วิธีตรวจสอบสมรรถนะของกังหันไอน้ำขนาด 100 MW ตามมาตรฐาน IEC 60953

กังหันไอน้ำขนาด 100 MW จะไม่ผ่านการทดสอบรับรองสมรรถนะเพียงเพราะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายกำลังได้ถึง 100 MW ผลที่ใช้ยืนยันได้คือสมรรถนะที่วัดได้ โดยปรับแก้ให้เป็นไปตามสภาวะอ้างอิงที่ตกลงกัน แล้วนำไปเปรียบเทียบกับค่ารับประกันตามสัญญา โดยใช้ขอบเขตการวัดและวิธีพิจารณาความไม่แน่นอนที่กำหนดไว้ สภาวะไอน้ำ ความดันไอเสีย อัตราการไหลของไอน้ำที่แยกออกไปใช้ และโหลดของอุปกรณ์ช่วย ล้วนส่งผลต่อความหมายของกำลังไฟฟ้าขาออกที่เท่ากันได้

IEC 60953 เป็นกรอบสำหรับการทดสอบรับรองสมรรถนะทางความร้อนของกังหันไอน้ำ ควรดำเนินการตามขั้นตอนการทดสอบที่ตกลงร่วมกัน โดยระบุส่วนและฉบับที่ใช้ เครื่องมือวัด สภาวะการทำงาน วิธีคำนวณ และเกณฑ์การยอมรับให้ชัดเจน รายงานการทดสอบสมรรถนะใช้สนับสนุนการรับรองตามสัญญา แต่เพียงอย่างเดียวไม่สามารถยืนยันความปลอดภัยโดยรวมของอุปกรณ์ หรือถือเป็นการรับรองผลิตภัณฑ์ทั่วไปได้

ตกลงให้ชัดเจนว่าการทดสอบต้องแสดงอะไร

เริ่มจากตารางค่ารับประกัน กำหนดให้ชัดเจนว่ากำลังขาออกที่รับประกันหมายถึงกำลังเพลาของกังหัน กำลังไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือกำลังสุทธิหลังหักการใช้พลังงานของอุปกรณ์ช่วยตามที่ระบุ ค่าที่อ่านได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและค่ารับประกันกำลังสุทธิของโรงไฟฟ้าใช้ขอบเขตต่างกัน การนำมาเปรียบเทียบกันโดยตรงจึงอาจทำให้ผลการผ่านคลาดเคลื่อน

กำหนดค่ารับประกันประสิทธิภาพให้รอบคอบเช่นเดียวกัน อัตราความร้อนของวัฏจักรกังหันสัมพันธ์พลังงานความร้อนที่ป้อนผ่านขอบเขตที่ตกลงกันกับพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ ส่วนอัตราความร้อนของโรงไฟฟ้าทั้งระบบอาจคำนวณจากพลังงานเชื้อเพลิงและรวมการสูญเสียของหม้อไอน้ำหรืออุปกรณ์อื่นในโรงไฟฟ้า ปริมาณทั้งสองนี้ใช้แทนกันไม่ได้

ข้อตกลงการทดสอบควรกำหนดเรื่องต่อไปนี้ให้เรียบร้อยก่อนติดตั้งเครื่องมือวัด:

• กำลังขาออกและอัตราความร้อนที่รับประกัน รวมถึงขอบเขตการวัด
• ความดันและอุณหภูมิไอน้ำอ้างอิง ความดันไอเสีย และสภาวะที่เกี่ยวข้องของไอน้ำที่แยกออกไปใช้หรือไอน้ำสำหรับกระบวนการผลิต
• การจัดวางวาล์ว รูปแบบการทำงาน และอุปกรณ์ที่รวมอยู่ในการทดสอบ
• ค่าความคลาดเคลื่อนในการทำงานที่ยอมรับได้ เกณฑ์การทรงตัวของสภาวะ และระยะเวลาการเดินเครื่องทดสอบที่ใช้ได้
• วิธีการปรับแก้ การประเมินความไม่แน่นอน และเกณฑ์การตัดสินตามสัญญา

เลือกข้อกำหนด IEC 60953 ที่ใช้ให้เหมาะกับรูปแบบของกังหัน วัตถุประสงค์ของการทดสอบ และความแม่นยำในการวัดที่ต้องการ พิกัด 100 MW เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะกำหนดวิธีทดสอบทั้งหมด กังหันแบบควบแน่นและกังหันแบบแยกไอน้ำเพื่อจ่ายไอน้ำให้กระบวนการผลิตต้องพิจารณาการไหลของพลังงานแตกต่างกัน

