汽轮机经济指标分析

汽轮机经济指标汽轮机的经济、定义、计算及测试、评价方法讲义华电瑞能电力中试有限责任公司—周国强1 工作内容对于电厂来说，汽轮机组运行的安全性永远是处于首要位置的，因此，汽轮机组的经济性工作，就是在保证机组安全运行的前提下，使机组在更为经济的状况下运行。

汽轮机组的经济性主要涉及到以下五个方面的工作：(1) 确认汽轮机组的真实运行状况获取机组的运行状况可以通过以下三种方式：——与现场相关人员交流即通过与现场相关专业的专工、运行人员、检修人员交谈来了解机组的运行状况。

——查阅相关报表即通过对电厂日报表和月统计报表中相关数据的分析来获取机组的运行状况。

——对机组进行热力性能测试。

前两种方式是节能监督工作中较为常用的方法，其可使监督人员在较短的时间内了解机组的运行状况。

另外，当经济性工作者对机组的运行状况进行初步了解时，前两种方式也是较为有较的手段。

但是对于获取机组的运行状况，最为重要和最为常见的方法是第三种。

通过热力性能试验可以更为全面、更为准确地了解机组真实的运行状况，并可通过对试验数据的分析与比较判断出问题之所在。

因此，对汽轮机组进行热力性能测试是确认机组运行状况最为常用的方法。

这种性能测试所涉及的工作包括：大修前后的常规热力性能试验、新机组投入运行后所做的启动验收试验，以及针对某一设备故障或缺陷所做的专项试验。

(2) 对汽轮机组运行状况作出评价在全面了解机组运行状况的基础之上，对汽轮机组的经济运行状况作出评价，这是节能监督工作的重要内容，同时也是编写热力试验报告不可缺少的内容。

(3) 找出问题并提出改进措施在全面了解机组运行状况的基础之上，找出汽轮机组经济运行中存在的问题并提出改进措施，这是汽轮机经济性工作和节能监督工作的一个重点。

此项工作对现场机组的经济运行可起到指导作用，是电厂制定节能计划的重要依据。

(4) 节能改造／设备消缺根据电厂需要和对此项工作涉入程度的不同，此方面工作内容有所不同，包括：编写节能改造的可行性报告、制定改造方案等。

(5) 对大修／改造效果作出评价通过对大修后／改造后的汽轮机组进行测试，对机组的大修效果作出评价，判定机组改造后是否达到了预期的经济指标。

主要涉及到的工作是大修后热力性能试验和改造后鉴定性试验。

2 常用经济指标（定义、计算及测试、评价方法）首先介绍有关凝汽系统的几个经济指标。

2.1 凝汽器真空度2.1.1 定义(1) 真空：指在给定容器内低于当地大气压力的气体状态。

(2) 真空值：容器内部的绝对压力与外界大气压力的差值，叫真空值。

(3) 真空度因为大气压力随时间和地点的不同而变化，因此用真空值并不能准确地反映凝汽器运行情况，而且也不便于不同电厂之间的比较，所以一般用真空度表示凝汽器真空情况的好坏。

真空度＝（1－Pk／P0）×100% (1)式中：Pk——凝汽器排汽压力，kPa；P0——标准大气压力，101.325kPa。

2.1.2 测试方法(1) 仪表精密真空表和大气压力表，也可利用现场经校验合格的精度为0.5级以上的仪表。

(2) 测试方法1) 运行方式：机组保持正常运行，备用抽气器停用。

2) 测试工况：额定负荷。

3) 测试时间：测试时间为15min，真空值每1min记录一次。

4) 测试内容：凝汽器真空值、大气压力。

5) 计算：Pk＝当地大气压力－真空值(2)2.1.3 测试结果的考核与评价真空度的先进指标是达到设计值（一般＞95%）。

2.1.4 影响因素降低排汽压力可以使汽轮机的有效焓降增大，功率增加，循环效率提高。

背压每降低1kPa，汽轮机效率平均增加1～2%。

但排汽压力的大小要受到诸如循环水进水温度、循环水量、蒸汽热负荷、管子清洁度、真空严密性、凝汽器及抽气器的结构特性等因素的影响。

对于凝汽机组来说，汽轮机排汽压力为湿蒸汽，排汽压力与排汽温度存在一一对应关系。

与凝汽器压力Pk相对应的饱和蒸汽温度ts的计算公式为：ts＝t1＋Δt ＋δt (3)式中：ts——凝汽器压力Pk对应的饱和蒸汽温度，℃；t1——循环水入口水温，℃；Δt——循环水温升，℃；δt——凝汽器端差，℃。

