高中压缸合缸

高中压缸合缸

高中压缸合缸 篇1

关键词：高中压合缸机组,平衡汽封漏汽量,影响系数法,逐渐逼近法

1 前言

大型汽轮机组高中压合缸和通流部分反向布置的方法可以很好的平衡转子的推力，但同时由于合缸布置使得调节级少量蒸汽会向相邻的中压缸部分泄漏，由于漏汽点和汇入点之间的压差较大，并且该部分轴径较大，因此这部分漏汽量通常较大，机组设计值的漏汽量一般在 (10～20) t/h左右。

平衡轴封位于高中压转子中间，此处转子的挠度较大，机组在经过多次启停后，特别在高中压缸出现振动故障后，高中压缸平衡轴封会受到较大磨损，因此实际运行中高中压缸平衡轴封漏汽量会高于设计值。高中压缸平衡轴封漏汽量的大小对机组的影响有以下两个方面:1) 使再热蒸汽吸热量减少，机组的热耗率升高;2) 因漏汽的焓值与第一级静叶出口蒸汽混合，使进入中压级组蒸汽温度和焓值降低，影响机组经济性。由于混合后的蒸汽温度无法测量，只能以测得的中压主汽门前参数为初参数、中压排汽管的参数为终参数计算得到的中压缸效率，因此致使无法得到真实的再热蒸汽流量和中压缸效率。该部分漏汽量还造成中压缸效率偏高的假象。漏汽量越大，测得的中压缸效率越高，这也是普遍存在大修后性能测试的中压缸效率低于大修前的情况。因此对于高精度的性能考核试验而言，准确测得这部分蒸汽量成为确保试验精度的一个重要因素。高中压缸平衡轴封的漏汽由于其特殊位置，目前尚没有直接测量的手段，通过影响系数方法可以间接计算得到这部分蒸汽流量。

2 影响系数法的测量方法

2.1 测量方法

试验在高压调节门开度 (3VWO或4VWO) 保持不变的情况下，首先保持额定主蒸汽温度降低再热蒸汽温度，两个温度差保持在30℃及以上;然后保持额定再热蒸汽温度降低主蒸汽温度，同样两个温度差保持在30℃及以上2个工况进行，按照热力试验的方法测取主蒸汽、调节级后、再热蒸汽和中压缸排汽参数。假定平衡轴封漏汽量与经过再热蒸汽门的再热蒸汽量比δi为一给定值，计算得到中压缸第一级前混合蒸汽参数，然后求出该给定值情况下的中压缸效率ηi。δi取不同数值可以得到不同的中压缸效率ηi，在两个变工况情况下分别得到一条ηi-δi的关系曲线，因为两个工况的实际中压缸效率相等，因此两条曲线必有一个交点，该交点对应的δ和η分别为实际平衡轴封漏汽量百分比和实际的中压缸效率。

2.2 测点布置

影响系数法试验的测点布置方法如下图:试验测量所需要的参数为主蒸汽压力和温度、调节级后蒸汽压力和温度、再热蒸汽压力和温度、中压缸排汽压力和温度。

2.3 混合蒸汽的焓值

设平衡轴封漏汽量百分比为N，漏汽焓值为hi，再热蒸汽流量为G，再热蒸汽焓值为hrh，混合后蒸汽焓值为h，平衡轴封漏汽量为g，则:

把 (1) 式代入 (2) 可得:

由式 (3) 可知:混合蒸汽焓值计算实际上是与平衡轴封漏汽量的百分比以及平衡轴封漏汽焓值和再热蒸汽的焓值有关。

2.4 测量的注意事项

1) 影响系数的试验方法最好采用阀点为基准，并且负荷能够达到额定负荷的情况下进行。两个工况能够连续进行，相应的参数尽量保持稳定，在机组状况允许的情况下尽可能的增大主蒸汽和再热蒸汽的温差，以使两条曲线有明显的交点。

