1、汽輪機性能試驗標準ASME PTC6 2004與GB/T 8117 2008對比與分析李 明河南電力試驗研究院【摘要】本文主要對GB 8117-2008與ASME PTC6-2004兩個標準的各項條款進行對比分析，以便于利用先進標準指導現(xiàn)場性能試驗，提高現(xiàn)場試驗精度，保證試驗結(jié)果科學、嚴謹性，更好地為電廠管理和節(jié)能降耗服務(wù)?！娟P(guān)鍵詞】汽輪機；性能試驗；標準0 前言近年來，隨著大容量機組的發(fā)展以及國際先進技術(shù)的引進，對汽輪機性能測試的要求越來越高，原有國家標準GB8117-1887電站汽輪機熱力性能驗收試驗規(guī)程已不能適應(yīng)電力工業(yè)發(fā)展的需要，近年汽輪機性能考核試驗一直以美國機械工程師協(xié)會汽輪機性能

2、試驗規(guī)程（ASME PTC6-1996，2004年更新為PTC6-2004）為驗收標準。為更好與國際接軌，2008年國家標準頒布了新的汽輪機性能試驗標準GB8117-2008，引用原國際電工委員會IEC 60953:1990標準。新修訂的GB/T 8117-2008標準與GB/T 8117-1987相比，在適用范 圍 、結(jié) 構(gòu) 、內(nèi)容及要求等方面有很大的變化，用不同的方法實施汽輪機熱力性能驗收試驗和評估汽輪機熱力性能，更加適用于不同的機組和不同的驗收試驗要求的需要。其中GB 8117.1-2008主要適用于大型凝汽式汽輪機高準確度熱力 性 能 驗 收試驗，試驗的要求更嚴格，儀表校驗要求高，測量

3、不確定度小，本文主要對GB 8117-2008與ASME PTC6-2004兩個標準的各項條款進行對比分析，以便于評估現(xiàn)場性能試驗的應(yīng)用范圍和適應(yīng)性。1 兩種標準簡要介紹及對比美國機械工程師協(xié)會汽輪機性能試驗規(guī)程（PTC6-2004）提供了全面試驗和簡化試驗兩種試驗方法， GB_8117-2008也提供了高準確度、寬準確度兩種試驗方法。主要區(qū)別見下表。表1 兩種試驗方法簡要對比名稱汽輪機性能試驗規(guī)程汽輪機熱力性能驗收試驗規(guī)程第1部分:方法A大型凝汽式汽輪機高準確度試驗第2部分:方法B 各種類型和容量的汽輪機寬準確度試驗標準號ASME PTC6 -2004GB/T 8117 2008(IEC 6

4、0953:1990)替代標準ASME PTC6 -1996GB_8117-1987標準性質(zhì)美國國家標準GB/T 國家推薦性標準適用范圍適用于過熱蒸汽或者濕汽區(qū)(主要為核燃料機組)的汽輪機的試驗。簡化試驗的結(jié)果不確定度略有增大。方法A：適用于凝汽式汽輪機高準確度的熱力性能驗收試驗。部分內(nèi)容也適用于背壓式汽輪機、抽汽式汽輪機及混壓式汽輪機的熱力 性 能 試 驗。方法B：適用于各種型式、容量和用途.準確度范圍較寬的汽輪機熱力性能驗收試驗。不確定度全面試驗：0.25%簡化試驗：0.34%濕汽區(qū)運行的汽輪機：0.37-0.5%方法A：火電機組：0.3%核電機組：0.4%方法B：大型凝汽機組：0.9-1.

