半山发电厂 2联合循环机组B修前后性能试验报告.docx

1、半山发电厂 2联合循环机组B修前后性能试验报告 杭州意能电力技术有限公司技术文件杭州华电半山发电厂2联合循环机组B修前后性能试验报告 二一一年二月报告名称：华电杭州半山发电厂2联合循环机组B修前后性能试验报告报告编写： 报告审核： 报告批准：1 概述 12 设备技术规范 13 机组保证性能 14 试验目的与内容 25 试验测点及测量仪表 26 试验的进行 37 试验结果计算与修正 38 试验结果比较分析 6附录1：机组性能保证工况设计热平衡图附录2：主要试验数据附录3：试验结果修正曲线附录4：试验实施质量控制表摘要 对华电杭州半山发电厂2联合循环机组进行B修前后的性能试验，本报告对性能试验方法

2、、步骤以及结果计算、评价等方面的情况作了说明。关键词 半山2机 联合循环 性能试验1 前言华电杭州半山发电厂2联合循环机组设备由美国通用电气（GE）公司提供，由一台PG9351型燃气轮机、一台D10型蒸汽轮机以及一台390H发电机组成，单轴布置，以天然气为燃料，机组额定负荷388.8MW。配用的锅炉为杭州锅炉厂生产的三压余热锅炉。2机组于2005年9月30日首次点火冲转，10月23日并网发电，11月12日机组完成168小时试运行。2006年1月23日进行了性能验收试验。经修正后的机组出力和热耗率分别为388608.6kW，6277.44kJ/kWh。2机组于2010年11月2011年1月间进行

3、了B修，其间对压气机进行了升级改造，更换了压气机叶片以及透平叶片。修前性能试验于2010年11月2日进行，修后试验于2011年1月27日进行。两次试验仍按照机组性能验收试验的规程来进行，试验遵照的标准是美国机械工程师协会Performance Test Code on Overall Plant Performance PTC 46-1996。本报告将详细介绍两次性能试验结果及对比评价。2 设备技术规范2联合循环机组的设计参数如下： 型 号 ：STAG 109FA 大 气 压 力 ：101.10 kPa.a 压气机进气温度 ：17.4 大气相对湿度：78.89 % 排 气 压 损 ：3.3 k

4、Pa 燃 料 ： 天然气 天然气供气压力： 3447 kPa.a 进性能加热器前的天然气温度： 15 天然气低位热值（LHV）：48686.3 kJ/kg 汽轮机低压缸排汽压力： 5.96 kPa.a 发电机频率： 50 Hz 发电机额定功率因数：0.853 机组保证性能合同规定的机组性能保证为：燃机带基本负荷（Base Load）、汽轮机高压进汽调门全开（VWO），联合循环机组在规定的参数条件下运行时，机组总出力为388840kW，按照燃料低位发热量计算的机组热耗率为6268.3kJ/kWh。在后面的附录1中，给出了联合循环机组性能保证工况的设计热平衡图以供参考。4 试验目的与内容试验将进行

5、燃机基本负荷下的联合循环出力试验，确定联合循环机组在规定运行条件下的输出电功率。在进行联合循环机组出力试验的同时，也进行机组热耗率试验，确定联合循环机组在规定运行条件下的热耗率。同时进行汽轮机高中压缸效率试验，以进行大修效果比较。5 试验测点及测量仪表为联合循环机组性能试验准备的试验测点和测量仪表清单如附录2所列。重要的试验参数将安排试验专用仪表进行测量，一些试验辅助参数将借助于运行仪表进行测量。主要试验参数的测量方法和仪表状况简要介绍如下：a 电功率测量在2机组发电机出线端，配接YOKOGAWA高精度电度表测量发电机的输出电度值，然后除以计数时间即为机组总输出电功率。由发电机励磁电压、电流运

6、行参数可以折算得出励磁功率，在发电机总输出电功率中扣去励磁功率，可以得到发电机净输出功率。b燃气流量的测量和取样化验由于#2机组GE公司提供的在线燃气流量变送器显示不准确，试验时天然气流量将采用调压站流量计。天然气热值根据试验当日天然气公司提供的数据获得。c 大气压力测量大气压力将在运行层的燃机旁安装高精度的绝对压力变送器进行测量。d 压气机进气温度测量在压气机进口滤网外，用4支经校验的精密级热电阻元件测量压气机进气温度。应布置在避免阳光直射处。e 大气湿度测量大气相对湿度将在运行层压气机进口滤网处采用湿度计传感器进行测量。f 燃机排气温度燃机排气温度将运行热电偶元件进行测量。g汽轮机低压排汽

