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  1.本发明专利涉及发电厂性能测试、运行维护技术领域，尤其涉及一种汽轮机内效率及排汽干度测定的技术方法。

  2.对于背压式汽轮机组，排汽通常为过热蒸汽，因此汽轮机内效率的测定较为简单，可直接根据排汽压力及温度计算焓值，进而建立热平衡模型对整个热力系统的状态及经济性做多元化的分析计算。对于凝汽式汽轮机,其排汽通常为湿饱和蒸汽，不同汽轮机初参数不同、内效率不同，排汽干度也不相同。汽轮机排汽干度的计算一直以来都是热电厂性能测试及运行维护领域的一个重点和难点。尤其是在电站项目建设中，部分业主对汽轮机内效率能否达到厂家的设计值持有疑问，有必要进行验证测算。但截至目前，国内外暂无仪器仪表能够对于排汽干度进行直接的准确测量,现有直接测量系统误差较大，其结果只具有参考意义，无法用来进行汽轮机内效率的计算及系统性经济分析。例如，公告号为cn110333081a的专利，介绍了一种“汽轮机低压缸排汽干度在线监测方法”，此方法存在设计缺陷，在管路对凝汽器进口处蒸汽进行采样时，易产生较大误差。误差主要产生原因：1.汽轮机末级排汽干度与凝汽器入口干度存在误差。2.取样管路的长短、管路对蒸汽的冷却、蒸汽流速温度的测量所产生的节流都会对蒸汽的干度产生较大误差。3.干度的计算经过多重测量与计算，误差容易被放大。综上所述，如果每个因素造成的误差在3%，三个因素叠加造成的误差为8.7%，这样的结果往往只具有参考意义，无法用来进行汽轮机内效率的计算及系统经济型分析。又例如，公告号为cn111079302a的发明专利，介绍了“一种低压缸效率测算系统及方法”，该方法缺点为需要在所有抽汽管路安装高精度流量测点，测点本身会对抽汽流量产生较大影响，从而使试验工况偏离真实工况。且测点成本比较高，只适用于有特别的条件的机组。一般的情况下，热电厂在设计时为提高效率抽汽管路不设流量测点，绝大多数现代新建电厂主蒸汽流量测点也已被取消。因此，该专利介绍的方法只适用于特殊情况，且需要投入较高成本去改造机组才能实现。又例如，公告号为cn103440366b的发明专利，介绍了一种“基于bp神经网络的超超临界汽轮机排汽干度计算方式”，该方法原理为根据汽轮机厂家出具的不同工况下的热平衡图建立负荷、排气压力、干度三维样本模型，然后根据负荷、排汽压力进行插值运算，求出对应的排汽干度。该方法存在的设计缺陷为：排汽干度受多重因素影响，特别是主汽温度及压力，该模型只参考负荷及排汽压力是不恰当的，而且实际运行工况与设计工况存在偏差，参照模型给出的排汽干度并不具备极高的准确度与可信度。如何在维持系统高效率不改造系统的情况下，依托于现有的dcs常规测点参数去准确测算汽轮机的排汽干度及内效率，并能应用于绝大多数热电厂，这是当前电厂性能测试及运行维护领域需要突破提高的一项技术。

  3.本发明提供一种新型技术方法，在不改造汽轮机系统的情况下，依托于现有的dcs常规测点参数去准确测算汽轮机的排汽干度及内效率。克服了一般测算汽轮机内效率方法中需要改造汽轮机系统，进而导致试验工况偏离真实工况的缺点；同时也克服了排汽干度直接测量系统仪器误差过大的缺点。本发明能应用到大多数电厂的性能测试及后期的运行维护中，用以对汽轮机指标参数进行校验，以及对整个热力系统状态及经济性做多元化的分析计算。