5、2%核電機組：1. 1%一1. 4%背壓式、抽汽式和小容量凝汽式機組：1.5%-2.5%不確定度計算附錄提供詳細計算方法和標準提供計算方法和標準2試驗程序與方法比較2.1試驗時間的規(guī)定兩規(guī)程均規(guī)定：首次帶負荷運行后的8周內(nèi)進行。該期內(nèi)應(yīng)做焓降試驗或預(yù)備性試驗，以監(jiān)視汽輪機高壓缸和中壓缸性能的變化，但不能得到低壓缸的性能。若焓降試驗表明機組性能非正常退化，或因電廠條件限制使得試驗拖延到首次運行的四個月以后，試驗應(yīng)延期至首次揭缸檢查(如果影響機組性能的缺陷在檢查期間得到了消除)后立即進行。除非雙方有書面協(xié)議，驗收試驗應(yīng)在合同規(guī)定的保證期內(nèi)進行。2.2老化修正ASME PTC6 PTC6標準不允許將

6、熱耗率試驗結(jié)果調(diào)整到剛投運時的燴降效率或是計入老化影響。其不確定度評價導則提供了一種老化計算方法，主要用于商業(yè)目的。GB/T8117標準規(guī)定，當使用方法A時，不允許將試驗熱耗率按啟動烙降效率試驗的結(jié)果進行修正或進行老化修正。當使用方法B時，如果有理由確定機組沒有部分損傷或結(jié)垢，則試驗各方可商定一個由于老化引起的性能的劣化平均值，并在試驗結(jié)果與保證值比較時予以考慮，如果沒有專門協(xié)議，對燃用化石燃料機組提供了由于老化引起的性能劣化的平均修正量。圖1 300MW機組老化修正系數(shù)對比2.3不明漏量ASME PTC6 PTC6與GB/T8117.1均規(guī)定不明漏量不能超過滿負荷時主汽流量的0.1%。GB/

7、T8117.2規(guī)定不宜大于試驗結(jié)果相對測量不確定度(以百分比表示)乘以0.4之積。2.4參數(shù)的最大允差和波動有所不同表2 參數(shù)的最大允差和波動對比參數(shù)平均值與規(guī)定值的最大允差測量值與平均值的最大允差A(yù)SME PTC6GB/T8117.1ASME PTC6 GB/T8117.1主蒸汽壓力絕對壓力的±3%絕對壓力的±3%絕對壓力的±0.25%和34.5 kPa二者中的大者絕對壓力的±0.25%和34.5 kPa二者中的大者主蒸汽和再熱溫度當過熱度在15-30時±8當過熱度超過30時±16當過熱度25時±8當過熱度>25時&

8、#177;15當過熱度在15-30時±2當過熱度大于30時±4±2±1主流量連續(xù)采樣頻率2倍的波動，其允許值為差壓值的±1%；對于低頻波動，對于波動頻率大于允許值為差壓值的±4%對于超出讀數(shù)頻率一半以上的高頻波動，最大允許波幅的平均值為滿負荷時讀數(shù)的1%，對于低頻波動為5%。輔助流量± 5.0%×(主流量)/(輔助流量)主流量波動值×(主流量)/(輔助流量)再熱器壓降±50%抽汽壓力±5%偏離大商議抽汽流量±5.0%最終給水溫度±6±8排汽壓力±

9、0.34kPa和絕對壓力的±2.5 % 二者中的大者絕對壓力的±2.5 %±0. 14kPa和絕對壓力的±1.0%，二者中的大者絕對壓力的±5.0% 負荷經(jīng)過全部修正后的負荷偏離規(guī)定負荷不得超過5%±5%±0.25%±0.25%電壓±5%±5%功率因數(shù)不作規(guī)定可在1和(規(guī)定值減0.05)之間變化±1%轉(zhuǎn)速±5%±0.25%2.5試驗的持續(xù)時間ASME PTC6規(guī)定在每一負荷點至少應(yīng)做持續(xù)2小時的穩(wěn)定工況試驗。GB/T8117.1建議一次驗收試驗的持續(xù) 時 間 為 2

