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燃气蒸汽联合循环发电机组性能考核CombinedCycleGasTurbine(CCGT)PerformanceGuarantee西安热工研究院有限公司施延洲主要内容•联合循环机组性能考核试验项目•试验标准（ASME和ISO标准）•责任划分•试验特点、注意事项和建议联合循环机组的典型配置•1GT+1ST+1HRSG+1GEN(单轴)•2GT+1ST+2HRSG+3GEN(三轴2+1)单轴联合循环发电厂系统示意图GTHRSGGENST多轴联合循环发电厂系统示意图GT1STGT2HRSG1HRSG2联合循环机组性能考核内容1联合循环整体性能（罚款项目）基本负荷下联合循环的出力基本负荷下联合循环的热耗率污染物排放（基本负荷和75%负荷下）NOx、CO和VOC2主辅机噪音3轴承座振动4燃机的排气参数：压力（静压）、温度和流量5蒸汽轮机高压缸排汽参数：压力、温度和流量6余热锅炉出力、汽水侧压降、烟气阻力和热效率等7发电机漏氢其它性能试验项目•性能保证条件下75%负荷的热耗率•简单循环下燃气轮机额定工况下的出力、热耗率•100%负荷冬季运行工况下联合循环出力和热耗率•100%负荷夏季运行工况下联合循环出力和热耗率联合循环发电机组验收试验及试验标准•试验分类:燃机、汽机和余热锅炉联合试验—整体性能燃机、汽机和余热锅炉单独试验—设备性能联合循环性能保证合同和设备供货商供货商类型：•燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉为同一供货商；•燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉为不同供货商；•燃气轮机和蒸汽轮机为同一供货商，余热锅炉为另一供货商性能考核方法：首先采用ASMEPTC46或ISO2314/ADM.1对整体进行考核。如果整体性能不能满足要求，再根据供货商情况分设备进行考核来进一步分清责任归属。试验标准联合循环整体考核试验(1)美国标准：ASMEPTC46-1996《全厂性能试验规程》(2)国际标准：ISO2314:1989/AMD.1:1997《联合循环电站验收试验规程》燃机、汽机和余热锅炉单独试验燃机:ASMEPTC22-1997或ISO2314:1989汽机:ASMEPTC6-1996或IEC60953-1:1990ASMEPTC6.2-2003(新标准，联合循环汽轮机）余热锅炉:ASMEPTC4.4-1981（新版本2003）其它试验标准燃料气流量测量标准AGA(AmericanGasAssociation）标准AGAReportNo.3流量孔板测量AGAReportNo.7涡轮流量计AGAReportNo.8燃气压缩系数计算燃料气分析和热值等计算ASTM标准D1945采用气体色谱法的天然气成分分析ISO标准ISO6976天然气热值、密度、相对密度等计算整机考核试验标准：ASMEPTC46-1996目的:确定热力发电系统的整体性能试验方法和程序修正后的（净）功率;修正后的（净）热耗率（热效率）;修正后的输入热量.主要特点:•适用范围非常广(各种热力发电系统);•测量量少;•修正计算方法—可由计算机热平衡计算程序生成修正系数；•不能得到燃机排气量等内部重要性能参数。例:CCGT-ASMEPTC46试验边界燃料：流量低位热值（取样）压力温度冷却水入口：流量和温度空气：压力温度相对湿度功率输出转速功率因素边界上的重要测量点GTSTGENHRSG设计参考条件(某电厂)冷却水:温度=32℃流量＝24970m3/h其它:HRSG排污量＝0，补给水量=0燃料设计燃料气成分LHV=49291kJ/kg空气:压力=999.2kPa温度=27.3℃湿度=81.4%功率输出频率(转速)=50HZ功率因素=0.85ISO基准大气压力：1.01325bar大气温度：15℃大气湿度：60％联合循环设备试验毛热耗率联合循环设备毛输出功率(GPOt)GPOt=GPOm–PEX式中：GPOm=发电机端测量出的输出功率，kWPEX=励磁功率，kW联合循环试验热耗量(GHCt)GHCt=GHC+Wf×Hf+Q式中：GHC＝燃气输入热量=Wf×LHVWf＝燃气流量，kg/hLHV＝燃气低