汽轮机毕业设计

(2)获取更新或改造主要设备后的汽轮机热力性能指标，以鉴定或考核这些设备是否达到设计或保证条件下的保证值。

(3)获取汽轮机维修、维护前后，或改造前后的热经济性指标，以评价检修或改造前后所取得的经济效益，为今后经济运行提出合理的建议和指出改进方向。

(4)获取长期运行后的汽轮机的热经济性指标，以检验设备的性能变化趋势和劣化情况，作为分析和评价设备经济性的依据，并为此制定合理的运行指导。

(5)获取不同边界条件下运行的汽轮机组的热力性能数据，寻求汽轮机组的最佳运行条件和方式，优化汽轮机组的运行方式，确定气轮机的最佳运行条件。

(6)长期跟踪汽轮机运行，获取随时间变化的机组热力性能数据，总结和建立完善而全面的机组热经济性档案，为专家系统、寿命管理和状态检修建立基础数据库。

(7)通过首台汽轮机样机的热力性能试验研究，对制造厂的新产品的经济性和安全性进行评估和分析，提出改进的意见和建议，促进汽轮机新技术的发展。 1.3 汽轮机热力性能试验的现状与发展

汽轮机组热力性能试验的目的是伴随着汽轮机技术的发展不断发展的，随着测量技术、试验方法、误差理论等科学的快速发展，汽轮机热力性能试验研究领域呈现出许多新的特点和趋势。

热力性能试验技术属于传统技术的范畴，技术创新和出现重大突破的机会比信息科学、生命科学等新兴的学科多的多。但是，应该看到，热力性能试验技术与其他学科互相交叉和渗透的趋势越来越明显。ASME PTC6试验规程经历了80多年的发展，通过试验方法的不断改进已经成为体系严密规程合理且精度较高的族标准。

目前我国电力行业的试验研究机构主要是侧重于进行新技术应用后的机组性能测试，以及经济性优化试验研究，随着合作研究和合作开发领域的不断扩大，相信不久的将来越来越多的介入新技术的研究和合作开发，新机型的研制、开发和完善过程中去。

第2章 热力性能试验方法

2.1 试验标准和规程

实验标准和规程对汽轮机组热力性能试验十分重要，它提供了开展热力性能试验的策划、准备、实施、报告统一的规则。只有在统一的规则下实施热力性能试验，才能准确的获取汽轮机组的热力性能数据，保证试验结果对精度的要求，反映汽轮机组热力性能的真实状况。

国内外主要的汽轮机热力性能试验标准和规程主要分为三类，包括美国ASME PTC6标准和规程族（包括ASME PTC6——1996、ASME PTC6.1——1984、ASME PTC 46——1996 、ASME PTC6等）；欧洲标准和规程，其中，以IEC 953标准和规程族为代表（包括IEC 953——1、IEC 953——2等）及德国的DIN 1943、英国的BS 752.等；我国的国家标准GB8117——1987等。我国的国家标准，基本上是参照美国ASME标准族，并考虑到我国的实际情况制定的。

ASME PTC6——1996试验标准和IEC953——1试验标准适用于对试验结果精确度要求高的场合。这些试验的目的主要是获取汽轮机组的热耗率、汽耗率，以及煤耗等能耗指标。ASME PTC6.1——1984试验标准是ASME PTC6——1976试验标准的简化版，其目的主要是在试验精度和成本之间选择一个合理的结合点，其与ASME PTC6——1996试验标准的区别是该规程试验是基于直接测量最终给水流量和简化了系统修正方法，使用较多的修正曲线。

ASME PTC6——1996试验标准，是针对联合循环发电场和大多数燃用化石燃料的朗肯循环发电厂提出的一个新的标准。该标准适用于对提供全部发电厂设备的总承包商的验收试验。它是通过测量所有进入发电循环的热量和输出的静电量，及其他的二次输出，计算整个发电厂的热耗率和输出的发电量等性能指标。它是同目前得到迅速发展的各种类型的联合发电工程相适应的。采用该试验标准能避免因各种联合循环共同存在而产生的一些复杂因素造成的计算困难和修正偏差。 2.2 测量方法 2.2.1 压力测量

常用的测压仪表有弹簧管压力表和压力变送器等。

随着测量技术的发展无论是高压或是低压的测量，压力变送器的使用越来越普遍。压力变送器的输出信号为标准4~20mA，这有利试验数据采集的自动化和减少人为读数减少的误差。

试验所使用的压力表计或变送器都经过权威的鉴定机构进行校准，证明是合格的方可使用。压力校验的量程应将试验时的使用范围包括在其中，至少取5个点进行上下行程校验并出具校验报告和试验数据，作为对测量值进行仪表修正的依据。