  4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：以某2*60mw高温度高压力燃煤电站为例，采集dcs机组参数发电机有功功率、一号高加出口给水温度、一号高加出口给水压力、二号高加出口给水温度、二号高加出口给水压力、二号高加入口给水流量、二号高加入口给水压力、二号高加入口给水温度、过热器减温水流量、主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、一级抽汽压力、一级抽汽温度、二级抽汽压力、二级抽汽温度、三级抽汽压力、三级抽汽温度、除氧器压力、除氧器温度、四级抽汽压力、四级抽汽温度、四号低加出口凝结水流量、四号低加出口凝结水温度、四号低加出口凝结水压力、五级抽汽压力、五级抽汽温度、六级抽汽压力、六级抽汽温度、五号低加出口流量、五号低加出口压力、五号低加出口温度、六号低加出口凝结水流量、六号低价出口凝结水压力、六号低价出口凝结水温度、汽封加热器出口凝结水流量、汽封加热器出口凝结水温度、汽轮机排汽压力、汽轮机排汽温度、热水井凝结水流量、热水井凝结水压力、热水井凝结水温度、热井补水量、热井补水压力、热井补水温度。根据回热系统图建立热平衡模型，对于汽封漏气、门杆漏气、或其他漏气量可根据汽轮机厂家出具的热平衡图参照负荷或压力进行等比例计算。将汽轮机分为七段：高压一段（hp1）、高压二段（hp2）、中压段（ip）、低压一段（lp1）、低压二段（lp2）、低压三段（lp3）、低压四段（lp4），以各路抽汽口作为分界点。各段内效率分别定义为、、、、、、。-分段内效率可直接由本级抽汽参数与上级抽汽参数计算得出；根据厂家出具的热平衡图，六级抽汽已经为湿饱和蒸汽，因此参照设计热平衡图进行取值；分段内效率由整机进行热平衡确定排汽焓，再根据六抽焓值计算求得；整机内效率根据主蒸汽初始焓值与排汽焓值计算得出。

  ：其中w为发电机有功功率，为机械效率，为发电机效率，m为主蒸汽流量，为一抽流量，为二抽流量，为三抽流量，为四抽流量，为五抽流量，为六抽流量,为主汽门及调门阀杆漏气量，为平衡活塞漏气量。为主蒸汽焓值，为一抽蒸汽焓值，为二抽蒸汽焓值，为三抽蒸汽焓值，为低压一段排汽焓值，为四抽蒸汽焓值，

  ：式中为1号高加出口给水焓值，为一号高加疏水焓值，为2号高加出口给水焓值，为给水流量。

  7.在实际应用中，如dcs无加热器疏水温度测点，可根据加热器汽侧压力求出对应的饱和温度，一般的情况下该温度即为疏水温度，如考虑过冷度问题，可以在该温度基础上减去0-2℃。

  ：式中为2号高加疏水焓值，为2号高加入口给水焓值，为2号高加出口给水焓值，为给水流量。

  ：式中同时也为除氧器出水焓值，为除氧器出水流量，为4号低加出口凝结水流量，为4号低加出口凝结水焓值，其中，又参考厂家设计图，与差值为锅炉过热器减温水流量。

  12.对低压三段建立热平衡方程：疏水泵未运行，则6号低加疏水经危机放水导入热水井，则有：公式

  13.另外，根据厂家出具的设计图计算按比例计算汽封撤汽量，对轴加则有公式

  ,式中为阀杆漏气系数；为前轴封漏气系数；为汽封供汽系数，负荷较高时机组为自密封则该值为0；为轴加疏水焓值，为凝结水泵出口焓值，能够准确的通过此式计算汽封撤汽热量回收率，实际测算为42%。

  15.对凝结水泵出口凝结水量++=,式中为热水井补水量，在性能测试时，该值为0。

  中，未知量为、，其他量皆为已知，因此解方程组可以求得每一级抽汽的流量与汽轮机排汽焓值。

  17.汽轮机分段内效率与分段排汽焓值是一一对应关系，我们大家可以通过分段排汽焓值来核算分段的内效率，也能够最终靠设定调整汽轮机各分段内效率，来使各段抽汽温度接近dcs采集值，后一种方法在实际运用中具有更高的实用价值，因为我们能够最终靠对比汽轮机分段的内效率变化而排除一些因为各种原因导致的错误参数。

  18.本发明的有益效果是：（1）在不改造汽轮机系统的情况下，依托于现有的dcs常规测点参数去准确测算汽轮机的排汽干度及内效率，实际应用中误差不超过1%，克服了排汽干度直接测量系统仪器误差过大的缺点。

