一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法与流程

本发明涉及一种冲转流量计算方法，具体涉及一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，属于汽轮发电机组和冲转流量计算。

背景技术：

1、冲转是利用高压蒸汽冲击转子叶片、使转子转动起来的过程，而冲转流量则是控制这个过程的关键参数之一。适当的冲转流量设定可以在保证安全的前提下缩短启动耗时，满足电网调峰和紧急快速启动的要求；同时，优化冲转阶段的蒸汽用量也是汽轮机组节能降耗的重要环节，减少启动过程中的能量消耗可以提升整体运行经济性。

2、目前汽轮发电机组冲转流量的计算方法仍依赖传统的弗留格尔公式或比例估算法，但这两种计算方式在实际应用中存在如下问题：

3、一、弗留格尔公式

4、弗留格尔公式假设：通流面积不变、汽流为理想气体、流动为稳定绝热流动和级组效率不变；但汽轮发电机组在冲转阶段处于极低负荷、主汽阀的开度小，蒸汽流动偏离设计工况，级组效率大幅变化，公式理论误差显著增大，且冲转时高压缸排汽压力并非趋近于0，公式的误差进一步放大。

5、二、比例估算法

6、现场通用，其中为汽轮发电机组额定工况下主蒸汽进口处进汽流量，系数k为经验值（通常取0.02～0.05），无量化边界，且未区分机型、启动状态、冲转方式、旁路运行模式。

7、同容量不同厂家机组、同机组新旧状态差异大，选用估算法比例会出现流量偏大（导致热冲击）或流量偏小（导致暖机不足、再热器超温），精度无保障。

8、综上所述，如何针对上述技术问题，提出一种全新的冲转流量计算方法，这也就成为了目前本领域内技术人员所亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术的不足，提供一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法。

2、本发明的技术方案是：一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，该方法具体按以下步骤进行：

3、步骤一、计算高压缸蒸汽进口处的进汽比焓和低压缸蒸汽出口处的排汽比焓；

4、步骤二、计算转子升速损耗功率；

5、步骤三、计算转子与定子之间的传热损耗功率；

6、步骤四、计算转子的摩擦损耗功率；

7、步骤五、计算蒸汽膨胀损耗功；

8、步骤六、计算冲转流量q：

9、。

10、进一步地，的计算方式如下：

11、

12、式中：

13、为转子升速损耗功率；

14、j为转子转动惯量；

15、α为转子角加速度；

16、n为转子每分钟转数。

17、进一步地，的计算方式如下：

18、

19、式中：

20、为传热损耗功率；

21、c为金属的比热容；

22、m为静止部套和转子的总质量；

23、为金属的温升变化率。

24、进一步地，的计算方式如下：

25、

26、式中：

27、为摩擦损耗功率；

28、为汽轮机轴承损耗功率；

29、为汽轮机鼓风损耗功率；

30、为发电机负载损耗功率。

31、进一步地，的计算方式如下：

32、

33、

34、

35、式中：

36、为汽轮机各径向轴承的损耗功率，其中i=1，2，3…n，n为正整数；

37、为汽轮机各推力轴承的损耗功率，其中j=1，2，3…n，n为正整数；

38、为润滑油动力黏度；

39、为圆周率；

40、为汽轮机转子各径向轴承的内径，其中i=1，2，3…n，n为正整数；

41、为汽轮机转子各径向轴承有效宽度，其中i=1，2，3…n，n为正整数；

42、为转子每分钟转数；

43、为汽轮机转子各处的径向轴承半径与对应处转子半径的径向间隙，其中i=1，2，3…n，n为正整数；

44、为汽轮机推力轴承摩擦系数；

45、为汽轮机各推力盘承受的轴向推力，其中j=1，2，3…n，n为正整数；

46、为汽轮机各推力盘的直径，其中j=1，2，3…n，n为正整数。

47、进一步地，的计算方式如下：

48、

49、式中：

50、为汽轮机低压长叶片鼓风经验系数，取0.0022~0.0032；

51、为汽轮机低压各级叶片的出汽边平均直径，其中k=1，2，3…n，n为正整数；

52、为汽轮机低压各级叶片高度，其中k=1，2，3…n，n为正整数；

53、为汽轮机低压各级叶片的叶根处圆周速度，其中k=1，2，3…n，n为正整数；

54、为低压缸蒸汽出口处的排汽比容。

55、进一步地，的计算方式如下：

56、

57、为发电机轴承损耗系数，单位为kw/rpm；

58、为转子每分钟转数；

59、为发电机磁滞损耗系数，单位为kw/rpm；

60、为发电机涡流损耗系数，单位为kw/（rpm）2；

61、为发电机负载损耗系数，单位为kw/（rpm）2；

62、为发电机负载损耗系数，单位为kw/（rpm）3。

63、进一步地，的计算方式如下：

64、

65、式中：

66、为蒸汽膨胀损耗功；

67、为高压缸蒸汽进口处的进汽压力；

68、为低压缸蒸汽出口处的排汽压力；

69、为高压缸蒸汽进口处的进汽比容；

70、为低压缸蒸汽出口处的排汽比容。

71、本发明与现有技术相比具有以下效果：

72、本发明创造提出精准核算汽轮发电机组冲转蒸汽流量，具备多重工程价值：

73、1、安全层面：由于汽轮发电机组冲转过程中，冲转流量的蒸汽能量需承担转子加速动能、金属传热损失、轴承/鼓风/发电机摩擦功耗和蒸汽膨胀功耗；所以本发明能够精确匹配启动上述所需的总能耗，防止进汽量过大造成转速飞升、轴系振动、通流部分超温，或流量不足导致冲转失败、转速无法维持，保障启动全过程轴系、汽缸、轴承等设备安全。

74、2、设备寿命层面：精准控量可稳定进汽参数与温升速率，减小转子、汽缸等厚壁金属部件的热应力与热变形，减缓疲劳损伤，有效延长机组本体及附属设备服役周期。

75、3、经济层面：按需供给蒸汽，杜绝大流量盲冲带来的蒸汽、凝结水及辅机电耗浪费，显著降低机组启停阶段的综合能耗。

76、4、运行管控层面：流量贴合理论计算值，可严格遵循既定启动曲线，缩短暖机、升速时长，提升机组启停效率；同时便于故障溯源，当启动参数异常时，可快速区分流量、设备损耗等问题根源。

1.一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：该方法具体按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述步骤二中的计算方式如下：

3.根据权利要求2所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述步骤三中的计算方式如下：

4.根据权利要求3所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述步骤四中的计算方式如下：

5.根据权利要求4所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述的计算方式如下：

6.根据权利要求5所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述的计算方式如下：

7.根据权利要求6所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述的计算方式如下：

8.根据权利要求7所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述步骤五中的计算方式如下：

9.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述步骤一中通过iapws-if97公式计算排汽比焓。

10.根据权利要求9所述的一种用于汽轮发电机组的冲转流量计算方法，其特征在于：所述步骤一中通过iapws-if97公式计算排汽比焓。