[发明专利]单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法

说明书

本发明提出了单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法：首先基于工程热力学原理，分别计算对应不同环境工况下的压气机耗功以及燃气透平输出功，进而计算燃气轮机功率；其次利用thermoflex仿真软件仿真不同环境工况下的燃气轮机耗功机燃气透平输出功及燃气轮机功率；第三步，将仿真结果与热力学原理结果进行对比，得出压气机耗功和燃气透平输出功的修正曲线。最后利用实际监测的数据，结合压气机、燃气透平输出功的修正曲线，通过迭代计算燃气轮机的功率。然后再求出汽轮机功率，根据汽轮机能量和质量方程，求出机组低压缸效率。通过本发明可以方便快捷而且准确的计算出蒸汽轮机低压缸效率。

技术领域

本发明涉及蒸汽轮机低压缸效率的计算方法，特别是单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法。

背景技术

汽轮机缸效率作为汽轮机热力性能评价的一项重要指标，其根据热力学定义为汽轮机在缸内的实际焓降和理想焓降之比。通常，高、中压缸的效率可以通过测量高、中压缸进出口压力、温度等热力参数，再通过查水蒸气性质表得到相应的焓值进一步计算得到，但是在计算低压缸焓降时，由于其排汽工质工作于湿蒸汽区，需要温度、压力及干度三个参数来确定低压缸排汽焓值，而低压缸排汽干度目前还难以实现在线测量，排汽湿蒸汽的焓值无法通过常规方法得到，使得汽轮机组实时性能计算无法实现。

目前汽轮机排汽焓的计算通常是按照ASME PTC6A-1982推荐的方法，即通过整个机组的质量和能量平衡来确定汽轮机的排汽量和排汽焓有用能终点焓(UEEP)，然后再进行低压缸效率计算。

对于燃煤机组及分轴燃气-蒸汽联合循环机组，根据质量平衡和能量平衡两个方程，可以求得排入凝汽器的热量Q_c和排入凝汽器的流量G_c，根据：h_c＝Q_c/G_c可以求得低压缸排汽焓，根据低压缸进口参数和背压可以求得低压缸UEEP效率，再根据低压缸提供的排汽损失曲线可以求得低压缸ELEP效率。

但是，对于单轴燃气-蒸汽联合循环机组，汽轮机和燃气轮机在一根轴系上，机组的发电功率Ng是整个联合循环机组的功率，若不分离机组的燃气轮机功率和汽轮机功率，则上述的能量方程中Ng成为未知数，导致低压缸效率无法计算。

发明内容

本发明的目的在于提供单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率的计算方法，解决目前燃气发电行业内单轴燃气蒸汽联合循环机组汽轮机低压缸效率无法计算的难题。

首先，基于工程热力学原理，利用电厂可在线监测的数据分别计算对应不同环境工况下的压气机耗功以及燃气透平输出功，进而计算出燃气轮机功率；其次，利用thermoflex仿真计算软件仿真计算不同环境工况下的燃气轮机耗功机燃气透平输出功及燃气轮机功率；第三步，将仿真计算结果与热力学原理计算出的结果进行对比，得出压气机耗功和燃气透平输出功的修正曲线，该修正曲线涵盖燃气轮机不同负荷率、不同环境温度下的运行工况。最后，利用实际监测的运行数据，结合压气机耗功修正曲线和燃气透平输出功的修正曲线，通过迭代计算燃气轮机功率，再求出汽轮机输出功率，根据汽轮机能量和质量方程，求出机组低压缸效率。本发明内容整体结构如图2所示。

本发明包括如下步骤：

S1：根据热力学原理，计算对应不同环境工况下的压气机耗功率以及燃气透平输出功率；

S2：利用thermoflex仿真计算软件仿真计算不同环境工况下的压气机耗功率和燃气透平输出功率；

S3：将S2中仿真计算得到的压气机耗功率、燃气透平输出功率与S1热力学原理计算出的压气机耗功率、燃气透平输出功率分别进行对比，得出压气机耗功率和燃气透平输出功率的修正曲线；