NBT 10270-2019 地热发电机组性能验收试验规程.pdf
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本标准要求机组在规定的运行方 推荐的运行方式是膨胀机主调节阀全 方式。通过试验确定机组修正后净电功 净热效率或单位地热流体净发电量。
4.2.1在设计阶段,试验各方应对试验方法,保证值定义,测点与测量仪表的数量、位置与布置,以 及阀门与管道布置等达成一致。建议对一些重要的测量提供专用的连接设施,如传压管及仪表阀、法兰 和温度计套管等,以使仪表安装和验收试验可在不影响正常机组运行的情况下进行。 4.2.2为了满足本标准对测量不确定度的要求,应进行必要的试验前准备工作和采取必要的措施。在 设计阶段宜达成协议,主要内容包括: a)功率测量位置; b)主要流量测量装置的位置及其管道布置; c)确定所需隔离阀门的数量及其位置; d)关键测点上所需温度套管和压力接头的数量和位置的要求; e)关键测点上所需双重或多重仪表接头的数量及位置的要求; f)地热流体蒸汽品质(王度)的确定方法(如果适用)
计阶段宜达成协议市政工程施工组织设计,主要内容包括: a)功率测量位置; b)主要流量测量装置的位置及其管道布置; c)确定所需隔离阀门的数量及其位置; d)关键测点上所需温度套管和压力接头的数量和位置的要求; e)关键测点上所需双重或多重仪表接头的数量及位置的要求; f)地热流体蒸汽品质(干度)的确定方法(如果适用)
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参与试验各方在试验前应就如下事项 测量方法以及在限定必要修 正量下的运行方式、试验结果的修正方 比较的方法
4.4试验边界和测量参数
4. 4. 1试验边界
4.4.1.1试验边界确定了用于计算和修正试验结果所需测量的能量流。参与计算的所有 量流都应以其通过边界的点为参考来进行测量。在边界内的参数可不必测量,除非其用于确认运行条件 或用于计算试验边界处的参数。 4.4.1.2试验边界宜包括系统的所有设备,但是对具体的试验目的,可采取不同的试验边界。 4.4.1.3对一些特殊的试验,规定的试验边界应由试验各方共同确认。典型试验边界: a)通用地热发电机组试验边界,见图1; b)地热干蒸汽发电机组试验边界,见图2; c)地热闪蒸发电机组试验边界,见图3; d)地热双工质循环地热发电机组试验边界,见图4。 注:图中,用于计算和修正试验结果所需测量的能量流用实线表示。不参与试验结果的能量流用虚线表示
图1通用地热发电机组试验边界
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图3地热闪蒸发电机组试验边界
4.4.2主要测量参数及变量
4.4.2.1机组热耗量
图4地热双工质循环发电机组试验边界
在试验边界处测量地热流体的压力、温度(或干度)和流量,来确定地热发电机组热耗量,计算见 式(4)。如果有更好的测量点,且该测点处的流体参数与边界点上的相同,或如果可以精确地修正到 规定的试验边界点上,则也可将实际测量点布置在试验边界点的上游或下游,
4. 4. 2. 2净电功率
净电功率宜在试验边界上直接测量,或可通过测量发电机端的电功率再扣除辅助电功率得到。电气 参数的测量方法见5.7。
4. 4. 2. 3 冷端参数
冷端参数测量应根据试验系统的边界条件来确定: a)对于开式循环冷却系统,测量进入试验边界的循环水温度和流量; b)对于蒸发式和干式冷却系统,测量冷却系统进口处的空气参数(即大气压力、干球温度和湿球 温度,如适用); c)当试验边界不包括排热系统(凝汽器)时,测量膨胀机排汽压力,
4.5.1试验前应准备一个详细的试验计划,列出所有试验执行的项目,并给出详细的试验方案。试验 计划宜包括试验时间表、内容名称、试验团队的职责说明、试验方案和结果报告。 4.5.2应制定一个试验时间表。试验时间表宜包括:事件顺序、预期测试时间、通知试验人员、试验 隹备和执行,以及结果报告的准备。 4.5.3应确定负责试验的试验团队。试验团队宜包括:数据采集、采样和分析所需的测试人员,以及 支持试验准备和试验执行所需人员,例如供应商代表、用户、见证方和第三方检测机构人员等。根据试 验要求,指定执行试验的负责人。试验负责人负责与试验各方的协调和沟通。试验负责人还应准备好所 有试验活动的全部记录表。试验负责人与机组运行人员协调所需运行条件的设置
4.6.1.1应确认地热发电机组、换热器和凝汽器(若在保证值之列)都处于良好状况。还应确认换热 器、凝汽器、管道和阀门的泄漏均已消除。 4.6.1.2卖方应有机会检查机组状况,必要时也可由卖方自行进行测量。对发现的任何缺陷,均应予 以消除。 4.6.1.3机组的状况宜在试验前通过阀全开时的电功率检查性试验来确定。如果试验中发现与设计值 有较大的无法解释的差异,则可对膨胀机的主机进行检查和分析来确定缺陷的所在。
