10万空分装置多级凝汽式汽轮机现场性能分析

柏燕 马晓飞 陈锋

摘   要：本文详细阐述了杭州汽轮机股份有限公司10万空分汽轮机在某公司400万t/年煤炭间接液化项目现场性能试验的情况。本文列举了试验标准、试验工况、试验仪器、仪表及试验方法，分析并给出了汽轮机在空压机正常工况下耗汽量性能试验结果，结果表明汽轮机耗汽量修正到设计蒸汽参数后，耗汽量为208.4t/h，满足技术协议中蒸汽耗量不超出209.9t/h的汽耗要求，汽轮机实际做功超出设计值。

关键词：汽轮机  汽耗  性能试验

中图分类号：TH47                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）05（b）-0099-02

10万空分装置汽轮机系杭州汽轮机股份有限公司生产的HNKS71/3.0型多级冷凝式工业汽轮机。为了验证汽轮空压机组性能是否能达到设备技术合同中规定的性能指标，特进行本次试验，对汽轮机在空压机正常工况下的蒸汽消耗进行测试。

2018年4月，项目业主与压缩机厂商、杭汽共同开展了现场汽轮空压机组性能测试工作，依据GB/T 8117.2-2008/IEC 60953-2：1990/ ASME PTC6-2004等相关标准，三方根据现场测试条件，通过友好协商制定了汽轮机性能测试大纲，并根据大纲进行了数据采集和分析工作。

2018年4月18日星期三，在用户现场，分1：45～3：45时段、4：30～5：30时段两个时段对汽轮机耗汽量进行数据采样。试驗仪表为采用现场随机仪表。试验结果反映了机组当前的性能。

1  汽轮机技术规范

汽轮机主要设计参数，如表1所示。

2  试验目的

验证汽轮机在空压机正常点下的汽耗量。

3  试验标准及基准

3.1 试验标准

GB/T 8117.2-2008/IEC 60953-2：1990  汽轮机热力性能验收试验规程 第2部分：方法B 各种类型和容量的汽轮机宽准确度试验;

美国ASME PTC6-2004《汽轮机热力性能试验规程》。

3.2 水和水蒸汽性质

国际公式化委员会1997年工业用IFC水和水蒸汽状态方程。

3.3 试验基准

按空压机正常负荷基准进行。

4  试验仪表及测点布置

由于现场条件所限，不能停机更换仪表，只能用随机仪表进行实验，但所有随机仪表在发运前均经过厂家校验，并具有合格证书。

5  试验方法和步骤

（1）按试验要求进行系统隔离，并进行检查，满足要求后开始试验;

（2）凝汽器补水至较高水位，以维持试验进行中不向系统补水;

（3）调整运行参数，使之尽可能达到设计值，并维持参数稳定，偏差及波动值符合试验规程要求;

（4）调整主汽调节阀的阀位，使阀位、负荷及各参数满足试验规定值，并记录油动机升程;

（5）机组设备及系统进入稳定运行0.5h～1h;

（6）检查数据采集系统及一、二次仪表，确认工作正常，试验记录人员进入指定位置;

（7）按规定时间统一开始试验数据采集和记录;

（8）试验结束，由试验负责人汇总试验采集数据及人工记录数据，确认有效，试验各方代表会签;

（9）在进行正式试验前先进行预备性试验。预备性试验后，需有时间整理数据，初步计算试验结果和系统不明漏量，在预备性试验结果证实所有条件已满足正式试验要求后，方可进行正式试验。如果预备性试验满足正式试验要求，经试验各方同意，可以作为一次正式试验试验结果计算。

6  采样数据概述

2018年4月18日星期三，在用户现场，对汽轮机耗汽量进行了测量。先后采样了两组数据，分别为：

（1）1：45～3：45时段，新汽压力均值11.07 MPa（A）与考核值11.1MPa（A）偏差-0.27%，波动范围为<2%;新汽温度均值522.32℃与考核值520℃偏差2.32℃，波动范围为<1℃;排气压力均值21.7kPa（A）与设计值20kPa（A）偏差8.5%，波动范围最大值为8.8%。凝结水量通过水流量计监测取均值与凝结水总量差值两种方法监测，两种方法测的水量偏差为2%。

（2）4：30～5：30时段，新汽压力均值11.02MPa（A）与考核值11.1MPa（A）偏差0.72%，波动范围为<2%;新汽温度均值522.32℃与考核值520℃偏差2.32℃，波动范围为<1℃;排气压力均值17.02kPa（A）与设计值偏差-14.9%，波动范围最大值为5.2%。凝结水量通过水流量计监测取均值与凝结水总量差值两种方法监测，两种方法测的水量偏差为0.3%。

（3）现场热井水位采用百分比表示，根据实验前后热井水位变化，由热井总容量47.22m3，可得实验前后热井中存储水量变化。

以上两组实验数据，第二组数据因为计时较短，经多方协商，其记录数据不予采用，后面分析将以第一组数据为准。

7  数据计算与分析

7.1 测试主蒸汽流量计算公式及说明

式中F热井─凝汽器热井水位变化折算当量流量;

F封汽─根据西安热工院性能测试报告8.1[1]，取值0.163t/h;

F射汽─根据西安热工院性能测试报告8.1[1]，取值0.787t/h;

F水─凝结水量取凝结水总量差值;

F汽─新汽流量。

7.2 蒸汽参数修正

参数修正计算采用制造厂提供的修正曲线进行。参数修正包括：

主蒸汽压力修正：由设计值11.1MPa（A）、实际值11.07 MPa（A），查曲线得修正率-0.02%。

主蒸汽温度修正：由设计值520℃、实际值522.32℃，查曲线得修正率0.02%。

排汽压力修正：由设计值20kPa、实际值21.7kPa查曲线得修正率-1%。

转速修正：由设计值3400RPM、实际值3401RPM查曲线得修正率0。

7.3 老化修正

由于时间推移而导致汽轮机性能的下降，采用IEC汽轮机热力验收规程953-2（方法B）中第6.9款按时间给出的修正量如下：

2个月内不计老化;2～12个月内0.1%/月;13～24个月内  0.06%/月。

本项目汽轮机于2017年4月底进入用户现场开始调试，调试时间近两个月，7月19开始正式投产，距2018.4.18为9个月7天，共计11月，老化修正量为（11-2）×0.1%=0.9%。

8  结语

根据本次现场性能试验实测数据，依据相关标准和技术文件，汽轮机耗汽量修正到蒸汽参数考核值11.1MPa（a）/520℃下，耗汽量为208.4t/h，对应汽轮机轴功率为61378kW;空压机实测耗功为61516kW，二者偏差0.2%，汽轮机实际做功略高于设计值。

参考文献

[1] 裴东升，赵鹏程，刘雨佳，等.沈阳透平机械股份有限公司10万空分装置多级凝汽式汽轮机性能试验报告.TPRI/TH-RB-xxx-2015.

[2] 周良茂，杨建宏，赵新源.大型汽轮机性能老化的实验研究[J].热力发电，1997（2）：29-37.