一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分方法技术

本发明专利技术公开了一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分方法，通过建立三压、再热和无补燃的余热锅炉的性能模型和无中间抽汽的汽轮机的性能模型，模拟出余热锅炉边界条件对余热锅炉出力的影响，模拟了边界条件对汽轮机功率和热耗率的影响，并提供了余热锅炉的修正曲线和汽轮机的修正曲线，即可以修正余热锅炉的出力，也可以修正汽轮机的功率和热耗率，结合厂家提供的燃气轮机修正曲线，可以获得联合循环的各个分设备和整个联合循环的外部特性。本发明专利技术利用上述得到的修正曲线，科学地划分出机岛和炉岛的性能偏差责任。

The responsibility division method of a single shaft combined cycle power plant performance acceptance island and the island of furnace

The invention discloses a method for dividing responsibility of single shaft combined cycle generating unit performance acceptance and - HRSG in the performance model, performance model of the three boiler pressure, reheat and no burning and no intermediate steam turbine, waste heat boiler to simulate the boundary conditions on the output of the waste heat boiler effect simulation of the boundary conditions on the rate of consumption of steam power and heat, and provides a correction curve correction curve of the waste heat boiler and steam turbine, which can modify the output of the waste heat boiler, can also be modified steam turbine power and heat rate, gas turbine correction curves provided by the manufacturers, can obtain the combined cycle equipment and the external characteristics of combined cycle. The invention utilizes the corrected curve obtained above to scientifically classify the performance deviation liability of the machine island and the furnace island.

【技术实现步骤摘要】
一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分方法
本专利技术属于电力领域，涉及余热锅炉的性能和汽轮机的性能，具体涉及一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分。
技术介绍