7、压力用绝对压力变送器测量汽轮机排汽压力。h其它参数燃机IGV角度、转速和性能加热器进气温度等用机组配有表计测量，用于机组老化修正的点火运行时间取自Mark 控制系统中的统计数据。6 试验的进行6.1试验机组的运行状态试验之前，需检查整个燃气蒸汽联合循环系统处于正常的运行状态，燃机IGV全开、处于BASE LOAD状态，汽轮机高压进汽调门全开；机组热力系统已完成阀门隔离操作，经检查后能满足试验要求；试验测量仪表和数据采集装置能正常投运。电厂运行人员将负责试验工况和参数的调整，实现机组的稳定运行。试验开始前，观察透平轮间温度在15分钟内变化不超过2.8，可以认为燃机已满足稳定运行的要求；观察锅炉出

8、口的高压蒸汽流量、温度在15分钟内变化幅度不超过平均值的2，可以认为余热锅炉已满足稳定运行的要求；观察发电机输出功率在15分钟内变化不超过平均值的2，可以认为汽轮机已满足稳定运行的要求。6.2正式试验6.2.1试验参数测量记录的时间间隔为：用数据采集仪自动记录的参数，每1分钟记录1次；由人工采集记录的参数，每5分钟记录1次。6.2.2试验完成后，从PI系统中获取对应试验时间段内的运行数据。6.2.3两点说明（1）试验方案中要求对相关疏水系统进行隔离，电厂方面认为希望试验结果更能和实际机组运行状态相接近，因此试验中未关闭相关疏水电动阀前的手动阀，但所有的电动阀处于关闭状态。（2）方案中要求相同的

9、试验工况需进行2次，每次试验的持续时间为60分钟。由于天然气量缺少，修前修后实际试验都只进行了一次。7 试验结果计算与修正公式7.1联合循环机组总出力的计算与修正7.1.1 联合循环机组总出力的计算根据合同的规定，发电机输出电功率减去励磁系统消耗功率后，即为联合循环总输出功率。 式中，CCGEPO = 联合循环机组总输出功率，kW；GENGPO = 发电机出线端测得的输出功率，kW；EP = 励磁系统消耗功率，kW；7.1.2 联合循环机组总出力的修正式中，CCCGEPO = 修正后的联合循环机组总出力，kW；kWEXHSTP = 汽轮机低压缸排汽压力对出力的修正量，kW；（从修正曲线553H

10、A9097中查取）kWFGHT = 性能加热器进口燃料气温度对出力的修正量，kW；（从修正曲线553HA7360中查取）kWPf = 发电机功率因数对出力的修正量，kW；式中，kWPf,1 = 测量电功率、额定功率因数对应的发电机损失，kW；kWPf,2 = 测量电功率、测量功率因数对应的发电机损失，kW；（从修正曲线93293G7-6中查取）7.1.2.1 压气机进气温度对出力的修正系数 F1P式中，F1P(a)1.0F1P(b) 为试验压气机进气温度对出力的修正系数（从修正曲线553HA7352中查取）7.1.2.2 大气压力对出力的修正系数 F2P式中，F2P(a) 1.0F2P(b)

11、为试验大气压力对出力的修正系数（从修正曲线553HA7353中查取）7.1.2.3 大气湿度对出力的修正系数 F3P式中，F3P(a) 1.0F3P(b) 为在试验的大气温度下，试验大气相对湿度对出力的修正系数（从修正曲线553HA7354和553HA7355中查取）7.1.2.4 发电机频率对出力的修正系数 F4P式中，F4P(a) 1.0F4P(b) 为在试验的进气温度下，发电机频率对出力的修正系数（从修正曲线553HA7356中查取）7.1.2.5 点火运行小时对出力的修正系数 F5P若总点火运行小时小于500小时，则不作机组老化修正：F5P 1.0若总点火运行小时超过500小时，则按下

12、式计算：式中，F5P(a) 为总点火运行小时对出力的修正系数（从修正曲线553HA2577和519HA773中查取）7.1.2.6 燃料气成分（低位热值LHV）对出力的修正系数 F6P式中，F6P(a) 1.0，为设计燃料气成分对出力的修正系数F6P(b) 为试验燃料气成分（LHV）对出力的修正系数（从修正曲线553HA7357中查取）7.2燃机热耗量的计算与修正7.2.1 燃机热耗量的计算由试验测量得到的燃机消耗天然气流量和由天然气取样送实验室化验得到的低位热值LHV，可以计算得出燃机热耗量。 式中，HC = 燃机热耗量，kJ/h；Wf = 天然气质量流量，kg/h；LHV = 天然气低位发

