一种基于母管制的垃圾电站单台汽轮机缸效率测算方法与流程

1.本发明涉及垃圾焚烧发电技术领域，尤其涉及一种基于母管制的垃圾电站单台汽轮机缸效率测算方法。


背景技术：

2.随着我国城镇化的进行以及人民生活水平的不断提高，城镇垃圾的产生量也越来越多。当前垃圾焚烧发电越来越受到欢迎，垃圾焚烧后产生的热量由余热锅吸收，产生蒸汽推动汽轮机发电。
3.目前实际投运垃圾电站中的汽轮机基本上都是凝汽式、单缸结构的，其汽轮机缸效率的定义为汽轮机实际焓降与理想焓降的比值，为了计算汽轮机缸效率，必须测得汽轮机排汽焓，而凝汽式汽轮机由于汽轮机排汽处于湿蒸汽区，目前尚无求得排汽湿度的方法、也就无法直接确定汽轮机排汽焓。
4.为了求得单缸凝汽式汽轮机缸效率，依据现行的《asme ptc6-2004汽轮机性能试验规程》和《gb/t 8117.1-2008汽轮机热力性能验收试验规程》，需要以主给水流量或主凝结水流量为基准流量，通过汽轮机质量平衡和热量平衡计算，多次迭代求得排汽焓，进而求得单缸凝汽式汽轮机的缸效率。
5.然而，目前针对一些城镇垃圾生产量较多的地方，建立垃圾焚烧发电机组，通常为两炉两机、三炉两机、五炉三机或六炉三机等等的布置方式，它们的系统中低压加热器至除氧器之间凝结水管路、给水泵出口至炉侧低温省煤器之间给水管路、炉侧过热器出口至汽轮机进汽口之间主蒸汽管路等均为母管制。这些机组汽水管路母管制运行，导致在进行某一单台汽轮机热力试验中汽轮机缸效率的测算时，主给水流量或主凝结水流量难以计算或者无法有效分配到试验机组上，从而无法以试验机组的主给水流量或凝结水流量为基准流量，进行汽轮机质量平衡和热量平衡计算，从而无法求得汽轮机排汽焓，进而无法求得汽轮机缸效率。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于母管制的垃圾电站单台汽轮机缸效率测算方法，该方法易于实现，并具有较高的准确度。
7.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
8.根据本发明的一方面，提供了一种基于母管制的垃圾电站单台汽轮机缸效率测算方法，包括：
9.步骤1、切断试验机组向炉侧空预器低压进汽母管和除氧器进汽母管的供汽；
10.步骤2、调整试验机组和非试验机组的发电机功率；
11.步骤3、记录各机组的发电机功率，根据各机组的发电机功率，进行加权平均，计算得到试验机组主凝结水流量分配系数ξ；
12.步骤4、测量试验机组热力系统参数，并根据水和水蒸汽性质表，计算有关汽水流的焓值；
13.步骤5、测量试验机组汽轮机进汽流量d0、给水母管至各余热锅炉总给水流量d
fw
以及空预器疏水母管至除氧器疏水流量d
sw
；
14.步骤6、利用总给水流量d
fw
和空预器至除氧器疏水流量d
sw
，进行除氧器质量平衡和热量平衡计算，得到进除氧器总凝结水流量d
nw
；
15.步骤7、根据进除氧器总凝结水流量d
nw
和试验机组主凝结水流量加权分配系数ξ计算得到试验机组主凝结水流量d
nw1
；
16.步骤8、利用试验机组主凝结水流量d
nw1
，进行试验机组低加回热系统热平衡计算，计算得到试验机组其他各段抽汽流量；
17.步骤9、根据汽轮机质量平衡和热量平衡，计算得到汽轮机排汽焓，从而得到汽轮机缸效率。
18.优选地，所述步骤1具体包括：
19.步骤1.1、关闭试验机组一段抽汽管道上的抽汽电动门，切断试验机组向炉侧空预器低压进汽母管的供汽；
20.步骤1.2、关闭试验机组二段抽汽管道上的抽汽电动门，切断试验机组向除氧器进汽母管的供汽。
21.优选地，所述步骤2具体包括：调整试验机组的发电机功率至额定发电机功率；调整降低其他非试验机组的发电机功率。
22.优选地，非试验机组的发电机功率降至60％额定发电功率以下。
23.优选地，所述步骤3中的试验机组主凝结水流量分配系数ξ计算公式为：
24.ξ＝pe1/(pe1 pe2 ... pen)；
25.其中，pe1为试验机组的发电机功率；pe2、pe3、...、pen为其他非试验机组的发电机功率。
26.优选地，所述步骤4中的热力系统参数包括压力和温度；所述压力包括：主蒸汽压力、汽轮机排汽压力、各段抽汽口压力、加热器进汽压力、总给水压力、总凝结水压力和空预器至除氧器疏水压力；所述温度包括：主蒸汽温度、各段抽汽口温度、进汽加热器温度、进水加热器温度、出水加热器温度和疏水加热器温度。
27.优选地，所述步骤4中有关汽水流的焓值包括：总给水焓值、空预器至除氧器疏水焓值、除氧器总凝结水焓值和除氧器进汽焓值。