联合循环发电技术具有发电效率高，启停速度快，污染排放少的特点，越来越受到我国电力工业的青睐，尤其是我国的电网峰谷差相当大，联合循环启停速度快、调峰性能好的特点恰恰能够弥补我国电网发展的不足。我国近年建造的大型联合循环发电机组多为单轴结构，为了减少投资成本和吸收国外先进技术，联合循环发电机组的采购合同中，机岛(燃气轮机和汽轮机)和炉岛(余热锅炉)按照不同的采购合同在不同的供货商中采购，机组建设投运后，往往需要对联合循环的设备性能指标考核，已验证是否达到合同保证值。在实际性能的实验中，很有可能会遇到性能指标达不到合同保证值的情况，这时我们要建立划分联合循环发电机组性能偏差责任的标准，弄清楚是机岛的责任问题还是炉岛的责任问题，或者机岛和炉岛的共同问题，并确定机岛和炉岛承担的责任大小；对于无法分别测量燃气轮机和汽轮机的功率的单轴联合循环发电机组，由于机岛性能和炉岛性能的相互影响，因此，无法通过分别对燃气轮机和汽轮机的性能试验划分出单轴联合循环发电机组性能偏差的责任。
技术实现思路
基于单轴联合发电机组性能验收中机岛与炉岛责任难以划分的问题，本专利技术提供了一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分方法，本专利技术能够科学地划分出机岛和炉岛的性能偏差责任，如果联合循环机组的性能不能满足合同值，根据本方法的研究，可以追究相关供货商的赔偿责任。。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分方法，具体包括以下步骤：步骤1)获取沿锅炉宽度方向的各换热面模块的组成、模块内锅炉换热面的组成和换热面的结构参数；步骤2)获取蒸发器的节点温差和省煤器的接近点温差、换热面的压损系数和汽轮机侧的通流面积；步骤3)建立三压、再热和无补燃的余热锅炉性能模型，计算在不同边界条件下余热锅炉的修正曲线；步骤4)在一定的联合循环边界条件下，计算出汽轮机的排汽焓；步骤5)由已知汽轮机的排汽焓和试验参数，计算出汽轮机容积流量与汽轮机效率的关系曲线；步骤6)建立汽轮机的性能模型，计算在不同边界条件下汽轮机的修正曲线；步骤7)使用ASMEPTC4.4-2008规程，采用能量平衡方程计算得出余热锅炉进口的烟气的质量流量；步骤8)修正试验的性能数据，划分单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任偏差份额。所述步骤1)中，锅炉受热面模块包括：模块1中的再热器2和高压过热器2，模块2中的再热器1和高压过热器1，模块3中的高压蒸发器和高压省煤器2B，模块4中的高压省煤器2A、中压过热器、中压蒸发器和低压过热器，模块5中的高压省煤器1、中压省煤器和低压蒸发器，模块6中的给水加热器2和给水加热器1；所述步骤1)中换热面的结构参数包括：管子侧的管子外径、管子壁厚和管子材质；鳍片侧的鳍片高度、鳍片厚度、鳍片材质和鳍片节距；管束类的管束布置形式、管束横向节距、管束纵向节距、管束横向排数和管束纵向排数。所述步骤2)中节点温差包括：高压蒸发器节点温差Δth-pin、中压蒸发器节点温差Δtm-pin和低压蒸发器节点温差Δtl-pin；所述步骤2)中接近点温差包括：高压省煤器2接近点温差Δth2-app、高压省煤器1接近点温差Δth1-app、中压省煤器接近点温差Δtm-app、给水加热器2接近点温差Δtl2-app和给水加热器1接近点温差Δtl1-app；所述步骤2)中的压损系数：其中：σ为压损系数，m为工质质量流量；Δp为工质进出口压降；步骤2)中的通流面积：其中：A为汽轮机的通流面积，p为工质侧压力，v为工质侧比容。步骤3)采用能量平衡公式和换热器的换热计算建立三压、再热和无不燃的余热锅炉性能模型，公式如下：m(hin-hout)＝mg(hgin-hgout)＝kAΔt式中，m为工质的质量流量，hin为工质侧出口焓，hout为工质侧的入口焓，mg为烟气的质量流量，hgin为烟气入口的焓，hgout为烟气出口的焓，k为受热面的换热系数，A为受热面面积，Δt为平均温压。所述步骤4)在联合循环发电机组依据联合循环发电机组整体的能量平衡方程，求出有用能终点焓，依据ASME公式和汽轮机排汽损失曲线，即可求出汽轮机的膨胀线终点焓，公式如下:mairhair+mfuelhfuel+mfuelhche+w0＝w+mexhhUEEP+Q式中，mair为压气机进气空气的质量流量，hair为压气机进气空气的显热，mfuel为燃烧室燃料的质量流量，hfuel为燃烧室燃料的显热，hche为燃料的化学能，w0为辅机功耗，w为轴功率，mexh为汽轮机排汽的质量流量，hUEEP为汽轮机排汽的有用能终点焓，Q为余热锅炉的散热损失；hELEP＝hUEEP-0.87(1-Y)×hEL式中，hELEP为膨胀线终点焓，Y为膨胀线终点焓对应的蒸汽湿度，hEL汽轮机排汽损失。