[发明专利]汽轮机通流叶片粗糙度造成的功率损失的测量及计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机通流叶片粗糙度造成的功率损失的测量及计算方法。

背景技术

随着电力机组向大容量高参数发展，电厂中汽轮机通流效率对电厂的经济性影响越来越大。以某一亚临界300MW机组为例，如高压缸、中压缸、低压缸通流效率各降低1％，则将分别影响电厂发电煤耗约0.611g/kW.h、0.884g/kW.h、1.427g/kW.h，每年将分别多消耗标煤约1100t、1600t及2600t。目前国内大型汽轮机，尤其是国内制造汽轮机普遍存在着汽缸通流效率偏低的问题，另外对于投运初期汽缸通流效率达到设计值的机组在运行一段时间后通流效率会降低。但是对于汽缸通流效率降低的原因，尤其是通流部分叶片表面粗糙度的变化因素，长期以来无法进行定量的评估和评价，尤其是在机组大修及小修期间。

大多数汽轮机内的损失可以归为两种类型，即表面粗糙度损失或泄漏造成的损失。根据相关文献，表面粗糙度损失约占机组热耗损失的36％，泄漏损失约占50％。造成叶片表面粗糙度损失的主要因素如下：（1）表面沉积物；（2）由于固体颗粒侵蚀造成的叶片表面粗糙；（3）汽轮机通流区域损坏（焊渣、扳手、厚的沉积物、型线损失等）。

汽轮机运行中，其内部各项通流叶片表面粗糙度状态的变化，会影响汽轮机通流效率及运行经济性。但其对汽轮机通流效率影响的定量数据，一般无法获得。目前电厂常规的检修方法是对通流叶片进行宏观检查，并进行叶片的清理等工作内容，但这些工作的具体效果无法进行定量的评价。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种能够定量评估汽轮机通流效率及运行经济性的汽轮机通流叶片粗糙度造成的功率损失的测量及计算方法。

本发明解决其技术问题采用如下技术方案：

本发明方法步骤如下：

（1）利用表面粗糙度测量比对装置测量汽轮机开缸后的各级通流叶片的表面粗糙度k_s；

（2）利用公式（A）计算由于叶片表面粗糙度造成的机组功率损失P：

P = C_BL×（C_SL/C_BL）×C_LC×C_LF×P_S                  （A）

上式中，P为机组功率损失，单位kW；C_BL为叶片损失系数；C_SL为级损失系数；C_LC为局部粗糙度修正系数；C_LF为汽轮机通流级的损失系数；P_S为评估级的设计功率，单位kW，所述评估级的设计功率P_S由下述公式（B）计算：

                                   （B）     

N为汽轮机汽缸内级的数量；w_T为通过汽轮机汽缸的蒸汽流量，单位kg/s；UE为单位流量汽轮机焓降，单位kJ/kg；

（a）由下述公式（C）计算叶片损失系数C_BL

 C_BL = C_srd - C_sra                                       （C）                                                           

式中，C_sra为实际状态粗糙度叶片效率修正系数，C_srd为设计状态粗糙度叶片效率修正系数；实际状态和设计状态的粗糙度叶片效率修正系数C_sra、C_srd为k_s/W_b的函数，即：C_sra、C_srd由k_s/W_b确定；其中k_s为叶片表面粗糙度，单位mm；W_b为待评估叶片宽度，单位mm ；

（b）确定（C_SL/C_BL）的取值

（b1）对于50％反动度的反动式汽轮机，动叶及静叶（C_SL/C_BL）均取0.5；