28.优选地，所述步骤6中的除氧器质量平衡和热量平衡计算所涉及的计算公式如下：
29.d
fw
＝d
sw
d
nw
d
jq
；
30.d
fwhfw
＝d
swhsw
d
nwhnw
d
jqhjq
；
31.式中：d
fw
为总给水流量；d
sw
为空预器至除氧器疏水流量；d
jq
为除氧器进汽流量；d
nw
为除氧器总凝结水流量；h
fw
为总给水焓值；h
sw
为空预器至除氧器疏水焓值；h
nw
为除氧器总凝结水焓值；h
jq
为除氧器进汽焓值。
32.优选地，所述步骤7中试验机组主凝结水流量d
nw1
的计算公式为：
33.d
nw1
＝d
nw
ξ。
34.本发明实施例的有益效果是：通过测试期间，切断试验机组向炉侧空预器和除氧器进汽母管供汽，并调整试验机组和非试验机组发电机功率，采用试验机组和非试验机组发电机功率加权平均的方法计算出试验机组主凝结水分配系数，结合除氧器质量平衡和热量平衡计算，从而得到试验机组主凝结水流量，再通过汽轮机的质量平衡和热量平衡计算得到汽轮机排汽焓，进而计算求得试验机组的汽轮机缸效率。本测算方法原理简单，容易实现，具有较高的准确度。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
36.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
37.图1是本发明实施例的两炉两机垃圾电站系统布置简图；
38.其中：11-试验机组一段抽汽管道抽汽电动门；12-非试验机组一段抽汽管道抽汽电动门；21-试验机组二段抽汽管道抽汽电动门；22-非试验机组二段抽汽管道抽汽电动门；3-空预器低压进汽母管；4-凝结水母管；5-除氧器进汽母管；6-给水母管。
具体实施方式
39.以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
40.参见图1，本实施例中以两炉两机垃圾电站系统为例，先对系统结构进行说明。其中，1号汽轮机为试验机组，2号汽轮机为非试验机组。试验机组的一段抽汽管道与空预器低压进汽母管3道连接，试验机组一段抽汽管道抽汽电动门11控制试验机组一段抽汽管道的开闭。非试验机组的一段抽汽管道与空预器低压进汽母管3连接，非试验机组一段抽汽管道抽汽电动门12控制非试验机组一段抽汽管道的开闭。
41.试验机组的二段抽汽管道与除氧器进汽母管5道连接，试验机组二段抽汽管道抽汽电动门21控制试验机组二段抽汽管道的开闭。非试验机组的二段抽汽管道与除氧器进汽母管5连接，非试验机组二段抽汽管道抽汽电动门22控制非试验机组二段抽汽管道的开闭。试验机组和非试验机组的凝结水分别汇流至凝结水母管4。各除氧器的出水汇流至给水母管6。
42.参照上述结构，本技术实施例提供了一种基于母管制的垃圾电站单台汽轮机缸效率测算方法，包括以下步骤：
43.步骤1、切断试验机组向炉侧空预器低压进汽母管3和除氧器进汽母管5的供汽。
44.这一步的目的是消除试验机组至炉侧空预器低压进汽母管3的供汽流量和至除氧器进汽母管5的供汽流量对后续进行汽轮机质量平衡和热量平衡计算获取汽轮机排汽焓的
影响。
45.机组至炉侧空预器低压进汽母管3的供汽流量和至除氧器进汽母管5的供汽流量都参与通过汽轮机质量平衡和热量平衡计算获取汽轮机排汽焓的计算。
46.机组至炉侧空预器低压进汽母管3的供汽流量一般通过安装在流量装置测量或者通过炉侧空预器热平衡计算获得。但是，实际过程中，经常会出现流量装置测量不准确或因炉侧空预器空气侧参数不准确导致空预器热平衡无法计算，因而无法准确获取该流量。在试验机组中，为消除该流量对汽轮机质量平衡和热量平衡计算获取汽轮机排汽焓的影响，选择切断试验机组至空预器低压进汽母管3的供汽，使该流量为0。
47.通过后续步骤6不仅可以获得除氧器总凝结水流量d
nw
，还可以获得除氧器进汽流量d
jq
，但该除氧器进汽流量是由试验机组和非试验机组至除氧器进汽母管5的供汽流量共同组成，在实际过程中，无法通过有效手段获取试验机组和非试验机组至除氧器进汽母管5的供汽流量分配比例，也就无法获取试验机组至除氧器进汽母管的供汽流量，因此为消除该流量对汽轮机质量平衡和热量平衡计算获取汽轮机排汽焓的影响，选择切断试验机组至除氧器进汽母管5的供汽，使该流量为0。
48.在本实施例中，步骤1具体包括：
49.步骤1.1、关闭试验机组一段抽汽管道抽汽电动门11，切断试验机组向炉侧空预器低压进汽母管3的供汽；