  19.（2）实际应用中只需要采集部分dcs参数，输入excel表格即可准确测定出汽轮机的内效率和排汽干度，由于采集到的数据具有冗余性且是相互关联的，通过相互对比可以排除异常参数，克服了单一参数异常对结果影响过大的缺点。

  20.（3）该技术方法可以应用到大多数电厂的性能试验及后期的运行维护中，当汽轮机内部通流部分发生结垢或叶片表面冲蚀严重时，汽轮机个分段内效率将产生明显变化，能够最终靠参数的变化对汽轮机内部状况进行评估，进而对整个热力系统的状态及经济性进行分析计算。

  21.图1为参照机组的设计tmcr热平衡图；根据图中参数可得以下机组参数：阀杆漏气系数约为0.0077；前轴封漏气系数约为0.003；低压三段设计内效率为86%；整机设计内效率88.59%；设计排汽干度87.66%。

  22.图2为根据本发明计计算出的实际热平衡图；计算结果为整机内效率89.4%,排汽干度为86.61%。

  23.采集dcs参数如下：发电机有功功率、一号高加出口给水温度、一号高加出口给水压力、二号高加出口给水温度、二号高加出口给水压力、二号高加入口给水流量、二号高加入口给水压力、二号高加入口给水温度、过热器减温水流量、主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、一级抽汽压力、一级抽汽温度、二级抽汽压力、二级抽汽温度、三级抽汽压力、三级

  抽汽温度、除氧器压力、除氧器温度、四级抽汽压力、四级抽汽温度、四号低加出口凝结水流量、四号低加出口凝结水温度、四号低加出口凝结水压力、五级抽汽压力、五级抽汽温度、六级抽汽压力、六级抽汽温度、五号低加出口流量、五号低加出口压力、五号低加出口温度、六号低加出口凝结水流量、六号低价出口凝结水压力、六号低价出口凝结水温度、汽封加热器出口凝结水流量、汽封加热器出口凝结水温度、汽轮机排汽压力、汽轮机排汽温度、热水井凝结水流量、热水井凝结水压力、热水井凝结水温度、热井补水量、热井补水压力、热井补水温度等参数如下表所示：序号参数名称参数数值单位备注1发电机有功功率60408.00 kwdcs采集2一号高加出口给水温度225.20

  cdcs采集3一号高加出口给水压力12.80 mpadcs采集4二号高加出口给水温度199.10

  cdcs采集5二号高加出口给水压力12.90 mpadcs采集6二号高加入口给水流量207.52 t/hdcs采集7二号高加入口给水压力13.04 mpadcs采集8二号高加入口给水温度176.67

  cdcs采集9过热器减温水流量7.88t/hdcs采集10主蒸汽流量215.35 t/hdcs采集11主蒸汽压力8.75 mpadcs采集12主蒸汽温度534.50