10、小時，持續(xù)時間也可根據(jù)協(xié)議縮短，但不得小于1小時；能力工況試驗的持續(xù)時間宜按此選定。 GB/T8117.2建議一次驗收試驗的最短 持 續(xù)時間為1小時，經(jīng)協(xié)商或因技術(shù)上的要求持續(xù)時間也可縮短，但不宜小于30分鐘；能力試驗的持續(xù)時間宜由各方商定，但不宜小于 15分鐘。2.6試驗的讀數(shù)周期ASME PTC6規(guī)定功率值和主流量的差壓值，其讀數(shù)間隔不得大于1分鐘。其它重要參數(shù)的讀數(shù)間隔不得大于5分鐘。累計式表計和水位的讀數(shù)間隔不大于10分鐘。GB/T8117.1規(guī)定主流量差壓一般宜每0.5分鐘讀數(shù)1次，輸出電功率讀數(shù)間隔不宜大于1 分鐘。主要壓力和溫度讀數(shù)間隔不宜大于5分鐘。GB/T8117.2規(guī)定流量

11、的差壓和電功率間隔為1分鐘，壓力和溫度根據(jù)波動性質(zhì)和大小在3到5分鐘之間選擇。3測量方法比較主要對ASME PTC6與GB/T8117.1進行比較，GB/T8117.2儀表測量精度稍低。3.1電功率測量ASME PTC6規(guī)定發(fā)電機功率用三線或四線法測量，應(yīng)該用0.3%精度等級的電流互感器和電壓互感器。有功功率或電能要用精密(在功率因數(shù)>0.8時，不確定度為讀數(shù)的±0. 10%)的瓦特/瓦特時表測量。勵磁和輔機功率要求0.25%等級精度。輸出功率測量儀器，必須在試驗前、后進行校驗。GB/T8117.1要求發(fā)電機功率可采用 兩 功 率 表法，但最好是用三功率表法側(cè)量。應(yīng) 采 用準確

12、度等級不大于0. 1% 的單相或多相功率表.或者誤差不得大于讀數(shù)的0. 1%的單相或多相電度表。在試驗之后用對比側(cè)量法校核儀表，兩者之間的允差不大于0.15%。電流互感器和電壓互感器精度未明確規(guī)定。3.2主流量測量ASME PTC6與 GB/T8117.1推薦用低b值喉部取壓長頸噴嘴。GB/T8117.2規(guī)定通常使用標準節(jié)流裝置測量流量，對需要較低測量不確定度的場合，建議對標準節(jié)流裝置進行校驗。長頸式、低b值喉部取壓噴嘴結(jié)構(gòu)特點：（1）長頸式、喉部取壓。（2）低b值(d/ D)值：在0.25和0.50之間。（3）上游直管段長度最少為20倍管徑，包括在節(jié)流件上游至少16倍管徑處安裝的整流器。下游

13、直管段長度最少為10倍管徑。對長頸噴嘴校驗要求：（1）試 驗 流量管段整體校驗。（2）噴嘴流出系數(shù)應(yīng)在最高可獲得的雷諾數(shù)下建立，從而使?jié)u變區(qū)的影響降至最低。（2）流出系數(shù)與雷諾數(shù)所建立的校驗曲線與參考曲線之差應(yīng)在0. 25%（3）至少包含20個的校驗點，盡量覆蓋較大雷諾數(shù)變化范圍。（4）雷諾數(shù)大于106的每一校驗點計算得到Cx。滿足以下三個標準：a) Cx的平均值必須為1.0054士0.0025；b)Cx不隨雷諾數(shù)的改變；c)校驗數(shù)據(jù)的分散度合格，Cx值的95%可信度的置信區(qū)間不應(yīng)超過0.0006。3.2主流量差壓測量ASME PTC6規(guī)定應(yīng)用具有0.05%精度等級(±0.1%最大不

14、確定度)的差壓變送器，其誤差不得超過滿量程的0.05%加讀數(shù)的0.01%。差壓變送器必須在每一試驗前、后均進行校驗。試驗前、后校驗曲線間相差不得超過質(zhì)量流量的0.05%。零位的漂移應(yīng)小于試驗觀測差壓值的0.1%。兩個差壓測量儀器的瞬間讀數(shù)相差不得超過0.20%。GB/T8117.1規(guī)定差壓儀表如為水銀差壓計， 宜為 1. 2 mm或更大內(nèi)徑的精密型表，宜配有助讀工具.使讀數(shù)精確至0.25 mm以內(nèi)。差壓變送器要求試驗前后進行校驗，其誤差不宜大于滿量程時的0.05%加上讀數(shù)的0.01%的值，零位小于差壓讀 數(shù)的 0.1%，兩處差壓計的平均讀數(shù)其差別不應(yīng)大于0.2%.3.3輔助流量測量ASME P

