汽轮机通流级动静汽封泄漏对汽轮机功率损失的评估方法

摘要

本发明公开了一种汽轮机通流级动静汽封泄漏对汽轮机功率损失的评估方法，其先利用汽封流量计算公式分别计算汽轮机某通流级级间汽封及叶顶汽封的泄漏量F

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机通流级动静汽封泄漏对汽轮机功率损失的评估方法。

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。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。汽轮机通流部分动静汽封间隙的增加，是引起汽缸通流效率降低的重要因素。

目前，在评估汽轮机通流级动静汽封泄漏对汽轮机功率损失的影响时，基本采用经验数值的方法，如高压缸动静汽封间隙每增加0.025mm,每个通流级损失功率约7-8kW。在计算动静汽封间隙变化引起的汽轮机功率损失时，通流动静汽封泄漏量的计算是一个必要的环节。但现场缺少一种简便易行的估算方法，导致无法对汽封间隙变化导致的汽轮机功率损失进行定量的评价。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种汽轮机通流级动静汽封泄漏对汽轮机功率损失的评估方法。

本发明解决其技术问题采用如下技术方案：一种汽轮机通流级动静汽封泄漏对汽轮机功率损失的评估方法，其特征在于其步骤如下：

（1）利用汽封流量计算公式分别计算汽轮机某通流级级间汽封及叶顶汽封的泄漏量F_itspli及F_tspli，分别如下：

（a）.汽轮机通流级间汽封泄漏量采用下式Martin公式进行计算：

                     式（3）

式中，P₁为级前压力，P₂为级后压力，单位Pa；v₁为级前蒸汽比容，单位m³/kg；N为级间汽封齿数；A为汽封间隙通流面积，单位m²，A=3.14×D×C，C为汽封间隙，单位m，D为汽封位置直径，单位m；K为流量系数，对于迷宫式密封，K取0.46。

(b).汽轮机通流叶顶汽封泄漏量采用下式进行计算：

                     式（4）

式中，P₁为级前压力，P₂为级后压力，单位Pa；v₁为级前蒸汽比容，单位m³/kg； A为汽封间隙通流面积，单位m²，A=3.14×D×C，C为汽封间隙，单位m，D为汽封位置直径，单位m。Cq为流量系数，对于单齿密封，取0.57；对于两个单齿密封，取值为0.46；对于迷宫式汽封，三齿结构流量系数0.33，四齿结构系数为0.29，五齿结构系数为0.26；

（2）利用下式计算由于汽轮机某通流级汽封泄漏造成的机组功率损失P_i，其中

P_i= P_1i+ P_2i

P_1i = F_itspli×△h_s×C_LF                             （1）

P_2i = F_tspli×△h_s×C_LF                             （2）

上式中，P_i为汽轮机某通流级汽封泄漏造成的机组功率损失、P_1i为汽轮机某通流级级间汽封泄漏量引起的机组功率损失、_、P_2i为汽轮机某通流级叶顶汽封泄漏量引起的机组功率损失，单位都为kW； C_LF为汽轮机通流级的损失系数；级间汽封及叶顶汽封的泄漏量分别为F_itspl及F_tspl；△h_s为汽轮机内本通流级的有效焓降，由汽轮机设计数据得到。

采用上述技术方案所产生的有益效果如下：采用本发明方法可以评估各通流叶片动静部分汽封间隙变化对汽轮机整体性能的影响程度，最终可以对通流叶片汽封间隙影响汽轮机功率的大小进行定量的评估和评价。

使用本发明方法解决了汽轮机通流叶片汽封间隙变化对汽轮机功率损失的定量评估技术问题，可以为汽轮机检修过程中确定最佳检修策略提供直接依据，满足了电厂经济性分析的需要。解决了这个问题，可以对电厂汽轮机内部通流叶片汽封间隙变化后对汽轮机及机组经济性的影响进行定量评估。

具体实施方式

本发明对于不同汽轮机级，采用特定的汽轮机通流级损失系数C_LF，来考虑由于级通流效率下降后对下游各级的重热效因。

（1）利用汽封流量计算公式分别计算级间汽封及叶顶汽封的泄漏量F_itspli及F_tspli；该公式出处参见： Evaluating and Improving Steam Turbine Performance. Cotton Fact, 1998。

(a)汽轮机通流级间汽封泄漏量采用下式Martin公式进行计算：

                     式（3）

式中，P₁为级前压力，P₂为级后压力，单位Pa；v1为级前蒸汽比容，单位m3/kg；N为级间汽封齿数。A为汽封间隙通流面积，单位m²，A=3.14×D×C，C为汽封间隙，单位m，D为汽封位置直径，单位m。K为流量系数，对于迷宫式密封，K取0.46。

(b)汽轮机通流叶顶汽封泄漏量采用下式进行计算：

                     式（3）

式中，P₁为级前压力，P₂为级后压力，单位Pa；v₁为级前蒸汽比容，单位m³/kg； A为汽封间隙通流面积，单位m²，A=3.14×D×C，C为汽封间隙，单位m，D为汽封位置直径，单位m。Cq为流量系数，对于单齿密封，取0.57；对于两个单齿密封，取值为0.46；对于迷宫式汽封，三齿结构流量系数0.33，四齿结构系数为0.29，五齿结构系数为0.26。

 (2) 计算最终的汽轮机某通流级汽封泄漏引起的汽轮机功率损失P_i。

根据下式计算，

P_i= P_1i+ P_2i

P_1i = F_itspli×△h_s×C_LF                             （1）

P_2i = F_tspli×△h_s×C_LF                             （2）

式中，P_i为汽轮机某通流级汽封泄漏造成的机组功率损失、P_1i为汽轮机某通流级级间汽封泄漏量引起的机组功率损失_、P_2i为汽轮机某通流级叶顶汽封泄漏量引起的机组功率损失，单位kW；△h_s为本通流级的有效焓降，由汽轮机设计数据得到。C_LF为汽轮机通流级损失系数，采用下列方法计算。

通过汽轮机汽缸设计排汽压力与评估通流级设计排汽压力比 P_exh/P_loss的值确定汽轮机通流级损失系数C_LF的取值；

汽轮机通流级损失系数C_LF的取值与汽轮机通流级所处的位置有关，越接近排汽侧，损失系数越大；越接近进汽侧，损失系数越小。对于过热区域运行的汽轮机，采用下边的附表1取值。附表1中数据出处参见： Evaluating and Improving Steam Turbine Performance. Cotton Fact, 1998；中文名称为《汽轮机性能的评估与改进》。

本实施例中，根据设计参数值，汽轮机汽缸设计排汽压力与评估级设计排汽压力比P_exh/P_loss=4.235 MPa /7.69 MPa =0.55，查附表1，进行差值计算得C_LF = 0.89。

 

表1   

汽轮机汽缸排汽压力与评估级压力比  P_exh/P_loss汽轮机通流级损失系数 C_LF0.050.550.10.640.20.730.30.780.40.830.50.870.60.9050.70.930.80.960.90.981.01.0