2.2.2 温度测量

汽轮机热力性能试验中都是用接触式测温元件进行测量的，常用的接触式测温元件种类有：热电偶、热电阻和水银温度计。在热力试验中普遍使用K型热电偶和Pt100热电阻。热电偶和热电阻输出的是毫伏电压信号和电阻信号，也可以将之做成温度变送器，将温度转换成标准的4~20mA电流信号。

在使用过程中，测温元件在高温下会引起特性发生变化，导致测量误差变大。因此，试验中所使用的测温元件试验前都应经权威的检定机构进行校准，证明是合格方可使用，必要时，试验后应立即进行复校。校检的温度范围应将试验时的使用范围包括在其中，至少取5个点进行上下行程校验并出具校验报告和试验数据，作为对测量值进行仪表修正的依据。 2.2.3 流量测量 (1)主流量测量

主流量是汽轮机热力性能计算的基准，是影响整个性能试验精度的关键。在主流量测量中，根据试验要求不同，主流量测量装置可以安装在凝结水管道或高加出口的主给水管道上。在精度要求比较高的试验中，推荐将主流量测量装置安装在进入除氧器的凝结水管道上。

主流量测量装置的校准一般在标准试验台上进行，必须对装置进行整体校准。校准时装置的布置以及雷诺数、水温和其他流动条件应尽可能接近试验条件，为此 ，有条件可以采用加热装置对流体进行加热，得到尽可能接近的雷诺数。

(2)辅助流量的测量

汽轮机热力性能试验中除了主流量外，还有许多辅助流量进行测量。常用的的测量装置有标准孔板、标准喷嘴等。

用板孔和喷嘴测量流量时需要知道节流件上游流体的压力、温度和黏度。为了避免温度套管对流量测量产生扰动，可一用下游测得的压力、温度计算流体焓值。对于保温较好的测量管段，节流过程是一个等焓过程，根据上游压力和下游焓值，可以计算出上游其他参数。

除了孔板和喷嘴，另外还可以采用超声波流量装置称重法流量测量等方法进行部分辅助流量的测量。 2.2.4 电功率测量

发电机功率是汽轮机性能试验中的一个重要参数，发电机电功率测点应尽可能靠近发电机出口。对于自励发电机，电功率测量应在励磁机端子下游。发电机功率可用功率表测量。电功率测量可用试验专用电流、电压互感器，也可利用现场仪用互感器，试验各方应在试验前应就互感器的精度等级以及规定事宜达成协议。

除了发电机功率有时需要测量辅机的电功率。辅机电功率可以用上述的发电机功率测量方法进行测量，有时也利用现场的电能表以及秒表，用电能表读数差除以时间间隔来计算辅机功率。

在汽轮机性能试验中除了测量压力、温度、流量、电功率等一些主要参数外，还有其他一些参数需要测量，如水位、时间、蒸汽湿度等。各参数测量仪表应在试验前得到试验各方的认可。 2.3 全面性热力性能试验

汽轮机热力性能试验的范围大到整个汽轮机组，包括了汽轮机本体、回热系统、辅助热力设备；小到单个设备或部件，如高压调门、单个汽缸单个加热器等。根据目的的不同，试验范围也有所不同。

在电力行业中常开展三种类型的汽轮机试验，即：性能验收试验、常规性能试验和电厂性能试验。

性能验收试验是以获取具有最小不确定度的热力性能指标为目的，其结果常用来与制造厂的性能保证值进行比较。

常规性能试验用于获取不需要最小不确定度的热力性能指标为目的的场合，其结果广泛用于对技术改造或运行方式进行指导。

电厂性能试验一般使用现场仪表进行，由于试验精度、校验等级决定了它所产生的结果具有较大的不确定度，属一般性能试验。

汽轮机组全面性热力性能试验是所有热力学试验中涉及面最广、试验精度要求最高、试验工况要求最严的试验。 2.3.1 试验的策划

汽轮机组的热力性能实验的策划可划分为：试验谈判和协商阶段、试验的设计阶段、试验的前期准备阶段、试验的实施阶段、试验的总结和收尾阶段。 2.3.2 试验实施 (1)试验要求

1)焓降试验已经及时完成。 2)试验方案及措施已经审批。

3)系统和设备检查性试验全部完成并合格。

4)全面检查试验系统各阀门、管道泄露情况，包括锅炉的部分阀门。 5)按照隔离清单检查与试验有关的阀门状态是否正常。 6)按照隔离清单进行系统隔离。

7)要求运行人员试验期间维持高低压加热器水位基本不变，并记录水位。汽包凝汽器热井和除氧器水位自动投入。