  cdcs采集13一级抽汽压力2.70 mpadcs采集14一级抽汽温度370.82

  cdcs采集15二级抽汽压力1.70 mpadcs采集16二级抽汽温度308.63

  cdcs采集17三级抽汽压力1.02mpadcs采集18三级抽汽温度250.18

  cdcs采集19除氧器压力0.93 mpadcs采集20除氧器温度176.67

  cdcs采集21四级抽汽压力0.47 mpadcs采集22四级抽汽温度173.97

  cdcs采集23四号低加出口凝结水流量183.57 t/hdcs采集24四号低加出口凝结水温度141.70

  cdcs采集25四号低加出口凝结水压力2.00 mpadcs采集26五级抽汽压力0.14 mpadcs采集27五级抽汽温度109.29

  cdcs采集28六级抽汽压力0.06 mpadcs采集29六级抽汽温度84.30

  cdcs采集30五号低加出口流量183.57 t/hdcs采集31五号低加出口压力2.10 mpadcs采集

  cdcs采集33六号低加出口凝结水流量183.57 t/hdcs采集34六号低价出口凝结水压力2.20 mpadcs采集35六号低价出口凝结水温度79.0

  cdcs采集36汽封加热器出口凝结水流量183.57 t/hdcs采集37汽封加热器出口凝结水温度41.57

  cdcs采集38汽轮机排汽压力0.00673mpadcs采集39汽轮机排汽温度38.27

  cdcs采集40热水井凝结水流量183.57 t/hdcs采集41热水井凝结水压力0.0067 mpadcs采集42热水井凝结水温度38.27

  cdcs采集43热井补水量0.00 t/hdcs采集44热井补水压力0.30 mpadcs采集45热井补水温度28.00

  cdcs采集根据回热系统图建立热平衡模型，对于汽封漏气、门杆漏气、或其他漏气量可根据汽轮机厂家出具的热平衡图参照负荷或压力进行等比例计算。将汽轮机分为七段：高压一段（hp1）、高压二段（hp2）、中压段（ip）、低压一段（lp1）、低压二段（lp2）、低压三段（lp3）、低压四段（lp4），以各路抽汽口作为分界点。各段内效率分别定义为、、、、、、。-分段内效率可直接由本级抽汽参数与上级抽汽参数计算得出；根据厂家出具的热平衡图，六级抽汽已经为湿饱和蒸汽，因此参照设计热平衡图进行取值；分段内效率由整机进行热平衡确定排汽焓，再根据六抽焓值计算求得；整机内效率根据主蒸汽初始焓值与排汽焓值计算得出。

  ：其中w为发电机有功功率，为机械效率，为发电机效率，m为主蒸汽流量，为一抽流量，为二抽流量，为三抽流量，为四抽流量，为五抽流量，为六抽流量,为主汽门及调门阀杆漏气量，为平衡活塞漏气量。为主蒸汽焓值，为一抽蒸汽焓值，为二抽蒸汽焓值，为三抽蒸汽焓值，为低压一段排汽焓值，为四抽蒸汽焓值，为五抽蒸汽焓值，为六抽蒸汽焓值，平衡活塞漏气混入低压一段排汽则有。

  ：式中为1号高加出口给水焓值，为一号高加疏水焓值，为2号高加出口给水焓值，为给水流量。

  26.在实际应用中，如dcs无加热器疏水温度测点，可根据加热器汽侧压力求出对应的饱和温度，正常情况下该温度即为疏水温度，如考虑过冷度问题，可以在该温度基础上减去0-2℃。

  ：式中为2号高加疏水焓值，为2号高加入口给水焓值，为2号高加出口给水焓值，为给水流量。

  ：式中同时也为除氧器出水焓值，为除氧器出水流量，为4号低加出口凝结水流量，为4号低加出口凝结水焓值，其中，又参考厂家设计图，与差值为锅炉过热器减温水流量。

  31.对低压三段建立热平衡方程：疏水泵未运行，则6号低加疏水经危机放水导入热水井，则有：公式

  32.另外，根据厂家出具的设计图计算按比例计算汽封撤汽量，对轴加则有公式,式中为阀杆漏气系数约为0.0077；为前轴封漏气系数约为0.003；为汽封供汽系数，负荷较高时机组为自密封则该值为0；为轴加疏水焓值，为凝结水泵出口焓值，可以根据此式计算汽封撤汽热量回收率，

  34.对凝结水泵出口凝结水量++=,式中为热水井补水量，在性能测试时，该值为0。

  中，未知量为、，其他量皆为已知或可查表得出，因此解方程组可以求得每一级抽汽的流量与汽轮机排汽焓值。

  序号参数名称参数数值单位备注1 高压一段内效率84.00% 根据采集参数计算求得2 高压二段内效率94.70% 根据采集参数计算求得3 中压段内效率88.00% 根据采集参数计算求得4 低压一段内效率88.00% 根据采集参数计算求得5 低压二段内效率85.00% 根据采集参数计算求得6 低压三段内效率86.00% 取设计值7 低压四段内效率85.00% 根据采集参数计算求得8 机组传递效率97.50% 发电机逆功率法求得9 汽轮机排汽干度86.61% 根据采集参数计算求得10 汽轮机内效率89.40% 根据采集参数计算求得11 发电机有功功率60408.00 kwdcs采集12 系统补水率0% dcs采集13 汽轮机输出总能量53678.55kj根据有功功率计算求得14 一抽节流系数0.90