2) 计算漏汽量百分比与再热蒸汽混合后的中压缸效率时，仍然采用再热蒸汽压力计算，即假设混合后蒸汽压力等于再热蒸汽压力，此时也可以考虑中压联门的压损来进行压力修正，无论采用哪种压力对计算结果影响很小[2]。

3) 降主蒸汽温度和再热蒸汽温度时，可以投用减温水，但要稳定相应参数在两个工况下波动较小，减温水的投用对计算结果影响很小。

3 混合焓值及计算结果曲线图

根据中压缸效率计算公式，通过假定漏汽量的百分比，计算混合后的中压缸效率。计算过程如下表:

由于混合后的中压缸效率与平衡轴封漏汽量的百分比成线性关系。所以上表计算的两个工况所绘曲线如图2。

4 曲线交点的求解

4.1 按直线方法处理

试验两个工况的曲线交点如何求解具有不一样的算法，大多数计算把两条曲线当做直线求解交点，该方法虽然简化了交点的计算方法，由于两条曲线并非直线，导致求出的结果存在较大的误差。表2以工况1计算结果为准，按照直线拟合公式计算的数据与工况计算数据进行对比:

如表2所示:直线方程式是以漏汽百分比为0和7两个点为基准拟合的，通过对比发现，在中间的数据偏差最大，并且如果漏汽百分比选取点间距越大，数据的偏差越大，如果真实漏汽百分比恰好在所计算点的中间，那么最终的结果会导致偏差增大。

4.2 计算数学模型

本文采用的计算模型采用逐渐逼近法计算漏汽量的百分比。该方法首先假定漏汽量百分比N1=0、N2=7和N3，其中η1 (N1) 、η2 (N1) 表示工况1和工况2在漏汽量百分比N1下的中压缸效率;η1 (N2) 、η2 (N2) 表示工况1和工况2在漏汽量百分比N2下的中压缸效率;η1 (N3) 、η2 (N3) 表示工况1和工况2在漏汽量百分比N3下的中压缸效率。计算过程如图3所示:

4.3 两种计算方法的区别

按照直线法[3,4]计算曲线交点方法简单快捷，不需要循环计算，而且便于掌握和运用。但是假定漏汽量百分比的选取点间距越大，计算的误差也就越大，最终导致性能考核试验结果产生一定的偏差。

按照逐渐逼近方法编写程序比较复杂，程序的循环计算量较大;但是该程序编写完成后容易操作，假定漏汽量百分比的选取点间距对计算结果的影响很小，只要保证最终的计算结果在选取点之间即可。并且该方法计算精度高，比求解两曲线交点的方法简单。

4.4 两种计算方法的比较

按照表1数据分别采用本文的两种计算方法:由表3计算结果可知:两种计算的漏汽量百分比偏差0.155个百分点，中压缸效率偏差0.02个百分点，因此在采用影响系数法计算高中压缸平衡轴封漏汽量的百分比时不能采用直线法直接求解，最好采用曲线方程或者以上计算方法求解。

5 结论

影响系数法是目前测量合缸机组平衡轴封漏汽量的一种试验方法。通过该方法可以较准确地获得机组在实际运行状况下平衡轴封的漏汽量，并能相应获得真实的中压缸效率，而测试所需的仪表和工程计算工作量均较少。该方法可作为机组日常运行监测平衡轴封间隙变化的一种途径，同时对新机投产和改造机组的验收试验的意义更加重要。数学计算模型方便程序的移植，计算精度高。相对于曲线方程减少了曲线拟合的误差和曲线方程的求解，方便在excel中编写加载宏。

参考文献

[1]John A.Booth and David E.Kaulzmann, Estimating the leakage form HP to IP turbine section[R].General Electric Company.

[2]钟平, 施延州, 王祝成.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 (01) :44～47.

[3]马宏.过桥漏汽量的测量及其对热经济性的影响[J].汽轮机技术, Vol49No4:301～304.