联合循环机组的性能老化及其修正

２ 燃气轮机供应商提供的修正曲线及其使用
规定
以下给出的老化修正曲线，仅仅是在招标过程 中燃气轮机供应商提供的针对各自 的Ｆ 级燃气轮机 联合循环机组的老化修正的参考曲线，可能不同于 供应商在性能验收试验时提供的正式修正曲线。 ２ 三菱公司的老化修正曲线 ． １ 三菱公司提供的对７１ 机组的老化修正曲线示 ０Ｆ
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初次投运或检修后运行的月数
机组性能老化的程度会受到很多因素的影响， 如： 运行环境的空气质量、燃料品质、燃气轮机运 行工况等等。 考虑到了机组性能老化的存在，在进行合同保 证性能的考核试验时，所有的试验标准都规定机组 应处于新的、干净的状态，以减少因为性能老化问 题带来的差异。所有的供应商都会在供货合同中列 出一定的时间范围，如性能验收试验在这个时间范 围以外进行， 则要求对试验结果 （ 主要是指出力和热 耗） 进行老化修正。 供应商也会提供针对他们机组的 老化修正曲线。
函 。己 已 司
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ｉ ａ
． ．翻二 口 二二
Ｎ 从首次点火运行２０ Ｌ一 ０ 小时后，燃用液体燃 料的实际启动次数 。 Ｂ一 从首次点火运行 ２０ ０ 小时后， 甩负荷次数；
Ｌｊ 甩负荷次数的折算系 Ｌｊ ；（ Ｒ一 数， Ｒ 二６ 对应 １０ ０％甩负荷）
Ｃ一 从首次点火运行 ２０ ０ 小时后， 跳机次数； Ｔ一 ｊ 跳机次数的折算系数， 见图３ ； Ｄ一 从首次点火运行２０ ０ 小时后， 负荷快速变化
（承 ）。 凹富 占〕 七， Ｊ 冶 跳 目 “
△尸 尺 等效老化小时数查修正曲线得 和△ 是由 月
到的。
２． ．２等效老化小时数的计算 １
（）永久性老化的等效老化小时数 １
ＥＨ 久 Ｈ 十 Ｌ Ｓ Ａ Ｄ 永 ＝ Ｇ Ｈ ＋ 口ｘ
Ｌ ａ Ｃ ａｇ Ｒ ｔ（ ｍｎ） ｏｄ ｎｅ ｅ ｉ． ｈ ａ ％
老化的常用修正方法。 关键词：联合循环。性能老化。老化修正
在进行联合循环发电机组的性能验收时，会遇 到性能老化修正的问题。这个问题的由来是因为机 组在实际的运行过程中，随着时间的推移机组的性 能会逐渐下降，也即机组的出力会逐渐减小，热耗 会逐渐增大。这是因为机组的部件在运行过程中材 料会产生蠕变、疲劳，也会受到介质的侵蚀和腐蚀 而发生变形，污染物的积累会在叶片等通流部分的 部件上形成结垢，气 （ 封磨损等等， 汽） 最终影响到 机组的性能。 根据造成机组性能老化的原因，有一些是可以 通过清洗、检修等手段来消除的，而有一些是不能 消除的，因此性能老化又可以分成可恢复的老化和 永久性老化。对燃气轮机而言，可恢复性的老化主 要是压气机叶片的污垢。Ｇ 公司认为燃气轮机出力 Ｅ 的降低和热耗的增加， 主要是因为压气机的老化， 压 气机叶片污垢造成的可恢复性老化可以占到性能老
化的７％以 ０ 上。如压气机叶片的污垢使得空气流量
下降 ５ ％，将引起机组出力下降 １ ％，热耗增加 ３ ５ 。但是这种性能的下降可以通过合理的运行和 ． ５ 维护降低到最小， 如压气机在线清洗和离线清洗、 进
口 空气过滤器的合理维护、压气机叶片的检查和及 时维修等等。对压气机而言永久性老化主要有与污
第７ 卷 第３ 期 ／ ４
燃气轮机发电技术
２０ 年 １ 月 ０５ ０
联合循环机组的性能老化及其修正
董卫国
（ 西安热工研 究院有限公司，西安 ７０３ ） １０２