ทำให้ขอบเขตการวัดเห็นได้ชัดเจน

จัดทำแผนภาพขอบเขตการทดสอบ โดยแสดงการไหลที่มีนัยสำคัญทุกประเภทที่ผ่านเข้าออกขอบเขต ได้แก่ ไอน้ำหลัก ไอน้ำรีฮีตเย็นและไอน้ำรีฮีตร้อนหากมี ไอน้ำที่แยกออกไปใช้ น้ำป้อนหรือน้ำคอนเดนเสท น้ำระบาย ไอน้ำซีลเพลา และเส้นทางการรั่วไหลที่เกี่ยวข้อง ระบุตำแหน่งวัดพลังงานไฟฟ้าและโหลดของอุปกรณ์ช่วยที่นำมาหักออกจากกำลังขาออก

แผนภาพนี้ช่วยให้เห็นสิ่งที่อาจตกหล่นก่อนส่งผลต่อผลการทดสอบ ตัวอย่างเช่น น้ำระบายที่ไม่ได้วัดหรือการเปลี่ยนแปลงของปริมาณไอน้ำที่ส่งออกไปใช้ในกระบวนการผลิต อาจทำให้สมดุลความร้อนคลาดเคลื่อน แม้กำลังขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะดูคงที่ก็ตาม การไหลแต่ละประเภทที่เกี่ยวข้องต้องมีวิธีวัดหรือแนวทางจัดการที่จัดทำเป็นเอกสารและสอดคล้องกับขั้นตอนการทดสอบ

สำหรับโรงไฟฟ้าระบบผลิตไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม ให้แยกขอบเขตของกังหันไอน้ำออกจากระบบผลิตไฟฟ้าทั้งระบบ SINO-QNP จัดจำหน่ายกังหันไอน้ำและกังหันแก๊สGas Turbine แต่การตรวจยืนยันสมรรถนะยังคงขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และขอบเขตตามสัญญาแต่ละกรณี ห้ามถือว่าพลังงานเชื้อเพลิงที่ป้อนเข้ากังหันต้นทางเป็นพลังงานความร้อนขาเข้าของกังหันไอน้ำ โดยไม่คำนึงถึงระบบนำความร้อนกลับมาใช้ซึ่งอยู่ระหว่างกลาง

วัดปริมาณที่มีผลต่อผลลัพธ์

เครื่องมือวัดต้องเหมาะกับการทดสอบรับรองสมรรถนะตลอดช่วงการทำงานจริงของเครื่องมือ ทรานสมิตเตอร์ที่ใช้งานได้เพียงพอสำหรับการควบคุมโรงงาน อาจมีความแม่นยำไม่เพียงพอ ติดตั้งในตำแหน่งที่ไม่เหมาะสม หรือมีเส้นทางการประมวลผลสัญญาณที่ไม่มีเอกสารกำกับสำหรับการทดสอบ

จัดเก็บบันทึกการสอบเทียบที่สอบกลับได้สำหรับระบบวัดทั้งหมด สำหรับกำลังไฟฟ้า ให้รวมอัตราส่วนและความคลาดเคลื่อนของเฟสที่เกี่ยวข้องของหม้อแปลงเครื่องมือวัด ไม่ใช่พิจารณาเฉพาะมิเตอร์วัดกำลังไฟฟ้า สำหรับการวัดความดัน ให้พิจารณาผลจากระดับความสูงและคอลัมน์ของเหลวเมื่อเกี่ยวข้อง

การวัดอัตราการไหลควรได้รับการตรวจสอบเป็นพิเศษ อุปกรณ์วัดความดันแตกต่างขึ้นอยู่กับรูปแบบการติดตั้ง คุณสมบัติของของไหล และสภาวะการทำงาน หากใช้อัตราการไหลของน้ำป้อนหรือน้ำคอนเดนเสทเพื่อคำนวณอัตราการไหลของไอน้ำเข้ากังหัน ให้คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณสะสม ทางเบี่ยง การรั่วไหล และกระแสการไหลเชื่อมต่ออื่น ๆ ตามสมดุลที่ตกลงกัน

