半山发电厂#2联合循环机组B修前后性能试验报告.docx
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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
二〇一一年二月
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1
2设备技术规范1
3机组保证性能1
4试验目的与内容2
5试验测点及测量仪表2
6试验的进行3
7试验结果计算与修正3
8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、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《PerformanceTestCodeonOverallPlantPerformancePTC46-1996》。
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：
STAG109FA
大气压力：
101.10kPa.a
压气机进气温度：
17.4℃
大气相对湿度：
78.89%
排气压损：
≤3.3kPa
燃料：
天然气
天然气供气压力：
3447kPa.a
进性能加热器前的天然气温度：
15℃
天然气低位热值（LHV）：
48686.3kJ/kg
汽轮机低压缸排汽压力：
5.96kPa.a
发电机频率：
50Hz
发电机额定功率因数：
0.85
3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（BaseLoad）、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－Ⅵ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BASELOAD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553HA9097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）＝1.0
F1P（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）＝1.0
F2P（b）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）＝1.0
F3P（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）＝1.0
F4P（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=1.0
F1HC（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）＝1.0
F2HC（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）＝1.0
F3HC（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）＝1.0
F4HC（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，F6HC（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（ΔkWEXHSTP）
kW
2521.13
2717.27
性能加热器进口燃料气温度修正（ΔkWFGHT）
kW
8.21
-5.16
测量电功率、额定功率因数修正（ΔkWPF,1）
kW
3557.79
4037.46
测量电功率、测量功率因数修正（ΔkWPF,2）
kW
2858.43
3191.77
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
kW
365341.09
406365.79
修正后的联合循环机组总出力
kW
366009.08
修正后的联合循环机组总出力（不包括老化）
kW
376531.72
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/kWh
6503.99
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）
97.32
98.82
2
主蒸汽温度
℃
562.82
551.95
3
主蒸汽焓值
kJ/kgh
3534.1
3505.8
4
主蒸汽熵
kJ/kgK
6.8094
6.7688
5
高压缸排汽压力
0.1MPa（a）
22.21
23.32
6
高压缸排汽温度
℃
363.20
354.28
7
高压缸排汽焓
kJ/kgh
3163.7
3141.5
8
高压缸理想排汽焓
kJ/kgh
3075.2
3063.8
9
高压缸实际焓降
kJ/kgh
370.4
364.4
10
高压缸理想焓降
kJ/kgh
458.8
442.0
11
高压缸效率
%
80.72
82.43
（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）
21.10
21.85
2
再热蒸汽温度
℃
561.12
550.32
3
再热蒸汽焓
kJ/kgh
3601.3
3576.6
4
再热蒸汽熵
kJ/kgK
7.5748
7.5291
5
中压缸排汽压力
0.1MPa（a）
3.001
3.121
6
中压缸排汽温度
℃
310.49
303.18
7
中压缸排汽焓
kJ/kgh
3091.0
3075.9
8
中压缸理想排汽焓
kJ/kgh
2998.2
2983.4
9
中压缸实际焓降
kJ/kgh
510.3
500.7
10
中压缸理想焓降
kJ/kgh
603.1
593.1
11
中压缸效率
%
84.61
84.42
8.1.4汽水损失结果
序号
名称
单位
修前
修后
1
凝汽器水位下降
mm
106
38.95
2
系统汽水损失
kg/h
8850
3252
8.2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
365341.09
406365.79
修正后的联合循环机组总出力
kW
366009.08
修正后的联合循环机组总出力（不包括老化）
kW
376531.72
+2.87%
修正后的联合循环机组热耗率
kJ/kWh
6503.99
6414.26
-1.38%
系统汽水损失
kg/h
8850
3252
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，而修后下降为3252kg/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
/
0.005840
0.005840
N2
/
0.012990
0.012990
CH4
/
0.940920
0.940920
C2H6
/
0.030330
0.030330
C3H8
/
0.006340
0.006340
I-C4H10
/
0.001030
0.001030
n-C4H10
/
0.001090
0.001090
I-C5H12
/
0.000380
0.000380
n-C5H12
/
0.000330
0.000330
C6H14
/
0.000750
0.000750
大气压力
0.1MPa
1.0259
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/Nm3
34715.87951
34715.87951
功率因素
/
0.9672
0.9664
机组转速
r/min
3000.5850
2999.9913
点火小时数
h
21168.0000
21647.0000
负荷
MW
366.0066
407.1556
天然气流量
Nm3/h
69068.8858
76220.4742
励磁电压
V
452.4861
494.5791
励磁电流
A
1470.6857
1596.8517
压气机进气温度
℃
14.6429
2.9105
压气机排气压力
0.1MPa
14.6221
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
0.1MPa
96.2986
97.7883
高压主汽温度
℃
562.8204
551.9499
高压排汽压力
0.1MPa
21.1792
22.2828
高压排汽温度
℃
363.2023
354.2794
再热主汽压力
0.1MPa
20.0748
20.8123
再热主汽温度
℃
561.1220
550.3156
中低压连通管压力
0.1MPa
1.9746
2.0870
中低压连通管温度
℃
310.4928
303.1837
凝汽器真空
kPa.a
3.8131
4.3037
凝结水流量
kg/h
456.7259
452.7711
高压主汽流量
kg/h
293.3698
302.5871
中压主汽流量
kg/h
44.2386
>49（超量程）
低压主汽流量
kg/h
41.3091
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
F1P
553HA7352
大气压力
出力
F2P
553HA7353
压气机进气相对湿度（分界点以下）
出力
F3P1
553HA7354
压气机进气相对湿度（分界点以上）
出力
F3P2
553HA7355
发电机频率
出力
F4P
553HA7356
燃料气低位发热量
出力
F6P
553HA7357
汽轮机排汽背压
出力
△kWEXHSTHC
553HA9097
性能加热器进口燃料气温度
出力
△kWFGHT
553HA7360
压气机进气温度
热耗量
F1HC
553HA7361
大气压力
热耗量
F2HC
553HA7362
压气机进气相对湿度（分界点以下）
热耗量
F3HC1
553HA7363
压气机进气相对湿度（分界点以上）
热耗量
F3HC2
553HA7364
发电机频率
热耗量
F4HC
553HA7365
燃料气低位发热量
热耗量
F6HC
553HA7366
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
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