家或合同来规定必要的限值；注4: 抽汽压力偏离设计值几个百分点，一般对总体性能的影响可以忽略，如果由于加热器工作不正常致使抽汽量有较大的不相称的偏差时，对总体性能所造成的影响可能很严重，此时就下一步处理办法宜取得一致意见。注5: 当排汽压力偏离规定值大于2.5% 或 0.3 kPa 时，只要试验各方中的一方提出要求，就宜通过试验验证排汽压力的修正。GB/T 8117.1-2008GB/T 8117.1-200839GB/T 8117.2-2008GB/T 8117.2-2008变量试验平均值与规定值间的最大允许偏差新蒸汽压力5% 2)新蒸汽温度15 K 2)干
20、度0.005抽汽压力（调节的）5% 2)排汽压力（给水回热式）见4)排汽压力（背压式汽轮机）5% 2)排汽压力（凝汽式汽轮机）2.5%，如果凝汽器不在保证之内抽汽流量10% 再热蒸汽温度15 K等熵焓降7% 输出功率或新蒸汽流量5%， 按规定条件修正后冷却水流量15%，如果凝汽器在保证之内冷却水入口温度5 K，如果凝汽器在保证之内最终给水温度10 K 转速2% 3)注1： 每次试验中，变量的最大允许波动不应大于表4所列允许偏差的一半，而输出功率例外，可变化3%。注2： 所有这些项目所引起的焓降的偏差不可大于7% 。注3： 如果汽轮机的技术保证可允许。注4： 抽汽压力偏离设计值较小，对总体性能的
21、影响可以忽略。当加热器故障引起抽汽量有较大的偏差时，对总体性能可造成严重的影响，为此应就下一步处理办法取得一致意见。404.试验仪表条件所有试验仪表校验合格，工作正常；测试系统安装及接线正确；数据采集系统正确，数据采集正常。八、八、 试验条件试验条件5.除影响机组安全的因素外，不操作要求。6.紧急情况按照运行规程处理。411.流量平衡计算；2.试验数据的整理；3.主蒸汽流量的计算；4.热耗率的计算；5.试验结果的修正；九、九、 试验结果的计算试验结果的计算42九、九、 试验结果的计算试验结果的计算在试验进行的同时，就应该计算初步的试验结果。这样可以提供一个及早检查试验数据的机会，并且可以发现记
22、录人员的错误，仪表误差或缺陷以及需要重做试验的原因，同时，也能确信试验结果的一致性和满意程度，是否还需要重做试验或拆除试验仪表。 主要流量的测量及计算结果应具有一致性，则试验结果有效。1.流量平衡计算43九、九、 试验结果的计算试验结果的计算试验数据应进行平均，并经仪表校验结果修正、水柱高度修正、零位校正以及大气压力和环境温度修正后，才能用于确定蒸汽和水的焓值，和进行流量计算。由于流量值与流经流量测量装置的差压平方根成正比，因此，差压数据的整理应采用读数平方根的平均值进行。2.试验数据的整理44九、九、 试验结果的计算试验结果的计算3.主蒸汽流量的计算试验时的主蒸汽流量由系统中测量的主流量和相
23、应的抽汽量、各种泄漏量、补给水量、轴封漏汽量以及各种容器的水位变化来确定。当需要修正时，采用下列公式。g, 1g, 1m, 1m, 1m, 1g, 1mmax, 1cmax, 1vpvpppmm45九、九、 试验结果的计算试验结果的计算4.热耗率的计算PhqhqhqhqhqhqHRirmirismismmmm221111331146九、九、 试验结果的计算试验结果的计算4.试验结果的修正试验应尽可能在接近规定的条件下进行，以减少修正的误差，对偏离规定运行条件的修正，可分为以下两组类型:第一类修正和第二类修正。 47九、九、 试验结果的计算试验结果的计算4.试验结果的修正第一类修正可以采用热平衡
24、计算或查修正图表的方法进行。若采用热平衡计算，可以将试验循环修正到规定循环。若采用查修正图表的方法进行第一类修正，那么建议尽可能采用由规定工况修正到试验工况的方法。主要修正量如下： 48九、九、 试验结果的计算试验结果的计算4.试验结果的修正.给水加热器端差.给水加热器疏水冷却段端差.抽汽管道压损和散热损失.系统贮水量变化.凝结水泵和给水泵的焓升.凝汽器中凝结水过冷度.补给水量.减温水量.功率因数.发电机电压.发电机氢压.转速49九、九、 试验结果的计算试验结果的计算4.试验结果的修正第二类修正包括对汽轮机性能有主要影响的参数的修正，如下所示。第二类修正利用相应的修正曲线或表格进行。 .汽轮机
