影响汽轮机经济性的因素及其影响值的计算方法

影响汽轮机经济性的因素及其影响值的计算方法
发电厂由于受各种因素的影响，如设备本身的缺陷、运行管理水平、气象变化等，使汽轮机发电机组的实际经济指标达不到设计要求的水平。

与设计值相比，往往是汽耗大、热耗高、效率低。

为了节约能源，降低煤耗，需要将影响机组经济性的各项不利因素一一加以考虑，并且计算出它们对经济性的影响数值，进行比较，分别轻重，制定出节能措施。

影响汽轮机经济性降低的因素是多方面的，主要有汽轮机各主要参数偏离设计值、设备质量下降和热力系统不完善等。

下面就运行中主蒸汽温度、主蒸汽压力、排汽真空、给水温度、机组内效率以及发电机效率等偏离设计值时对机组经济性造成的影响进行分析，整理出一套计算公式。

1 计算方法
计算方法的基本出发点是通过热力试验取得实际值，然后与设计值相比较寻出差值。

大致分三步进行：第一步，根据热平衡的原则计算机组实际运行工况下的热效率q′，在与对应设计工况下的热效率q相比较的基础上，求出总的热耗差Δq总；第二步，求某些主要参数偏离设计值以及机组内效率等变化时对热耗率的影响值Δq i，其中最大的几项即为主要影响因素；第三步，求不明热耗差，并对它进行分析，以便找出热力系统中存在的其它不合理因素。

现以凝汽机组为例(供热机组和中间再热机组方法类似)叙述计算过程。

下列诸公式中的一些符号，除了功率变化量ΔP外，带“′”的为实际量，不带“′”的为设计值。

1.1 求总热耗差
机组实际热耗率q′按下式计算：
如果有锅炉排污及补给水进入系统，则实际热耗为
以上两式中，
q m--主蒸汽质量流量，kg/h；
q m1--进入系统的排污量，kg/h；
q m2--补给水量，kg/h；
h1--主蒸汽质量焓值，kJ/kg；
h2--给水质量焓，kJ/kg；
h3--排污水质量焓，kJ/kg；
h4--补给水质量焓，kJ/kg；
Q′--主蒸汽在汽机内实际所做的功，kJ/h；
P′--实际电功率，kW；
若设计热耗率为q，则总热耗差Δq总为
Δq总=(q′-q).
1.2 各项因素变化时对热耗率的影响值
各项因素变化时对热耗率的影响有正有负，当主蒸汽压力、主蒸汽温度、给水温度、汽轮机内效率和发电机效率降低，而排汽压力升高时，汽轮机热耗率增加，因此热耗率影响值为正；反之为负。

1.2.1 主蒸汽温度降低
当主蒸汽温度降低(其它因素不变)时，热耗率由设计值q增加至q′，
式中ΔP t--主蒸汽温度降低产生的功率变化量；
P--设计电功率，kW。

ΔP t可以用两种方法求出：一是根据有关曲线计算；二是根据参与功率变化的流量计算。

热耗率影响值Δq1为
Δq1=(q′-q).
1.2.2 主蒸汽压力降低
当主蒸汽压力降低(其它因素不变)时，热耗率由设计值q增加至q′，
式中ΔP p--主蒸汽压力降低产生的功率变化量。

热耗率影响值Δq2为
Δq2=(q′-q).
1.2.3 排汽压力升高
当排汽压力升高(其它因素不变)时，热耗率由设计值q增加至q′，
式中ΔP p′--排气压力升高产生的功率变化量。

热耗率影响值Δq3为
Δq3=(q′-q).
1.2.4 给水温度降低
当给水温度降低(其它因素不变)时，机组热耗率由设计值q增加至q′，
热耗率影响值Δq4为
Δq4=(q′-q).
1.2.5 机组内效率降低
当机组内效率由设计值η内降低至η内′时，热耗率影响值Δq5为
Δq5=(η内-η内′)q/η内′.
1.2.6 发电机效率降低
当发电机效率由设计值η发降低至η发′时，热耗率影响值Δq6为
Δq6=(η发-η发′)q/η发′.
1.3 不明热耗差
引起不明热耗差Δq不明的原因有测量仪表误差、读数和记录误差、计算误差等，一般不明热耗差应控制在0.4%以下，如果不明热耗差较大，说明热力系统中存在着未发现的其它不合理因素，应进一步查找。

Δq不明计算公式为
Δq不明=(Δq总-∑Δq i).
1.4 绝对电效率
在进行上述一系列计算以后，可将计算结果进一步换算为绝对电效率
Δη，作为最终计算结果。

换算公式为
2 几点要求
a)应力求设计参数取得准确，对设计热耗率q尤其如此；
b)实际参数的测取，要求校验表计，主要压力和温度应用标准仪表，功率用单相瓦特表，流量用差压计等；
c)试验期间，功率和主要参数应稳定在规定范围之内，在工况稳定以后再进行测量记录。

3 计算举例
3.1 计算结果
对1台50 MW机组某个工况进行计算。

表1是主要参数，表2是热耗率计算，表3是折算的绝对电效率。

表1 主要参数
表2 参数变化对热耗率的影响值kJ/kW.h
表3 汽机经济性汇总表%
3.2结论
a)由于机组增加了1台高压加热器，提高了给水温度，使热耗率降低210.75 kJ/kW.h，效率提高0.76%左右，效果是显著的。

b)由于主蒸汽压力高于设计值，提高了蒸汽的工作能力，因而使机组效率提高
0.036%。

c)影响机组经济性的主要原因是：排汽真空低，使蒸汽在通流部分的理想焓降减小，做功能力降低，热耗率增加498.03 kJ/kWh，经济性相应降低1.69%左右；主蒸汽温度达不到设计值的要求(530 ℃)，影响效率为0.103%左右；由于机组设备老化以及其它原因，机组内效率降低，影响经济性0.618%左右；发电机效率降低，使机组经济性降低1.03%左右。

3.3措施
根据以上发现的问题，可以清楚地看到，要想提高机组效率，应当首先从提高真空入手；其次是保证主蒸汽温度达到设计值，以及提高机组检修质量，使设备处于良好状态等。

采取这些措施后，可使机组效率提高2.5%左右，发电煤耗率约降低7.3%，为国家节省大量燃料。