位热值，kJ/kg（一般15℃为基准温度）Hf＝试验温度下燃气热焓，kJ/kg（15℃时为0）Q＝试验时，由外界加热燃气的热量，kJ/h(=0)联合循环设备试验毛热耗率(GHRt)GHRt=GHCt/GPOt功率修正系数(ASMEPTC46-1996)•修正后联合循环输出功率GPOc=(GPOt＋∆2＋∆5B1＋∆5B2)*α1*α2*α3*α4*α5*α6式中:GPOt=联合循环设备毛输出功率，kW∆2=发电机功率因数功率加法修正量∆5B1=冷却水温度偏离设计值功率加法修正∆5B2=冷却水流量偏离设计值功率加法修正α1=压气机进口温度(大气温度）偏离设计值功率修正系数α2=压气机进口压力（大气压力）偏离设计值功率修正系数α3=压气机进口相对湿度偏离设计值功率修正系数α4=燃气成分偏离设计值功率修正系数。α5=发电机频率（转速）偏离设计值功率修正系数α6=试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOH）或等效运行小时（EOH）超出合同规定的运行小时数的功率修正系数。热耗量修正系数(ASMEPTC46-1996)修正后联合循环热耗量GHCc=GHCt*β1*β2*β3*β4*β5*β6式中：GHCt=联合循环试验热耗量，kJ/hβ1=压气机进口温度（大气温度）偏离设计值的热耗量修正系数β2=压气机进口压力（大气压力）偏离设计值的热耗量修正系数β3=压气机进口相对湿度偏离设计值的热耗量修正系数β4=燃气成分偏离设计值的热耗量修正系数β5=发电机频率偏离设计值的热耗量修正系数β6=试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOH）或等效运行小时（EOH）超出合同规定的运行小时数，热耗量修正系数。整机试验标准：ISO2314:1989/AMD.1:1997目的:专门用于联合循环发电系统的性能试验方法和程序将试验的功率和热耗率(效率)修正到合同规定的边界特点:•适用范围—联合循环发电系统;•测量量较多，有大量的内部测量;•修正计算方法—制造厂提供修正曲线（整体、燃机和汽轮机)•可以得到燃机排气量、排气焓和分设备效率等内部性能参数例2:ISO2314:1989/AMD.1:1997重要测量点排烟温度取样HPIPLP压力温度压力温度压力温度压力温度流量压力温度流量压力温度流量压力温度LHV（取样）压力温度流量压力温度湿度压力温度压力温度温度流量温度功率转速功率因素压力压力温度流量测点布置图实例IPUICCA4.63O2/NOx/CO4.524.514.505.72×5.82×5.134.345.103×5.123×5.125.10N×5.95.15.2-15.2-25.6-15.54.084.074.064.6124×4.604.234.224.354.374.124.114.104.024.034.014.334.314.304.324.154.144.554.5324×4.624.364.164.174.185.32×5.44.204.214.24-14.25-14.24-24.25-25.04.046×3.123.133.13.23.33.43.63.102×3.98×3.163.72.12.2Ambientpressure1.1Rel.Hum.Drybulbtemp1.2Rel.Hum.Wetbulbtemp1.3Gridfrequency1.4HuanengShanghaiShidongkouCCPP3×1.S.94.3(A)MeasurementPointDiagram5.14PUILevelPowerVoltageCurrentFlow(DP)Flow(Turb.Meter)PressureTemperature5.6-2ISO2314:1989/AMD.1:1997计算方法修正后联合循环输出功率GPOc=GPOt*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7*k8*k9式中:GPOt=联合循环设备毛输出功率，kWk1=压气机进口温度偏离设计值的功率修正系数k2=压气机进口压力偏离设计值的功率修正系数k3=压气机进口相对湿度偏离设计值的功率修正系数k4=燃气成分偏离设计值的功率修正系数。