由上式可知，凝汽器压力Pk是由三个参数决定的：l 循环水入口水温（冷却水进口温度）t1t1决定于地区的气温和供水方式，而与凝汽器的运行情况无关。

对于一台运行中的机组，t1取决于环境温度和冷却塔的冷却效果。

l 循环水温升Δt循环水温升是一个与凝汽器冷却倍率（m＝Gw／Gc）成反比的参量。

在汽轮机运行时，排汽量Gc由外界负荷决定，降低Δt主要依靠增加冷却水量Gw来实现。

但增加冷却水量必然导致循环水泵功的增加，所以只有当增加冷却水量使汽轮机的得益大于循环水泵由此而多消耗的功率时，增加冷却水量才是合理的。

即当机组因增加循环水流量ΔGw而多发的功率ΔNg与由于增加循环水流量ΔGw 而多消耗的循环水泵电功率ΔNp之差为最大时，循环水系统的运行方式为最佳，此时机组的背压称为最佳背压，相应的循环水泵功率及循环水流量为最佳循环水泵功率及最佳循环水流量。

而确定此最佳值的过程，就是循环水系统优化运行的过程；寻找并确定此最佳值，也正是循环水系统优化运行试验的目的。

l 凝汽器端差δt凝汽器端差与凝汽器冷却面积、传热量及传热系数有关，传热越强，则端差越小。

对于运行中的设备，凝汽器端差主要受到铜管结垢及凝汽器漏入空气量的影响。

2.1.5 真空下降的主要原因1) 真空系统不严密；2) 凝汽器水位高；3) 循环水量不足；4) 抽气器工作不正常或效率低；5) 铜管结垢；6) 冷却塔设备效率恶化。

2.1.6 保证经济真空的主要措施1) 防止真空系统漏汽，保证空气抽气器正常运行。

2) 保持凝汽器传热面清洁。

3) 保持正常的冷却水量和冷却水温。

2.2 凝汽器端差2.2.1 定义凝汽器端差是指汽轮机排汽温度ts与凝汽器冷却水的出口温度t2之差，即：端差δt＝ts－t2 (4)式中：δt——凝汽器端差，℃；ts——汽轮机排汽温度，℃；t2——凝汽器冷却水出口温度，℃。

2.2.2 测试方法(1) 仪表标准水银温度计或热电阻，常规测试也可利用现场经检查校验过的运行仪表。

(2) 测试方法1) 运行方式：机组保持正常运行方式。

2) 测试时间：当工况稳定后，连续测试15min，每3min记录一次。

3) 测试内容：排汽温度和循环水（冷却水）出口水温。

2.2.3 测试结果的考核与评价凝汽器端差的先进指标是不超过5～7℃。

大唐监督标准：循环水入口温度20℃，δt≤7℃；循环水入口温度30℃以上，δt≤5℃；循环水入口温度14℃以下，δt≤9℃。

2.2.4 降低端差的措施1) 投入胶清球清洗装置胶球清洗装置的投入率是对电厂进行节能监督检查的一项十分重要的考核指标，监督考核条例要求电厂胶球清洗装置的投入率应为100%，胶球清洗装置收球率应达到90%。

