Jak ověřit výkon parní turbíny o výkonu 100 MW podle IEC 60953

Parní turbína o výkonu 100 MW neprojde přejímací výkonovou zkouškou jen proto, že generátor dosáhne výkonu 100 MW. Obhajitelným výsledkem je naměřený výkon korigovaný na dohodnuté referenční podmínky a porovnaný se smluvními garancemi při použití definované měřicí hranice a zohlednění nejistoty. Stejného elektrického výkonu lze dosáhnout za různých podmínek páry, výstupního tlaku, odběrů páry i spotřeby pomocných zařízení.

Norma IEC 60953 poskytuje rámec pro tepelné přejímací zkoušky parních turbín. Je třeba ji uplatnit prostřednictvím dohodnutého zkušebního postupu, který určuje příslušnou část a vydání normy, přístrojové vybavení, provozní podmínky, výpočtové metody a pravidla přejímky. Zpráva o výkonnostní zkoušce slouží jako podklad pro smluvní přejímku; sama o sobě nepotvrzuje celkovou bezpečnost zařízení ani nepředstavuje obecnou certifikaci výrobku.

Dohodněte se, co má zkouška prokázat

Začněte přehledem garancí. Určete, zda se garantovaný výkon vztahuje k výkonu na hřídeli turbíny, výkonu na svorkách generátoru, nebo čistému výkonu po odečtení stanovené spotřeby pomocných zařízení. Údaj z generátoru a garance čistého výkonu elektrárny se vztahují k různým hranicím, takže jejich přímé porovnání může vést k zavádějícímu výsledku přejímky.

Stejně pečlivě definujte garanci účinnosti. Měrná spotřeba tepla v turbínovém cyklu vyjadřuje vztah mezi tepelnou energií dodanou přes dohodnutou hranici a vyrobenou elektrickou energií. Měrná spotřeba tepla celé elektrárny může naopak vycházet z energie paliva a zahrnovat ztráty kotle nebo jiné ztráty elektrárny. Tyto veličiny nelze zaměňovat.

Zkušební dohoda by měla před instalací měřicího vybavení stanovit následující:

• Garantovaný výkon a měrnou spotřebu tepla včetně jejich měřicích hranic.
• Referenční tlaky a teploty páry, výstupní tlak a příslušné podmínky odběru nebo procesní páry.
• Konfiguraci ventilů, provozní režim a zařízení zahrnutá do zkoušky.
• Přípustné provozní odchylky, kritéria ustálení a dobu platného zkušebního běhu.
• Korekční metody, vyhodnocení nejistoty a smluvní rozhodovací pravidlo.

Příslušná ustanovení normy IEC 60953 zvolte podle uspořádání turbíny, účelu zkoušky a požadované přesnosti měření. Samotný jmenovitý výkon 100 MW neurčuje úplnou zkušební metodu. U kondenzační jednotky a odběrové turbíny dodávající procesní páru je třeba věnovat pozornost odlišným energetickým tokům.

Zřetelně vymezte měřicí hranici

Vytvořte schéma hranice zkoušky, které znázorní všechny významné toky, jež ji překračují: hlavní páru, případný studený a horký mezipřihřátý proud, odběrovou páru, napájecí vodu nebo kondenzát, odluhy, ucpávkovou páru a příslušné cesty úniku. Označte místo měření elektrického výkonu i případné pomocné spotřeby odečítané od výkonu.

Toto schéma pomáhá odhalit opomenuté položky dříve, než ovlivní výsledek. Například neměřený odvod nebo změna dodávky procesní páry může narušit tepelnou bilanci, i když se výkon generátoru zdá být stabilní. Každý relevantní tok musí mít stanovenou metodu měření nebo zdokumentované zacházení v souladu se zkušebním postupem.

U zařízení s kombinovaným cyklem rozlišujte hranici parní turbíny od širší hranice celého výrobního systému. Společnost SINO-QNP dodává parní turbíny iplynové turbíny, ověření výkonu však stále závisí na konkrétním zařízení a smluvně stanovené hranici. Vstup paliva do předřazené turbíny nelze bez zohlednění systému využití odpadního tepla považovat za tepelný příkon parní turbíny.

Měřte veličiny, které určují výsledek

Měřicí přístroje musí být vhodné pro přejímací zkoušky v celém skutečném provozním rozsahu. Převodník, který vyhovuje pro řízení provozu, může mít nedostatečnou přesnost, nevhodné umístění nebo nedokumentovanou cestu zpracování signálu pro účely zkoušky.

Uchovávejte záznamy o kalibraci celého měřicího řetězce s doložitelnou návazností. U elektrického výkonu to zahrnuje příslušné převodové poměry a fázové chyby měřicích transformátorů, nejen samotný měřič výkonu. U měření tlaku podle potřeby zohledněte výškový rozdíl a účinky sloupce kapaliny.

Měření průtoku vyžaduje zvláštní pozornost. Zařízení s diferenčním tlakem závisí na geometrii instalace, vlastnostech média a provozních podmínkách. Pokud se průtok napájecí vody nebo kondenzátu používá ke stanovení průtoku páry turbínou, zohledněte v dohodnuté bilanci změny zásob, obtoky, úniky a další propojené proudy.