k5=发电机频率偏离设计值的功率修正系数k6=试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOH）超出合同规定的运行小时数功率修正系数。k7=发电机功率因数功率修正系数k8=冷却水温度偏离设计值功率修正系数k9=冷却水流量偏离设计值功率修正系数ISO2314:1989/AMD.1:1997计算方法修正后联合循环热耗量GHCc=GHCt*C1*C2*C3*C4*C5*C6*C7*C8*C9式中:GHCt=联合循环试验热耗量，kJ/hC1=压气机进口温度偏离设计值热耗量修正系数C2=压气机进口压力偏离设计值热耗量修正系数C3=压气机进口相对湿度偏离设计值热耗量修正系数C4=燃气成分偏离设计值热耗量修正系数C5=发电机频率偏离设计值热耗量修正系数C6=试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOH）超出合同规定的运行小时数热耗量修正系数C7=发电机功率因数热耗量修正系数C8=冷却水温度偏离设计值热耗量修正系数C9=冷却水流量偏离设计值热耗量修正系数修正后联合循环整体性能计算修正后联合循环输出功率GPOc修正后联合循环热耗量GHCc修正后联合循环毛热耗率GHRc=GHCc/GPOc分设备性能试验分别进行燃机、汽机和余热锅炉试验：（热工院建议测点与整体试验同时考虑，试验可与整体试验同时进行）•修正到设计/规定的边界条件下燃机的性能汽机的性能余热锅炉性能燃机边界条件空气：燃料：燃气成分压力温度转速功率因素压气机燃烧室燃机•累计实际运行小时数输出大气压力大气温度相对湿度排气：压力燃机输出功率修正修正后燃机输出功率GPOgtc=GPOgtt*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7*k8式中:GPOgtt=燃机毛输出功率，kWk1=压气机进口温度偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k2=压气机进口压力偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k3=压气机进口相对湿度偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k4=发电机功率因数造成的燃机功率修正系数k5=燃气成分偏离设计值而造成的燃机功率修正系数。k6=发电机频率偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k7=燃机排气压损偏离设计值而造成的燃机功率修正系数k8=试验时自首次点火的累计实际运行小时数（AOH）超出合同规定的运行小时数，造成的燃机功率修正系数。汽机边界条件燃料：燃气成分流量冷却水入口：温度流量空气：压力温度相对湿度功率输出转速功率因素边界上的重要测量点GTSTGEN累计实际运行小时数汽水：压力、温度和流量HRSG汽机输出功率修正修正后汽机输出功率GPOstc=GPOstt*k1*k2***式中:GPOstt=试验测量的汽机输出功率，kWk1，k2，….=各种边界条件偏离设计值对汽机功率的修正系数，参见ASMEPTC6.2余热锅炉:ASMEPTC4.4进口烟气压力温度燃机排气出口烟气温度取样HP,IP流量辅机耗功主凝水压力、温度和流量高、中和低压蒸汽压力、温度散热损失冷再热蒸汽压力、温度环境：大气压力大气温度相对湿度余热锅炉效率计算余热锅炉效率按照正平衡或反平衡方法计算反平衡方法：η＝1－QL/Qin式中：η＝余热锅炉效率QL＝总的热损失，主要是排烟热损失和散热损失Qin＝总的输入热量•燃机排烟流量和余热锅炉进出口烟气焓，通过余热锅炉热平衡法计算；•余热锅炉散热损失，根据规程推荐的曲线或试验各方事先商定好的曲线查出或测量得到；•余热锅炉有用能输出由测量的蒸汽压力、温度和流量得到。责任划分对于燃气轮机和蒸汽轮机为同一供货商，余热锅炉为另一供货商情况：划分方法：1）联合循环整体性能修正到设计条件下：采用ASMEPTC462）燃机性能修正到设计条件下；采用ASMEPTC22或ISO2314-19893）根据上述标准，计算燃机排气流量，并修正到设计边界条件下，得到修正后的燃机排气流量、温度和焓；4）计算