13、热量，kJ/kg；7.2.2 燃机热耗量的修正 式中，CHC = 修正后燃机热耗量，kJ/h；7.2.2.1 压气机进气温度对热耗量的修正系数 F1Hc式中，F1HC(a) 为=1.0F1HC(b) 为试验压气机进气温度对热耗量的修正系数（从修正曲线553HA7361中查取）7.2.2.2 大气压力对热耗量的修正系数 F2HC式中，F2HC(a) 1.0F2HC(b) 为试验大气压力对热耗量的修正系数（从修正曲线553HA7362中查取）7.2.2.3 大气湿度对热耗量的修正系数 F3HC式中，F3HC(a) 1.0F3HC(b) 为在试验的大气温度下，试验大气相对湿度对热耗量的修正系数（从修

14、正曲线553HA7363和553HA7364中查取）7.2.2.4 发电机频率对热耗量的修正系数 F4HC式中，F4HC(a) 1.0F4HC(b) 为在试验的进气温度下，发电机频率对热耗量的修正系数（从修正曲线553HA7365中查取）7.2.2.5 点火运行小时对热耗量的修正系数 F5HC若总点火运行小时小于500小时，则不作机组老化修正：F5HC 1.0若总点火运行小时超过500小时，则按下式计算：式中，F5HC(a) 为总点火运行小时对热耗量的修正系数（从修正曲线553HA2577和519HA773中查取）7.2.2.6 燃料气成分（低位热值LHV）对热耗量的修正系数 F6HC式中，F

15、6HC(a) 1.0，为设计燃料气成分对热耗量的修正系数F6HC(b) 为试验燃料气成分（LHV）对热耗量的修正系数（从修正曲线553HA7366中查取）7.3 联合循环机组热耗率的计算联合循环机组单位出力所需消耗的燃料气热量，称为机组热耗率。 式中，CCCGEHR = 修正后机组热耗率，kJ/kWh。8 试验结果的比较和评价8.1 试验结果 试验计算结果如下所示，主要试验数据见后面附录。8.1.1 出力试验结果出力修正汇总修前修后汽机排汽压力修正（kWEXHSTP）kW2521.132717.27性能加热器进口燃料气温度修正（kWFGHT）kW8.21-5.16测量电功率、额定功率因数修正（

16、kWPF,1）kW3557.794037.46测量电功率、测量功率因数修正（kWPF,2）kW2858.433191.77压气机进气温度修正（F1P）0.9869 0.9562 大气压力修正（F2P）0.9856 0.9778 大气相对湿度修正（F3P）1.0002 0.9998 发电机频率修正（F4P）0.9999 1.0000 燃料气低位热值修正（F6P）1.0000 1.0000 点火总小时数修正（F5P）1.0391 1.0393 未经修正的联合循环机组总出力kW365341.09 406365.79 修正后的联合循环机组总出力kW366009.08 修正后的联合循环机组总出力(不包括

17、老化）kW376531.72 8.1.2 热耗试验结果热耗修正汇总修前修后压气机进气温度修正（F1HC）1.0137 1.0522 大气压力修正（F2HC）1.0148 1.0229 大气相对湿度修正（F3HC）0.9998 1.0003 发电机频率修正（F4HC）1.0001 1.0000 燃料气低位热值修正（F6HC）1.0000 1.0000 点火总小时数修正（F5HC）1.0175 1.0176 修正后的联合循环机组热耗率kJ/kWh6503.99 6414.26 8.1.3 汽轮机缸效试验结果（1）高压缸效率序号名称单位修前修后1主蒸汽压力0.1MPa(a)97.3298.822主蒸

18、汽温度562.82551.953主蒸汽焓值kJ/kgh3534.13505.84主蒸汽熵kJ/kgK6.80946.76885高压缸排汽压力0.1MPa(a)22.2123.326高压缸排汽温度363.20354.287高压缸排汽焓kJ/kgh3163.73141.58高压缸理想排汽焓kJ/kgh3075.23063.89高压缸实际焓降kJ/kgh370.4364.410高压缸理想焓降kJ/kgh458.8442.011高压缸效率%80.7282.43（2）中压缸效率序号名称单位修前修后1再热蒸汽压力0.1MPa(a)21.1021.852再热蒸汽温度561.12550.323再热蒸汽焓kJ/