50.步骤1.2、关闭试验机组二段抽汽管道抽汽电动门21，切断试验机组向除氧器进汽母管5的供汽。
51.由于试验机组一段抽汽管道内的气压高于试验机组二段抽汽管道内的气压，因此需要先关闭试验机组一段抽汽管道抽汽电动门11。
52.步骤2、调整试验机组和非试验机组的发电机功率；
53.步骤3、记录各机组的发电功率，根据各机组的发电机功率，进行加权平均，计算得到试验机组主凝结水流量加权分配系数ξ；
54.试验机组主凝结水流量加权分配系数ξ计算公式为：
55.ξ＝pe1/(pe1 pe2 ... pen)；
56.其中，pe1为实验机组的发电功率；pe2、pe3、...、pen为其他非试验机组的发电功率。在本实施例中，只有一个非试验机组，因此ξ＝pe1/(pe1 pe2)。
57.为了提高对试验机组主凝结水流量d
nw1
测算的准确率步骤2具体包括：调整试验机组的发电机功率至额定发电机功率；调整降低其他非试验机组的发电机功率，从而使试验机组主凝结水流量加权分配系数ξ更接近1。优选地，非试验机组的发电机功率被降至60％额定发电功率以下。
58.步骤4、测量试验机组热力系统参数，并根据水和水蒸汽性质表，计算有关汽水流的焓值；
59.其中热力系统参数包括压力和温度。压力包括：主蒸汽压力、汽轮机排汽压力、各段抽汽口压力、加热器进汽压力、总给水压力、总凝结水压力和空预器至除氧器疏水压力。温度包括：主蒸汽温度、各段抽汽口温度和进汽加热器温度、进水加热器温度、出水加热器温度和疏水加热器温度。
60.有关汽水流的焓值通过查表获得，包括：总给水焓值、空预器至除氧器疏水焓值、
除氧器总凝结水焓值和除氧器进汽焓值。
61.步骤5、测量试验机组汽轮机进汽流量d0、给水母管至各余热锅炉总给水流量d
fw
以及空预器疏水母管至除氧器疏水流量d
sw
；
62.步骤6、利用总给水流量d
fw
和空预器至除氧器疏水流量d
sw
，进行除氧器质量平衡和热量平衡计算，得到进除氧器总凝结水流量d
nw
；
63.其中，除氧器质量平衡和热量平衡计算所涉及的计算公式如下：
64.d
fw
＝d
sw
d
nw
d
jq
；
65.d
fwhfw
＝d
swhsw
d
nwhnw
d
jqhjq
；
66.式中：d
fw
为总给水流量；d
sw
为空预器至除氧器疏水流量；d
jq
为除氧器进汽流量；d
nw
为除氧器总凝结水流量；h
fw
为总给水焓值；h
sw
为空预器至除氧器疏水焓值；h
nw
为除氧器总凝结水焓值；h
jq
为除氧器进汽焓值。这两个方程中只有除氧器总凝结水流量d
nw
和除氧器进汽流量d
jq
为未知量，因此方程闭环可解，得到进除氧器总凝结水流量d
nw
。
67.步骤7、根据进除氧器总凝结水流量d
nw
和试验机组主凝结水流量加权分配系数ξ计算得到试验机组主凝结水流量d
nw1
；
68.试验机组主凝结水流量d
nw1
的计算公式为：
69.d
nw1
＝d
nw
ξ。
70.步骤8、利用试验机组主凝结水流量d
nw1
，进行试验机组低加回热系统热力计算，计算得到试验机组其他各段抽汽流量；
71.步骤9、根据汽轮机质量平衡和热量平衡，计算得到汽轮机排汽焓，从而得到汽轮机缸效率。
72.由于步骤8和步骤9与常规计算方法相同，因此这里不再赘述。步骤8中的计算可参考《asme ptc6-2004汽轮机性能试验规程》和《gb/t 8117.1-2008汽轮机热力性能验收试验规程》。
73.综上所述，本技术实施例提供了一种基于母管制的垃圾电站单台汽轮机缸效率测算方法，通过测试期间，切断试验机组向炉侧空预器和除氧器进汽母管供汽，并调整试验机组和非试验机组发电机功率，采用试验机组和非试验机组发电机功率加权平均的方法计算出试验机组主凝结水分配系数，结合除氧器质量平衡和热量平衡计算，从而得到试验机组主凝结水流量。，再通过汽轮机的质量平衡和热量平衡计算得到汽轮机排汽焓，进而计算求得试验机组的汽轮机缸效率。本测算方法原理简单，容易实现，具有较高的准确度。
74.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
75.提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
76.以上所述仅为本技术的较佳实例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神
和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。