ซิงโครไนซ์เวลาของข้อมูลการวัด การนำข้อมูลกำลังไฟฟ้าจากช่วงเวลาหนึ่งมารวมกับข้อมูลอัตราการไหลของไอน้ำจากอีกช่วงเวลาหนึ่ง อาจทำให้อัตราความร้อนดูสมเหตุสมผลแต่ไม่ถูกต้อง เก็บรักษาค่าที่วัดได้ดิบไว้เพื่อให้ผู้ตรวจสอบสามารถสอบกลับค่าเฉลี่ยแต่ละค่าที่รายงานไปยังแหล่งข้อมูลได้

เดินเครื่องทดสอบภายใต้สภาวะที่คงที่และปลอดภัย

ปรับเครื่องให้เป็นไปตามรูปแบบการทำงานที่กำหนดและรอให้สภาวะทางความร้อนคงที่ กำลังขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่คงที่เป็นเพียงหนึ่งในตัวชี้วัดเท่านั้น อุณหภูมิไอน้ำ ความดันไอเสีย ความต้องการไอน้ำที่แยกออกไปใช้ สภาวะน้ำป้อน และระดับของถังที่เกี่ยวข้อง ต้องเป็นไปตามเกณฑ์ความคงที่ที่ตกลงกันด้วย

หลีกเลี่ยงการเป่าเขม่า การเดินเครื่องผ่านทางเบี่ยง การสับเปลี่ยนอุปกรณ์ หรือเหตุรบกวนอื่น ๆ ในช่วงเวลาวัดที่ใช้ได้ หากเหตุการณ์เหล่านี้ส่งผลต่อขอบเขตการทดสอบ บันทึกเหตุการณ์ระหว่างการทำงานและใช้กฎที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในการตัดข้อมูลช่วงที่ได้รับผลกระทบหรือทดสอบซ้ำ การเลือกเฉพาะช่วงเวลาที่ให้ผลดีหลังจากตรวจดูผลแล้ว จะบั่นทอนความน่าเชื่อถือของการตัดสินรับรอง

คงระบบป้องกันกังหันให้ทำงานอยู่เสมอ ระบบป้องกันความเร็วรอบเกิน การเฝ้าติดตามการสั่นสะเทือน ระบบป้องกันด้านการหล่อลื่น และข้อจำกัดการทำงาน ยังคงจำเป็นตลอดการทดสอบ วัตถุประสงค์ของการทดสอบไม่ใช่เหตุผลให้เกินขีดจำกัดด้านอุณหภูมิ ความดัน การสั่นสะเทือน หรือไอเสีย

การติดตั้งเครื่องมือวัดชั่วคราวก็ต้องมีการควบคุมเช่นกัน จุดต่อไอน้ำร้อน จุดต่อวัดความดัน วงจรวัดกำลังไฟฟ้า และการทำงานใกล้อุปกรณ์หมุน ต้องมีการแยกอุปกรณ์และขั้นตอนการทำงานที่เหมาะสม กำหนดผู้มีอำนาจสั่งหยุดการทดสอบ สภาวะที่ต้องระงับการทดสอบ และวิธีนำเครื่องกลับสู่การทำงานปกติ

คำนวณอัตราความร้อนและใช้การปรับแก้ที่มีเหตุผลรองรับ

คำนวณพลังงานความร้อนขาเข้าตามสมดุลมวลและพลังงานที่ตกลงกัน และใช้วิธีคำนวณคุณสมบัติไอน้ำอย่างสอดคล้องกัน สำหรับขอบเขตอย่างง่ายที่ไม่มีการรีฮีต โดยทั่วไปจะคำนวณจากอัตราการไหลของไอน้ำคูณด้วยผลต่างเอนทัลปีระหว่างไอน้ำขาเข้าที่ระบุและน้ำขากลับ ส่วนกรณีมีรีฮีต การแยกไอน้ำออกไปใช้ และไอน้ำขาเข้าหลายทาง ต้องคำนวณแยกเป็นแต่ละองค์ประกอบ

แสดงอัตราความร้อนอย่างสอดคล้องกัน หากพลังงานความร้อนขาเข้าและกำลังไฟฟ้าขาออกมีหน่วยเป็น kW ทั้งคู่ อัตราความร้อนในหน่วย kJ/kWh เท่ากับ 3,600 × พลังงานความร้อนขาเข้า ÷ กำลังไฟฟ้าขาออก การคำนวณไม่ซับซ้อน แต่การกำหนดขอบเขตของพลังงานความร้อนขาเข้าและกำลังขาออกให้ถูกต้องเป็นงานที่ท้าทายกว่า