摘要： 简要叙述了 联合循环发电机组性能老化修正的原因，介绍了主要燃气轮机供应商提供的联合循环性 能老化修正曲线及其使用方法， 对老化修正的影响进行了分析。同时还简要介绍了常规汽轮发电机组性能
的次数 ；
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该对试验结果进行老化修正 （ 综合了永久性和可恢 复性能老化） 。修正系数的计算公式如下：
Ｆ＝ Ｐ＿ ．１ （０ Ａ） ．＋ ｂ Ｐ 二Ａ） （ Ｆａ ｕ ｒ １ ０
１０ ０
第 ３４期 ／
董卫国：联合循环机组的性能老化及其修正
・１ ９ ・ ３
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垢无关的叶片表面粗糙化、材料性能老化、腐蚀和 侵蚀、叶片顶部磨损等。对透平则由于喷嘴喉部面 积的变化、动叶片顶部间隙变大使得漏气量增加等 等。即使运行维护得很好，也会有一定程度的永久 性性能老化。
ｎ Ｈ 增加０ ０ ５ ，下降１ ％， Ｒ ．６ ％ ２ Ｉ 下降１ Ｔ， Ｈ 增加０ ９ ５ ， ％， Ｒ ．９ ％ ２
图１ 老化基本系数Ｂ ％ Ｆ
％， ｏ
１ 一２ 个月 每个月的老化修正系数％ ２ ４
’厚 ０ ． ０ ６
． ｆ ＝ Ｉ ＭＷ ｇ
Ｂ Ｆ
％；
（ Ａ ＭＥ ４ Ｓ 标准 ）
初压 Ｐ
ｘＡ
西安热工研究院曾于 １９ 一１９ 年在福州电厂 ９１ ９３ 两台三菱３０ ５ ＭＷ机组上进行过老化试验，初步结 果表明： （ 机组大修后， Ｉ ） 首次启动半年内机组热耗率相 对升高了０ ％，而在以后运行两年时间内，热耗只 ． ６ 升高０ ％ 一 ． ， ． ２ ０ ３ 正常运行情况下， 机组性能老 化主要集中于启动后的半年内，再往后随着结垢及 轴封漏汽等内部损失的增加减缓，热耗升高的幅度 也逐渐降低。超过２ 年机组性能老化程度几乎不再
（ ２ ）可恢复性老化的等效老化小时数
石 万 ＊ ＝ Ｇ Ｈ ｘ ＋ Ｏ 。 Ｚｘ Ｈ ＋ Ｌ ． Ｓ ｘ Ｅ １５ ２ Ａ
Ｂ Ｃ Ｄ
Ｓ＝ ＋ １＋ （ｊ （）叠Ｌ ） ｘ 三Ｌ）三Ｔ＋（ｊ Ｏ Ｎ＋ ． Ｒ＋ ｉ Ｃ Ｎ Ｌ ２ Ｇ ５
于图 ２ ，
２． ．１老化修正系数 １ 考虑到永久性的性能老化和可恢复的性能老化，
三菱公司分别提供了两种老化修正的曲线同时进行 修正。 对出力和热耗总的老化修正系数由下式计算：
Ｆ ＝ ｄ＝
１０ ０ ＋八Ｐ ｌ ＋△Ｐ ｚ
１０ ０
Ｇｄ＝
１ 十 Ｒ＋ Ｒ ０ △Ｈ ｉ△Ｈ ｚ ０
Ｓ二ＧＮ＋ Ｌ）邵ｉ Ｃ ＋Ｌ 影 Ｒ＋ Ｔ＋ Ｌ） ＯＮ ｊ ）习 ｊ
式中：
Ｂ
Ｃ Ｄ
图４ 负荷快速变化次数的折算系数
Ｅ Ｈ 久 永 性 化的 效 化 数； 久 老 等 老 小时 Ｄ 永一
Ｈ 从首次点火运行２０ Ｇ一 ０ 小时后， 燃用气体燃 料的实际运行小时数 ， Ｈ 从首次点火运行 ２０ Ｌ一 ０ 小时后，燃用液体燃 料的实际运行小时数。 Ｓ 等效启动次数； Ｏ一 Ａ一 等效启动次数的折算系数， ＝２ ； Ａ ０ Ｎ 从首次点火运行２０ Ｇ一 ０ 小时后， 燃用气体燃 料的实际启动次数；
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Ｌ ｊ 负荷快速变化次数的折算系数， Ｃ一 见图４ ，
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图２ 三姜公司７ １ 机组的老化修正曲线 ０Ｆ