15、TC6規(guī)定所有輔助流量測量對熱耗率影響的組合不確定度不應(yīng)超過±0.1%。GB/T8117.1規(guī)定所有輔助流量的測量誤差值引起的熱耗誤差的總和不大于0.2%。3.3壓力測量ASME PTC6規(guī)定對于所有關(guān)鍵壓力的測量，應(yīng)具有0.10%精度等級的校驗過的壓力變送器。對于不需要高精度的壓力，可用校驗過的0.25%精度等級的壓力變送器。零點的漂移不得大于觀察值的0.1%。排汽壓力用0.10%或更高精度等級的絕對壓力變送器測量。凝汽式汽輪機的排汽靜壓應(yīng)在、或靠近排汽法蘭的任一側(cè)進行測量。每一排汽通道的測量不少于2個。若不具備上述條件，那么取壓口應(yīng)設(shè)在排汽通道內(nèi)，并且要加裝網(wǎng)籠探頭或?qū)Я靼濉Ｍ?/p>

16、時刻的讀數(shù)中，差別應(yīng)小于0.33kPa(2.5mmHg)。3.3溫度測量ASME PTC6規(guī)定溫度測量系統(tǒng)不確定度為±0.5。對試驗結(jié)果有重大影響的溫度，應(yīng)當在大致相同位置，但不能在同一套管里的兩個點測量，兩點讀數(shù)相差小于0.5。試驗前、后，對熱電偶和電阻溫度計都要進行校驗，校驗值相差不得大于1。4試驗結(jié)果的計算及與保證值的比較4.1對試驗結(jié)果的總體要求：ASME PTC6和 GB/T8117.1對試驗條件、定量分析要求極為嚴格。GB/T8117.2為避免由于未滿足某些要求而使試驗作廢，提供了一些處理此類情況的建議。另外，方法B還提供了測量量變量和試驗結(jié)果不確定度的詳細計算方法。還為

17、在規(guī)定試驗期限之后和不經(jīng)事先檢查而進行試驗及評價推薦了一些其他方法。ASME PTC6和 GB/T8117.1因為要求嚴格，因此在電廠設(shè)計階段就要確定采用何種試驗方法，以便在設(shè)計中采取必要的措施，并最好在汽輪機訂貨合同中予以確定。 GB/T8117.2能適用于各種類型和容量的汽輪機驗收試驗，宜盡早確定所要求的測量不確定度。.4.2重復(fù)性試驗結(jié)果一致性的要求ASME PTC6和 GB/T8117.1都規(guī)定若兩次試驗是在同一工況點進行的，修正后的熱耗率相差應(yīng)在0.25%以內(nèi)。對一系列試驗的不一致的處理方法有一定差異。4.3試驗結(jié)果的修正及測量不確定度ASME PTC6和 GB/T8117.1都規(guī)定

18、將試驗結(jié)果與保證值進行比較時，不考慮試驗結(jié)果的測量不確定度。GB/T8117.2提供了范圍較寬的修正辦法，在與保證值比較時考慮試驗結(jié)果的側(cè)量不確定度。4.4試驗結(jié)果比較基準ASME PTC6提供的試驗結(jié)果比較基準：（1）閥點基準；（2）閥回路平均值基準；（3）節(jié)流閥基準；（4）規(guī)定負荷基準。GB/T8117.1提供的試驗結(jié)果比較基準：（1）保證點軌跡曲線與保證值比較（2）保證點的保證值比較。首先確定試驗結(jié)果與 保 證 值比較方式，是以新蒸汽流量不變還是固定閥點，采用不同修正方法，而節(jié)流調(diào)節(jié)式汽輪機還應(yīng)對保證工況和試驗工況之間的節(jié)流差別進行修正，再與保證值進行比較。5 結(jié)語現(xiàn)有GB/T8117-2008標準等同采用國際標準IEC 60953:1990，比原有