19、kgh3601.33576.64再热蒸汽熵kJ/kgK7.57487.52915中压缸排汽压力0.1MPa(a)3.0013.1216中压缸排汽温度310.49 303.18 7中压缸排汽焓kJ/kgh3091.03075.98中压缸理想排汽焓kJ/kgh2998.22983.49中压缸实际焓降kJ/kgh510.3500.710中压缸理想焓降kJ/kgh603.1593.111中压缸效率%84.6184.428.1.4 汽水损失结果序号名称单位修前修后1凝汽器水位下降mm10638.952系统汽水损失kg/h885032528.2 试验结果评价出力修前修后变动未经修正的联合循环机组总出力kW

20、365341.09 406365.79 修正后的联合循环机组总出力kW366009.08 修正后的联合循环机组总出力(不包括老化）kW376531.72 +2.87%修正后的联合循环机组热耗率kJ/kWh6503.99 6414.26 -1.38%系统汽水损失kg/h88503252 B修前后的出力试验结果如上表所示。修正后的修前出力为366009kW，该出力包括了老化修正。B修后的出力为376532kW, 该出力未进行老化修正，因为燃气轮机更换了压气机和透平叶片，机组可以认为处于全新状态。 B修前后修正后的热耗下降了1.38%。 B修前后系统汽水损失改进较大，修前汽水损失达8850kg/h，

21、而修后下降为3252 kg/h，由此可见对相关疏水手动阀门的整改是有效的。 对汽轮机来说，B修前后高压缸效率提高了1.7%，而中压缸的效率变化不大。附录1: 机组性能保证工况设计热平衡图 附录2:机组主要试验数据描述单位修前修后CO2/0.0058400.005840N2/0.0129900.012990CH4/0.9409200.940920C2H6/0.0303300.030330C3H8/0.0063400.006340I-C4H10/0.0010300.001030n-C4H10/0.0010900.001090I-C5H12/0.0003800.000380n-C5H12/0.000

22、3300.000330C6H14/0.0007500.000750大气压力0.1MPa1.0259 1.0342 大气温度14.5316 2.4094 大气湿度%72.7571 91.7286 天然气温度19.3787 12.2423 天然气热值kJ/Nm334715.8795134715.87951功率因素/0.9672 0.9664 机组转速r/min3000.5850 2999.9913 点火小时数h21168.0000 21647.0000 负荷MW366.0066 407.1556 天然气流量Nm3/h69068.8858 76220.4742 励磁电压V452.4861 494.5

23、791 励磁电流A1470.6857 1596.8517 压气机进气温度14.6429 2.9105 压气机排气压力0.1MPa14.6221 16.3552 压气机排气温度391.6424 379.2698 透平排气温度621.9375 594.4402 高压主汽压力0.1MPa96.2986 97.7883 高压主汽温度562.8204 551.9499 高压排汽压力0.1MPa21.1792 22.2828 高压排汽温度363.2023 354.2794 再热主汽压力0.1MPa20.0748 20.8123 再热主汽温度561.1220 550.3156 中低压连通管压力0.1MPa1

24、.9746 2.0870 中低压连通管温度310.4928 303.1837 凝汽器真空kPa.a3.8131 4.3037 凝结水流量kg/h456.7259 452.7711 高压主汽流量kg/h293.3698 302.5871 中压主汽流量kg/h44.238649(超量程）低压主汽流量kg/h41.3091 40.1726 附录3: 试验结果修正曲线试验结果修正曲线清单参数名称修正对象修正系数曲线图号压气机进气温度出力F1P553HA7352大气压力出力F2P553HA7353压气机进气相对湿度(分界点以下)出力F3P1553HA7354压气机进气相对湿度(分界点以上)出力F3P25

25、53HA7355发电机频率出力F4P553HA7356燃料气低位发热量出力F6P553HA7357汽轮机排汽背压出力kWEXHSTHC553HA9097性能加热器进口燃料气温度出力kWFGHT553HA7360压气机进气温度热耗量F1HC553HA7361大气压力热耗量F2HC553HA7362压气机进气相对湿度(分界点以下)热耗量F3HC1553HA7363压气机进气相对湿度(分界点以上)热耗量F3HC2553HA7364发电机频率热耗量F4HC553HA7365燃料气低位发热量热耗量F6HC553HA7366总点火小时出力、效率F5P,HC 519HA2577总点火小时（超过1200小时）出力、效率F5P,HC 519HA773发电机功率因数发电机损失kWHCF 33-300463 附录4：热力性能（验收）试验质量控制实施情况表工程项目名称： ZDS/05/06/006-02/2002质量控制点质量检查控制内容完成情况及存在问题QC1制定试验方案完成QC2试验测点测量仪器和数据处理的准备完成QC3试验前准备工作完成QC4预备性试验完成QC5正式试验完成QC6试验数据的处理完成QC7试验报告的编写完成项目负责人：毛志伟日期： 2011 年 2 月 26 日