Synchronizujte časová razítka měření. Kombinace údajů o výkonu z jednoho časového úseku s údaji o průtoku páry z jiného může vést k věrohodně vypadající, ale nesprávné měrné spotřebě tepla. Uchovávejte původní naměřené údaje, aby bylo možné každý vykázaný průměr dohledat až ke zdroji.

Proveďte zkoušku za stabilních a bezpečných podmínek

Uveďte jednotku do stanovené provozní konfigurace a nechte tepelné podmínky ustálit. Stabilní výkon generátoru je pouze jedním z ukazatelů: stanovená kritéria stability musí splňovat také teplota páry, výstupní tlak, odběr páry, podmínky napájecí vody a příslušné hladiny v nádržích.

Během platných měřicích intervalů se vyhněte ofukování sazí, provozu obtoků, přepínání zařízení a jiným rušivým vlivům, pokud ovlivňují hranici zkoušky. Provozní události zaznamenávejte a k vyřazení nebo opakování ovlivněných běhů používejte předem stanovená pravidla. Výběr pouze příznivých intervalů až po vyhodnocení výsledků oslabuje důvěryhodnost přejímacího rozhodnutí.

Ochranné systémy turbíny ponechte aktivní. Ochrana proti překročení otáček, sledování vibrací, zabezpečení mazání a provozní limity jsou nezbytné po celou dobu zkoušky. Cíle zkoušky neospravedlňují překračování limitů teploty, tlaku, vibrací ani tlaku na výstupu.

Řízenou instalaci vyžaduje také dočasné měřicí vybavení. Přípojky horké páry, tlakové odběry, elektrické měřicí obvody a práce v blízkosti rotujících zařízení vyžadují vhodné postupy izolace a bezpečnosti práce. Určete, kdo může zkoušku zastavit, které podmínky vedou k jejímu přerušení a jak bude jednotka uvedena zpět do běžného provozu.

Vypočítejte měrnou spotřebu tepla a použijte odůvodněné korekce

Tepelný příkon vypočítejte podle dohodnuté hmotnostní a energetické bilance a jednotné metody výpočtu vlastností páry. U jednoduché hranice bez mezipřihřevu se obvykle jedná o součin průtoku páry a rozdílu entalpie mezi stanoveným vstupem páry a vratnou vodou. Mezipřihřev, odběry a více vstupních proudů vyžadují samostatné členy výpočtu.

Měrnou spotřebu tepla vyjadřujte jednotným způsobem. Pokud jsou tepelný příkon i elektrický výkon v kW, měrná spotřeba tepla v kJ/kWh se vypočítá jako3 600 × tepelný příkon ÷ elektrický výkon. Samotný výpočet je jednoduchý; náročnější je správně definovat hranici tepelného příkonu a výkonu.

Naměřený výkon přepočítejte na smluvní referenční podmínky pomocí dohodnutých korekčních křivek nebo výpočtové metody. Obvykle je nutné věnovat pozornost podmínkám hlavní páry a výstupnímu tlaku; další korekce závisí na uspořádání turbíny a záručních podmínkách.

Korekce udržujte v rámci stanoveného rozsahu a zdokumentujte jejich směr i velikost. Velká korekce může naznačovat, že provozní bod není pro obhajitelné porovnání vhodný. Korekcemi nelze napravit chybějící měření, nestabilní provoz ani nesprávně vymezenou hranici.

Využijte nejistotu, aby bylo rozhodnutí o přejímce obhajitelné

Sestavte rozpočet nejistoty zahrnující měřené vstupní veličiny a jejich vliv na vypočtený výsledek. Zahrňte kalibraci, vlivy instalace, sběr dat, opakovatelnost a příslušné příspěvky výpočtu. V odůvodněných případech zohledněte korelované chyby, místo abyste všechny vstupy považovali za nezávislé.

U výsledku blízkého garantované hodnotě musí být rozhodovací pravidlo dohodnuto před zkouškou. Nejistota měření není automaticky tolerance, kterou lze přičíst k výkonu nebo odečíst od měrné spotřeby tepla. Zda se při přejímce použije přímo korigovaná hodnota, nebo jiný dohodnutý postup, závisí na smlouvě a příslušných ustanoveních zkušební normy.

Pokud je výsledek podle daného pravidla neprůkazný, určete měření, která k nejistotě přispívají nejvíce. Zlepšení dominantního měření průtoku nebo odstranění problému se snímáním výstupního tlaku může přinést větší užitek než opakování běhu se stejným měřicím vybavením.

Uzavřete přejímku dokumentací umožňující ověření výsledku

Závěrečná zpráva by měla obsahovat základ garancí, schéma hranice zkoušky, kalibrační záznamy, platné provozní intervaly, protokol událostí, odkazy na původní data, výpočtovou metodu, podrobnosti korekcí, rozpočet nejistoty a rozhodnutí o přejímce. Zdokumentujte odchylky i jejich schválené zohlednění, aby jiný kvalifikovaný posuzovatel mohl výsledek zopakovat.

Před podpisem přejímky sledujte jednu vykázanou hodnotu od původních měření přes energetickou bilanci a korekce na referenční podmínky až ke smluvnímu porovnání. Je-li tento řetězec úplný, zpráva poskytuje věrohodný podklad pro přejímku. Pokud se přeruší kvůli vynechanému toku, nejasné hranici měření výkonu nebo nevysvětlené korekci, vyřešte problém dříve, než se spolehnete na zdánlivou výkonovou rezervu.