25、主蒸汽压力.汽轮机主蒸汽温度.汽轮机热再热蒸汽温度.汽轮机主蒸汽品质.再热压降.汽轮机排汽压力 501.与保证值的比较；2.相同负荷基准点的比较；3.相同阀点基准点的比较。十、十、 试验结果的比较试验结果的比较51十一、十一、 试验报告解读试验报告解读概述汽轮机设备概述及技术规范试验目的试验标准及基准试验内容试验测点及仪表试验方法和步骤试验过程介绍试验结果计算试验结果及分析结论52十一、十一、 试验报告解读试验报告解读附件A 测点布置图附件B 测点清单附件C 试验原始数据附件附件D D 长颈喷嘴校验报告长颈喷嘴校验报告附件附件E E 辅助流量孔板设计计算书辅助流量孔板设计计算书附件F 热力系统
26、隔离清单附件附件G G 参数修正曲线参数修正曲线附件H 性能保证工况热力计算书53试验标准比较试验标准比较2008版国标方法与方法不同之处就是可用于各种型式、容量和用途，准确度范围较宽的汽轮机热力性能验收试验，即有适当测量不确定度的性能验收试验。在方法B中，对试验过程中的运行条件的规定较为灵活，并且当这些规定不能满足时，还推荐了一些处理办法。在方法A中，有关说明指导试验人员进行试验的准备、实施以及测量技术等方面的内容比方法B更为详细。在方法B中，将此类的细节处理较多地留给了试验人员自行判断和决定，因而要求试验人员具有足够的经验和专长。 54试验标准比较试验标准比较1.指导性原则 在方法A中，对
27、试验准备和试验条件的要求，尤其如试验的持续时间、试验工况的偏离和稳定性以及双重测点值之间所允许的差别等方面都更严格。 试验最好在开始投运后8周内进行。目的在于把汽轮机性能的劣化及汽轮机发生损伤的风险降低到最小程度。 在此期限内宜进行（包括焓降试验在内）一些预备性试验，以监视汽轮机高压缸和中压缸性能的变化。然而这些试验不能得到低压缸的性能，因而应尽早进行验收试验。55试验标准比较试验标准比较1.指导性原则 在任何情况下，当使用方法A时，如果焓降试验表明高压缸或中压缸的性能下降，或者由于电厂条件要求将预备性试验推迟到首次启动4个月之后进行，则验收试验宜延期进行。 当使用方法A时，不允许将试验热耗率
28、按启动焓降效率试验的结果进行修正或进行老化修正。 如果试验不得不延期，方法A建议试验在首次大修后进行，并推荐了在试验前确定汽轮机大体状况的几种方法。56试验标准比较试验标准比较2.测量仪表和测量方法 a)电功率测量：除了在两种方法中要求的电功率测量条件相似之外，方法A还要求在每完成一次试验之后，用对比测量法校核仪表，两者之间的允差不大于0.15%。 b)压力测量：方法A与方法B对压力测量的要求和建议基本上相同，仅对凝汽式汽轮机排汽压力的测量方法有些不同。57试验标准比较试验标准比较2.测量仪表和测量方法 c)流量测量：方法A要求用校验过的节流装置来测量主流量。其中推荐使用喉部取压喷嘴，这里提供
29、了设计与使用方面的详细说明。校验这些装置，应连同其上、下游管段及整流器一道进行，并且提供了需由流出系数校验值外推的方法。在方法B中，通常使用标准节流装置测量流量。对需要降低总的测量不确定度的场合，建议对标准节流装置进行校验。为了降低测量不确定度，建议对主流量测量采用双重或多重测点。在标准中还介绍了一种检查其测量一致性的方法。58试验标准比较试验标准比较2.测量仪表和测量方法 d)温度测量：在两种方法中，温度测量的要求基本相同。然而方法A在技术细节上更为严格，要求如下：试验前、后需校验；主要温度双重测量值的最大偏差为0.5 K；带连续导线的热电偶；所要求的总准确度。59试验标准比较试验标准比较3
30、.试验结果的计算 在方法A与方法B中所阐述的数据整理和试验结果的计算方法相同，但在方法A中，定量分析要求更为严格。 为避免由于未满足某些要求而使试验作废，方法B提供了一些处理此类情况的建议。 另外，方法B还提供了测量变量和试验结果不确定度的详细计算方法。 方法B还为在规定试验期限之后和不经事先检查而进行试验及评价推荐了一些其他方法。60试验标准比较试验标准比较4.试验结果的修正及与保证值的比较 方法A和方法B都提供了把试验结果修正到保证工况的方法。 方法A提出将试验结果与保证值进行比较时，不考虑试验结果的测量不确定度。 方法B提供了范围较宽的修正办法。此外，在与保证值比较时考虑试验结果的测量不确定度。 61汽机热力试验特点：汽机热力试验特点：复杂性；高准确性；可重复性。汽机热力试验遵循的基本原理：汽机热力试验遵循的基本原理：质量守恒定律；能量守恒定律；熵增原理。62汽轮机热力性能试验研究方向：汽轮机热力性能试验研究方向：1.如何准确地获取汽轮机组的热力特性是热力性能试验技术研究的主要方向；2.在保证取得高精确度试验结果的同时，降低试验成本是热力性能试验研究的另一个方向。6364