所述步骤5)建立汽轮机容积流量与缸效率的关系式，相应的公式如下：汽轮机缸效率的公式：式中，h0为高中低压缸工质进口焓值，h1′为高中低压缸工质出口焓值，h1为高中低压缸工质等熵出口焓值；容积流量的关系式：V＝m×v式中，V为容积流量，m为质量流量，v为比容。步骤6)依据划分好的汽轮机的边界条件计算在不同边界条件下汽轮机的修正曲线，其中边界条件包括：主蒸汽流量、主蒸汽温度、主蒸汽压力；高压缸排汽流量、高压缸排汽温度、高压缸排汽压力；热再热蒸汽流量、热再热蒸汽温度、热再热蒸汽压力；低压主蒸汽流量、低压主蒸汽温度、低压主蒸汽压力；低压缸排汽流量、低压缸排汽压力；任意改变其中一项参数的数值，采用能量平衡方程，结合步骤4)和步骤5)中计算的结果，即可计算得到各个边界条件下的修正曲线。所述步骤(7)计算余热锅炉进口烟气质量流量的公式如下:式中，mex为燃气轮机排气流量，mrh为热再热蒸汽的流量，hrh为热再热蒸汽的焓，mhp为高压主蒸汽的流量，hhp为高压主蒸汽的焓，mlp为低压主蒸汽的流量，hlp为低压主蒸汽的焓，Pfw为辅机功耗，mfw为给水的流量，hfw为给水的焓，mhp′为高压缸排汽的流量，hhp′为高压缸排汽的焓。步骤8)中划分单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任偏差份额的方法：在性能保证工况下，炉岛的性能偏差取决于炉岛的保证性能与实际的炉岛的性能保证值的不同，反应在做功能力上就是炉岛的保证性能的做功能力与修正到保证值条件下的实际炉岛性能的做功能力的不同，即余热锅炉的各等级压力下的蒸汽流量、温度和压力与保证值边界偏差对汽轮机功率的影响和余热锅炉的烟气阻力与保证值偏差对燃机功率的影响这就应该是炉岛应当承担的性能偏差责任；整体的性能偏差减去炉岛性能的偏差就是机岛应当承担的责任，划分采用的公式如下：w0＝wG-wwHR＝wHRG-wHRRwtur＝w0-wHRwt＝wm-wEPC式中，wG为整体的性能保证功率，w为修正到边界条件下的联合循环的功率，w0为整体联合循环的功率偏差值，wHRG为余热锅炉的性能保证值下的做功能力，wHRR为修正到边界条件下的余热锅炉的做功能力，wHR为余热锅炉的做功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1)获取沿锅炉宽度方向的各换热面模块的组成、模块内锅炉换热面的组成和换热面的结构参数；步骤2)获取蒸发器的节点温差和省煤器的接近点温差、换热面的压损系数和汽轮机侧的通流面积；步骤3)建立三压、再热和无补燃的余热锅炉性能模型，计算在不同边界条件下余热锅炉的修正曲线；步骤4)在一定的联合循环边界条件下，计算出汽轮机的排汽焓；步骤5)由已知汽轮机的排汽焓和试验参数，计算出汽轮机容积流量与汽轮机效率的关系曲线；步骤6)建立汽轮机的性能模型，计算在不同边界条件下汽轮机的修正曲线；步骤7)使用ASME PTC 4.4‑2008规程，采用能量平衡方程计算得出余热锅炉进口的烟气的质量流量；步骤8)修正试验的性能数据，划分单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任偏差份额。

【技术特征摘要】