三兰－ 三三 三Ｉ三兰 兰
三 兰〔 三 三 三 三 三 兰 兰 三 三 三 三Ｅ 兰 三 三
式中：
Ｆ ｄ一出力的老化修正系数。
Ｌ ａ ａｔｐ ％ｏｆｌｏｄ ｏｄ ｒ （ ｆ ｌ ） ｔ ｉ ｕ ａ ｌ
增加。
该公式是从多种类型机组定期进行焙降试验得 到的。对燃煤机组 Ａ＝１ 。老化基本系数Ｂ ％由图 Ｆ １ 查得。 １ 老化试验研究的结果 ． ２
（）推荐公式 ２
△Ｈ ＩＲ ． ＋ ． ｔ０ ２ｔ ＝０ ９ ０ ４ ．４ Ｒ Ｏ ２ ９ 一０ ２ Ｈ
ｔ 为运行的月数。其结果与ＩＣ公式接近。 Ｅ （ ３ ）实测与计算数据举例见表 １
△尸 一 力的 永久性老化修正系数， ，出 △尸 一 力的 可恢复老化修正系数； ：出
Ｇ 热耗的老化修正系数； ｄ一
图３ 跳机次数的折算系数
Ａ ， 热 永久 耗的 性老化 Ｈ 一 Ｒ 修正系 数； Ａ ２ 热 可 耗的 恢复老化 Ｈ 一 Ｒ 修正系 数。
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燃气轮机发电技术
伟 ｊ
第７ 卷
０
。Ｐ Ｈ 增加０ ５ ０ Ｌ下降１ ％， Ｒ ． １％ ４
进行正式试验时与最初的缸效率作比较，确定热 耗率的修正值。焙降试验虽是个好办法，但往往在 机组初次并网时，没有条件进行试验，不得不用其 它方法进行老化修正。 （）德国ＤＮ标准 Ｉ ２ ４ 个月内不计老化。 ５ ２ 一１ 个月，每个月的老化修正系数 ０１ ． ％， １一４ ２ ２ 个月，每个月的老化修正系数 ０ ６ ． ％， ０ （ ３ ）国际电工委员会ＩＣ标准 Ｅ 对Ｐ １０ 的机组： 大于 ５ ＭＷ ２ ２ 每个月的老化修正系数％ 一１个月，
１ 常规汽轮机性能的老化修正
不只是联合循环机组，常规的汽轮发电机组也 同样存在性能老化和老化修正的问题。下面简要介 绍常用的汽轮机老化修正方法。 １ 国内外对汽轮机性能老化的常用修正方法 ． １ （ 烙降法 １ ） 初次启动后立即进行焙降效率试验。试验需将 阀门全开， 若汽轮机在首次启动后不能立即带满负 荷，则通过把主汽压力降低到调节阀全开而又不超 过出力限制来进行内效率试验。通过焙降试验再利 用小偏差法计算出缸效率变化对机组热耗率的影响。 如上汽３０ ０ ＭＷ机组：
式中：
Ｅ Ｈ可复 恢 性 化的 效 化 可 复 老 等 老 小 Ｄ 恢一
时数 ；
Ｈ Ｇ一从首次点火运行２０ ０ 小时后或者最近一次 大修后，燃用气体燃料的实际运行小时数；
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燃气轮机发电技术
第７ 卷
Ｈ 从首次点火运行２０ Ｌ一 ０ 小时后或者最近一次 大修后，燃用液体燃料的实际运行小时数； Ｓ 等效启动次数； Ｏ一 Ａ一 等效启动次数的折算系数，Ａ二６ ； Ｎ Ｇ一 从首次点火运行 ２０ ０ 小时后或者最近一次 大修后，燃用气体燃料的实际启动次数 。 Ｎ 从首次点火运行２０ Ｌ一 ０ 小时后或者最近一次 大修后，燃用液体燃料的实际启动次数。 Ｂ一 从首次点火运行２０ ０ 小时后或者最近一次大 修后的甩负荷次数；
表 １ 热耗指标变化 时 间／ 月
７
实测热耗上升／ ％
０６ ４ ．０ ０７ ５ ．０ ０８ ０ ．１ ０８ ４ ．９
用Ａ ＭＥ公式计算／ Ｓ ％
０２ ２ ．６ ０３ ８ ．２ ０４ ６ ．２ ０６ ６ ．３
用ＩＣ公式计算／ Ｅ ％
０４ ８ ．５ ０６ ５ ．８ ０８ ９ ．５ １３ ０ ．３
１ ０ １ ４ ２ ６