ปรับแก้สมรรถนะที่วัดได้ให้เป็นไปตามสภาวะอ้างอิงของสัญญา โดยใช้เส้นโค้งการปรับแก้หรือวิธีคำนวณที่ตกลงกัน โดยทั่วไปต้องพิจารณาสภาวะไอน้ำหลักและความดันไอเสีย ส่วนการปรับแก้เพิ่มเติมขึ้นอยู่กับรูปแบบของกังหันและค่ารับประกัน

ปรับแก้เฉพาะภายในช่วงที่กำหนดไว้ และบันทึกทิศทางกับขนาดของการปรับแก้ การปรับแก้ขนาดใหญ่เป็นสัญญาณว่าจุดทำงานอาจไม่เหมาะสำหรับการเปรียบเทียบที่มีเหตุผลรองรับ การปรับแก้ไม่สามารถทดแทนข้อมูลการวัดที่ขาดหาย การทำงานที่ไม่คงที่ หรือขอบเขตที่ไม่ถูกต้องได้

ใช้ความไม่แน่นอนเพื่อให้การตัดสินรับรองมีเหตุผลรองรับ

จัดทำงบประมาณความไม่แน่นอนที่ครอบคลุมค่าขาเข้าที่วัดได้และผลกระทบต่อผลลัพธ์ที่คำนวณได้ รวมผลจากการสอบเทียบ ผลกระทบจากการติดตั้ง การเก็บข้อมูล ความสามารถในการทำซ้ำ และองค์ประกอบการคำนวณที่เกี่ยวข้อง หากเหมาะสม ให้คำนึงถึงความคลาดเคลื่อนที่สัมพันธ์กัน แทนที่จะถือว่าค่าขาเข้าทุกรายการเป็นอิสระต่อกัน

หากผลอยู่ใกล้ค่ารับประกัน ต้องตกลงเกณฑ์การตัดสินก่อนเริ่มทดสอบ ความไม่แน่นอนในการวัดไม่ใช่ส่วนเผื่อที่สามารถนำไปบวกกับกำลังขาออกหรือลบออกจากอัตราความร้อนได้โดยอัตโนมัติ การรับรองจะใช้ค่าที่ปรับแก้แล้วโดยตรงหรือใช้วิธีพิจารณาอื่นที่ตกลงกัน ขึ้นอยู่กับสัญญาและข้อกำหนดการทดสอบที่ใช้บังคับ

หากผลยังสรุปไม่ได้ภายใต้เกณฑ์ดังกล่าว ให้ระบุการวัดที่ส่งผลต่อความไม่แน่นอนมากที่สุด การปรับปรุงการวัดอัตราการไหลที่มีผลอย่างมาก หรือแก้ปัญหาการตรวจวัดความดันไอเสีย อาจให้ประโยชน์มากกว่าการทดสอบซ้ำโดยใช้เครื่องมือวัดชุดเดิม

ปิดการรับรองด้วยบันทึกที่ตรวจสอบและทำซ้ำได้

รายงานฉบับสุดท้ายควรประกอบด้วยหลักเกณฑ์ของค่ารับประกัน แผนภาพขอบเขตการทดสอบ บันทึกการสอบเทียบ ช่วงเวลาการทำงานที่ใช้ได้ บันทึกเหตุการณ์ แหล่งอ้างอิงข้อมูลดิบ วิธีคำนวณ รายละเอียดการปรับแก้ งบประมาณความไม่แน่นอน และผลการตัดสินรับรอง จัดทำเอกสารบันทึกข้อเบี่ยงเบนและวิธีจัดการที่ได้รับอนุมัติ เพื่อให้ผู้ตรวจสอบที่มีคุณสมบัติรายอื่นสามารถทำซ้ำผลได้

ก่อนลงนามรับรอง ให้ตรวจสอบตัวเลขที่รายงานหนึ่งค่า โดยสอบกลับจากข้อมูลการวัดต้นฉบับ ผ่านสมดุลพลังงาน การปรับแก้ตามสภาวะอ้างอิง และการเปรียบเทียบตามสัญญา หากตรวจสอบย้อนกลับได้ครบถ้วน รายงานจะเป็นหลักฐานที่น่าเชื่อถือสำหรับการรับรอง หากมีจุดขาดตอนจากการไหลที่ตกหล่น ขอบเขตการวัดกำลังไฟฟ้าที่ไม่ชัดเจน หรือการปรับแก้ที่ไม่มีคำอธิบาย ควรแก้ไขปัญหานั้นก่อนนำส่วนต่างสมรรถนะที่ดูเหมือนผ่านเกณฑ์มาใช้อ้างอิง