1.一种单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任划分方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1)获取沿锅炉宽度方向的各换热面模块的组成、模块内锅炉换热面的组成和换热面的结构参数；步骤2)获取蒸发器的节点温差和省煤器的接近点温差、换热面的压损系数和汽轮机侧的通流面积；步骤3)建立三压、再热和无补燃的余热锅炉性能模型，计算在不同边界条件下余热锅炉的修正曲线；步骤4)在一定的联合循环边界条件下，计算出汽轮机的排汽焓；步骤5)由已知汽轮机的排汽焓和试验参数，计算出汽轮机容积流量与汽轮机效率的关系曲线；步骤6)建立汽轮机的性能模型，计算在不同边界条件下汽轮机的修正曲线；步骤7)使用ASMEPTC4.4-2008规程，采用能量平衡方程计算得出余热锅炉进口的烟气的质量流量；步骤8)修正试验的性能数据，划分单轴联合循环发电机组性能验收中机岛与炉岛的责任偏差份额。2.根据权利要求1所述的责任划分方法，其特征在于：所述步骤1)中，锅炉受热面模块包括：模块1中的再热器2和高压过热器2，模块2中的再热器1和高压过热器1，模块3中的高压蒸发器和高压省煤器2B，模块4中的高压省煤器2A、中压过热器、中压蒸发器和低压过热器，模块5中的高压省煤器1、中压省煤器和低压蒸发器，模块6中的给水加热器2和给水加热器1；所述步骤1)中换热面的结构参数包括：管子侧的管子外径、管子壁厚和管子材质；鳍片侧的鳍片高度、鳍片厚度、鳍片材质和鳍片节距；管束类的管束布置形式、管束横向节距、管束纵向节距、管束横向排数和管束纵向排数。3.根据权利要求1所述的责任划分方法，其特征在于：所述步骤2)中节点温差包括：高压蒸发器节点温差Δth-pin、中压蒸发器节点温差Δtm-pin和低压蒸发器节点温差Δtl-pin；所述步骤2)中接近点温差包括：高压省煤器2接近点温差Δth2-app、高压省煤器1接近点温差Δth1-app、中压省煤器接近点温差Δtm-app、给水加热器2接近点温差Δtl2-app和给水加热器1接近点温差Δtl1-app；所述步骤2)中的压损系数：其中：σ为压损系数，m为工质质量流量；Δp为工质进出口压降；步骤2)中的通流面积：其中：A为汽轮机的通流面积，p为工质侧压力，v为工质侧比容。4.根据权利要求1所述的责任划分方法，其特征在于：步骤3)采用能量平衡公式和换热器的换热计算建立三压、再热和无不燃的余热锅炉性能模型，公式如下：m(hin-hout)＝mg(hgin-hgout)＝kAΔt式中，m为工质的质量流量，hin为工质侧出口焓，hout为工质侧的入口焓，mg为烟气的质量流量，hgin为烟气入口的焓，hgout为烟气出口的焓，k为受热面的换热系数，A为受热面面积，Δt为平均温压。5.根据权利要求1所述的责任划分方法，其特征在于：所述步骤4)在联合循环发电机组依据联合循环发电机组整体的能量平衡方程，求出有用能终点焓，依据ASME公式和汽轮机排汽损失曲线，即可求出汽轮机的膨胀线终点焓，公式如下:mairhair+mfuelhfuel+mfuelhche+w0＝w+mexhhUEEP+Q式中，mair为压气机进气空气的质量流量，hair为压气机进气空气的显热，mfuel为燃烧室燃料的质量流量，hfuel为燃烧室燃料的显热，hche为燃料的化学能，w0为辅机功耗，w为轴功率，mexh为汽轮机排汽的质量流量，hUEEP为汽轮机排汽的有用能终点焓，Q为余热锅炉的散热损失；hELEP＝hUEEP-0.87(1-Y)×hEL式中，hELEP为膨胀线终点焓，Y为膨胀线终点焓对应的蒸汽湿度，hEL汽轮机排汽损失。6.根据权利要求5所述的责任划分方法，其特征在于：所述步骤5)建立汽轮机容积流量与缸效率的关系式，相应的公式如下：汽轮机缸效率的公式：式中，h0为高中低压缸工质进口焓值，h1′为高中低压缸工质出口焓值，h1为高中低压缸工质等熵出口焓值；容积流量的关系式：V＝m×v式中，V为容积流量，m为质量流量，v为比容。7.根据权利要求6所述的责任划分方法，其特征在于：步骤6)依据划分好的汽轮机的边界条件计算在不同边界条件下汽轮机的修正曲线，其中边界条件包括：主蒸汽流量、主蒸汽温度、主蒸汽压力；高压缸排汽流量、高压缸排汽温度、高压缸排汽压力；热再热蒸汽流量、热再热蒸汽温度、热再热蒸汽压力；低压主蒸汽流量、低压主蒸汽温度、低压主蒸汽压力；低压缸排汽流量、低压缸排汽压力；任意改变其中一项参数的数值，采用能量平衡方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋金时，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61