  根据采集参数计算求得25 加热器疏水过冷度2 经验取值26 一号高加出口给水温度225.20

  cdcs采集27 一号高加出口给水压力12.80 mpadcs采集28 一号高加出口给水焓值970.42 kj/kg根据采集参数计算求得29 二号高加出口给水温度199.10

  31 二号高加出口给水焓值853.20 kj/kg根据采集参数计算求得32 二号高加入口给水流量207.52 t/hdcs采集33 二号高加入口给水压力13.04 mpadcs采集34 二号高加入口给水温度176.67

  cdcs采集35 二号高加入口给水焓值754.95 kj/kg根据采集参数计算求得36 一号高加疏水流量10.93 t/h解方程求得37 一号高加疏水压力2.43 mpa根据采集参数计算求得38 一号高加疏水温度220.45

  c根据采集参数计算求得39 一号高加疏水焓值945.73 kj/kg根据采集参数计算求得40 二号高加疏水流量19.66 t/h根据采集参数计算求得41 二号高加疏水压力1.53 mpa根据采集参数计算求得42 二号高加疏水温度189.24

  c根据采集参数计算求得43 二号高加疏水焓值804.30 kj/kg根据采集参数计算求得44 过热器减温水流量7.88t/hdcs采集45 高压一段理想排汽焓值3112.24kj/kg根据采集参数计算求得46 高压二段理想排汽焓值3112.24kj/kg根据采集参数计算求得47 中压段理想排汽焓值2927.97kj/kg根据采集参数计算求得48 低压一段理想排汽焓值2777.07kj/kg根据采集参数计算求得49 低压二段理想排汽焓值2585.13kj/kg根据采集参数计算求得50 低压三段理想排汽焓值2472.84kj/kg根据采集参数计算求得51 低压四段理想排汽焓值2204.46kj/kg根据采集参数计算求得52 排汽压力下干饱和蒸汽焓值2570.45kj/kg根据采集参数计算求得53 排汽压力下干饱和蒸汽熵值8.2885kj/k根据采集参数计算求得54 理想排汽干度0.8481 根据采集参数计算求得55 排气压力下饱和水焓值160.31kj/kg根据采集参数计算求得56 排气压力下饱和水熵值0.5493kj/k根据采集参数计算求得57 一抽熵值6.8771kj/k根据采集参数计算求得58 二抽熵值6.9172kj/k根据采集参数计算求得59 中亚段排汽焓值2796.97kj/kg根据采集参数计算求得60 汽轮机理想状况排汽干度0.8057 根据采集参数计算求得61 汽轮机理想状况排汽焓值2102.18kj/kg根据采集参数计算求得62 主蒸汽流量215.35 t/hdcs采集63 主蒸汽压力8.75 mpadcs采集64 主蒸汽温度534.50

  cdcs采集65 主蒸汽焓值3476.24 kj/kg根据采集参数计算求得66 主蒸汽熵值6.7848 kj/k根据采集参数计算求得67 一级抽汽流量10.93 t/h解方程求得68 一级抽汽压力2.70 mpadcs采集69 一级抽汽温度370.82

  cdcs采集70 一级抽汽焓值3170.48 kj/kg根据采集参数计算求得

  71 一级抽汽熵值6.8771 kj/k根据采集参数计算求得72 二级抽汽流量8.72 t/h解方程求得73 二级抽汽压力1.70 mpadcs采集74 二级抽汽温度308.63

  cdcs采集75 二级抽汽焓值3,052.18 kj/kg根据采集参数计算求得76 二级抽汽熵值6.8885 kj/k根据采集参数计算求得77 三级抽汽流量12.13 t/h解方程求得78 三级抽汽压力1.02mpadcs采集79 三级抽汽温度250.18

  cdcs采集80 三级抽汽焓值2942.87 kj/kg根据采集参数计算求得81 三级抽汽熵值6.9172 kj/k根据采集参数计算求得82 除氧器出口流量215.35 t/h根据采集参数计算求得83 除氧器压力0.93 mpadcs采集84 除氧器温度176.67