2) 防止凝汽器汽侧漏入空气，保持空气抽气器运行正常。

3) 利用反冲洗、加药、排污等方法。

2.3 凝结水过冷度2.3.1 定义汽轮机排汽进入凝汽器，被冷却水冷却而冷凝成水，然后被凝结水泵抽出，经过回热系统加热后送往锅炉。

为了提高热经济性，要求凝结水的温度等于汽轮机排汽压力下的饱和温度ts。

由于凝汽器汽侧空间漏入空气以及蒸汽在凝汽器中流动存在阻力，凝汽器中蒸汽分压力降低，因而使凝结水温度低于ts，这两个温度之差称为过冷度，即：过冷度＝ts－tc (5)式中：ts——汽轮机排汽温度，℃；tc——凝结水温度，℃。

2.3.2 过冷度对机组的影响l 经济性：过冷度的存在，使得额外的热量被循环水带走，降低了凝结水温度，增加了加热器的温升要求，导致机组经济性的下降。

一般过冷度增加1℃，发电厂燃料消耗量约增加0.1～0.15%。

l 安全性：凝结水过冷却会使水中含氧增加，加剧了低压管道和低压加热器的腐蚀，增加了除氧器的负担，对机组安全运行有不利的影响。

2.3.3产生原因及消除方法(1) 产生原因1) 凝结水水位过高，淹没凝汽器底部冷却水管。

其可能原因有：水位调节器不正常；水位计故障；凝结水泵工作不正常或内部存在缺陷；凝汽器冷却管或加热器管子破裂等。

2) 真空系统漏汽增大。

3) 抽气设备工作不正常。

4) 冷却水量过多。

5) 凝汽器冷却管排列布置不合理，喉部、抽空气管等结构上存在问题。

(2) 消除方法1) 检查并消除设备故障或缺陷消除真空系统泄漏、改善抽气设备工作状况，使凝汽器尽可能保持低水位运行。

2) 改造旧式凝汽器的不合理结构。

3) 调节冷却水量。

2.4 真空严密性汽轮机凝汽器严密性的好坏直接关系到凝汽器真空和凝结水品质，因而凝汽器严密性的检查和维护是凝汽器运行管理的一个重要方面。

真空严密性试验是电厂一个十分重要的定期试验项目。

真空严密性试验的目的就是检测凝汽设备真空系统内的管路、附件以及凝汽器本身的各个结合面的严密程度，判断凝汽器及其真空系统严密性的优劣，找出漏点，提高机组的真空。

2.4.1 测试方法(1) 仪表采用0.25级及以上精密真空表或相同等级的压力变送器、福廷式或空气盒式大气压力计、秒表。

(2) 测试方法1) 运行方式：试验时负荷稳定在额定负荷的80%～100%，保持参数及负荷稳定。

2) 测试方法：关闭连接抽气器的空气门（最好停真空泵），0.5min后开始每0.5min记录机组真空一次，试验共进行8min，取其中后5min的真空下降值计算真空严密性（也有标准要求真空严密性试验做5min，取后3min的真空下降值计算真空严密性）。

2.4.2 测试结果的考核与评价——机组容量＜100MW，真空下降速度≯667.6Pa/min为合格，达到400Pa/min 为优秀。

机组容量≥100MW，真空下降速度≯400Pa/min为合格，达到270Pa/min 为优秀。

——《火电机组达标投产考核标准（2001版）》中要求，真空下降速度应≯300Pa/min。

——大唐监督标准：100MW以上机组，真空下降速度应＜300Pa/min，100MW 以下机组，真空下降速度应＜577Pa/min。

2.4.3 真空严密性对机组的影响1) 经济性：机组运行时真空系统的严密性，直接影响汽轮机运行的经济性，漏入空气量的增加将直接导致凝汽器真空的降低，一般真空每下降1%，汽耗也约增加1%。

2) 安全性：空气漏入凝汽器中，除了使排汽压力和温度升高，降低汽轮机组的经济性外，还会使汽轮机低压缸因蒸汽温度升高而变形，造成机组振动，甚至因此使机组被迫减负荷或停机。

其次，由于空气分压力增大，增加了空气在水中的溶解度，使凝结水中的含氧量增加，加剧了低压管道和低压加热器的腐蚀，增加了除氧器的负担，对机组安全运行有不利的影响。

3) 此外，空气分压力增大还有使凝结水过冷度加大和增加抽气器的负担等不利影响。