  cdcs采集85 除氧器焓值748.51 kj/kg根据采集参数计算求得86 四级抽汽流量13.83 t/h解方程求得87 四级抽汽压力0.47 mpadcs采集88 四级抽汽温度173.97

  cdcs采集89 四级抽汽焓值2801.22 kj/kg根据采集参数计算求得90 四级抽汽熵值6.9718 kj/k根据采集参数计算求得91 四号低加出口凝结水流量183.57 t/hdcs采集92 四号低加出口凝结水温度141.70

  cdcs采集93 四号低加出口凝结水压力2.00 mpadcs采集94 四号低加出口凝结水焓值597.54 kj/kg根据采集参数计算求得95 五级抽汽流量7.31 t/h解方程求得96 五级抽汽压力0.14 mpadcs采集97 五级抽汽温度109.29

  cdcs采集98 五级抽汽焓值2617.54 kj/kg根据采集参数计算求得99 五级抽汽熵值7.0566 kj/k根据采集参数计算求得100 六级抽汽流量12.30 t/h解方程求得101 六级抽汽压力0.06 mpadcs采集102 六级抽汽温度84.30

  cdcs采集103 六级抽汽焓值2493.10 kj/kg根据采集参数计算求得104 六级抽汽熵值7.1133 kj/k根据采集参数计算求得105 六级抽汽干度0.93

  根据采集参数计算求得106 五号低加出口流量183.57 t/hdcs采集107 五号低加出口焓值431.98 kj/kg根据采集参数计算求得108 五号低加出口压力2.10 mpadcs采集109 五号低加出口温度102.7

  111 四号低加疏水压力0.421 mpa根据采集参数计算求得112 四号低加疏水温度143.48

  c根据采集参数计算求得113 四号低加疏水焓值604.18 kj/kg根据采集参数计算求得114 六号低加出口凝结水流量183.57 t/hdcs采集115 六号低价出口凝结水焓值332.47 kj/kg根据采集参数计算求得116 六号低价出口凝结水压力2.20 mpadcs采集117 六号低价出口凝结水温度79.0

  cdcs采集118 五号低加疏水流量21.15 t/h解方程求得119 五号低加疏水压力0.126 mpa根据采集参数计算求得120 五号低加疏水温度104.20

  c根据采集参数计算求得121 五号低加疏水焓值436.83 kj/kg根据采集参数计算求得122 六号低加疏水流量33.45 t/h解方程求得123 六号低加疏水压力0.051 mpa根据采集参数计算求得124 六号低加疏水温度79.65

  c根据采集参数计算求得125 六号低加疏水焓值333.48 kj/kg根据采集参数计算求得126 汽封撤汽回收热量1409.6 kj/kg根据采集参数计算求得127 汽封撤汽流量2.30 t/h根据采集参数计算求得128 汽封加热器出口凝结水流量183.57 t/hdcs采集129 汽封加热器出口凝结水温度41.57

  cdcs采集130 汽封加热器出口凝结水焓值175.85 kj/kg根据采集参数计算求得131 汽封加热器疏水流量2.30 t/h根据采集参数计算求得132 汽封加热器疏水温度40.00

  c根据采集参数计算求得133 汽封加热器疏水焓值167.62 kj/kg根据采集参数计算求得134 汽轮机排汽流量147.82 t/h解方程求得135 汽轮机排汽压力0.00673mpadcs采集136 汽轮机排汽温度38.27

  cdcs采集137 汽轮机排汽焓值2247.76 kj/kg根据采集参数计算求得138 汽轮机排汽干度0.87

  根据采集参数计算求得139 热水井凝结水流量183.57 t/hdcs采集140 热水井凝结水压力0.0067 mpadcs采集141 热水井凝结水温度38.27

  cdcs采集142 热水井凝结水焓值160.31 kj/kg根据采集参数计算求得143 热井补水量0.00 t/hdcs采集144 热井补水压力0.30 mpadcs采集145 热井补水温度28.00

  cdcs采集146 热井补水焓值117.66 kj/kg根据采集参数计算求得147 热井饱和水焓值160.31kj/kg根据采集参数计算求得148 平衡活塞漏气量3.22t/h根据采集参数计算求得149 阀杆漏气量1.65t/h根据采集参数计算求得

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