4.6.2.1对于双工质循环地热发电机组的性能试验,如果保证值包括蒸发器和预热器的性能,那么它 们应是清洁,而且系统经检测有良好的气密性。否则,卖方应在其标书中说明计算整体性能指标时采用 的换热器数量和配置、换热器的端差和各换热器之间的压降。有关各方就此类事项应达成一致。 4.6.2.2换热器的状况可通过打开水室或测量端差来检查。在有结垢的情况下,买方可要求卖方在验 收试验前予以清洗,或者试验各方也可商定一个合适的修正方法
.6.3.1如果保证值包括凝汽器的性能,而且是以冷却水流量和温度为条件时,则凝汽器应是清洁 而且系统经检测有良好的气密性。
3.1如果保证值包括凝汽器的性能,而且是以冷却水流量和温度为条件时,则凝汽器应是清洁, 系统经检测有良好的气密性。 .2凝汽器的状况可通过打开水室或测量端差来检查,在有结垢的情况下,买方可要求卖方在驱 前予以清洗,或者试验各方也可商定一个合适的修正方法,
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4. 6. 4系统的隔离
4.6.5进口滤网的清洁度
4. 6. 6测量设备的检查
应对所有测量设备的状况及其适用性进行检查,以确认测量仪表、安装位置及安装方式是否符合有 关要求,所有这些检查结果都应记录在试验报告中
4.7.1试验期间,机组的运行方式应与试验自标相一致,并作为修正方法的基础。修正系数以及修正 曲线的绘制受机组运行方式的影响。 4.7.2机组电功率保证值试验宜在调节阀全开条件下进行。如果保证值是在给定的调节阀开度下给出, 则试验宜在此给定的调节阀开度下进行
4.8.1试验工况的稳定
4.8.1.1所有试验开始之前应有一段稳定运行时间,其持续稳定时间由试验各方商定。 4.8.1.2凡是会影响到试验结果的任何条件,应在试验开始前尽量使其接近稳定,而且在整个试验过 程中保持在表2所规定的允许波动变化范围内
4.8.2试验工况的最大偏差与波动
除非试验各方另有协议,在任一试验过程中,运行工况的最大允许偏差与波动均不宜超过表 合的限值。
4.8.3试验的持续时间和读数频率
4.8.3.1试验所需的持续时间取决于运行工况的稳定程度和试验数据的采集频率。建议验收试验的持 续时间为1h,试验持续时间也可根据协议缩短,但不得少于45min。 4.8.3.2流量差压测量装置宜每半分钟读数一次。对输出电功率,如无积算式的功率表,读数间隔不 宜超过1min。主要压力和温度读数间隔不宜大于5min。在波动情况下,为了获得具有代表性的平均值, 尤其是流量计的读数,宜采用较短的读数间隔或较长的试验持续时间。
表2运行工况的最大允许偏差与波动
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4.8.4积算式仪表的读数
4.8.4.1流量差压测量装置宜每半分钟读数一次。对输出电功率,如无积算式的功率表,读数间隔不 宜超过1min。主要压力和温度读数间隔不宜大于5min。在波动情况下,为了获得具有代表性的平均值, 尤其是流量计的读数,宜采用较短的读数间隔或较长的试验持续时间。 4.8.4.2所有的积算式测量仪表都宜同时读数,有关的指示仪表也宜同时或接近同时读数。 4.8.4.3建议在试验过程中,以相等的时间间隔同时对所有的积算式仪表进行读数,若有需要,在试 验结束后,可进行试验一致性的检查,还可调整试验取值的时间范围。 4.8.4.4如果所有运行条件保持不变,所有观测值宜在预定的试验时间之前一段时间就开始记录,并 在预定试验结束时刻之后再延续记录一段时间。
4. 8. 5试验记录
4. 8. 6 初步计算
4.8.7试验的一致性
4.8.7.1正式验收试验宜进行重复试验,同一试验工况点的两次试验数据,当修正到相同的运行条件 下,若两次试验结果之间的差别大于0.5%,就应认为试验结果不一致。 4.8.7.2如果在某一试验或一系列试验的计算过程中发现了严重的不一致现象,除非另有协议,该试 验或一系列试验应全部或部分作废。 4.8.7.3如果对验收试验结果不满意,那么应给卖方提供机会进行设备改进,并由其出资重做验收试 验。如果协议的任一方有证据对试验结果有怀疑,也可要求重做试验。 4.8.7.4如果卖方由于其责任范围的原因,在验收试验后对机组做过改造,致使保证值可能不再在合 理的范围内,买方可要求重做验收试验。
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应在试验前进行不确定度的分析, 以确定期望的试验不确定度水平。试验后也应进行不确定度 角认试验有效。如果试验后的不确定度值大于所要求的最大允许值,则试验无效。
参数可分为主要参数或次要参数。主要参数用于计算试验结果,典型的主要参数有:地热发电机组 入口地热流体参数、电功率和排汽压力。次要参数主要用于确认所要求的试验条件是否满足。应根据具 体热力循环,由试验不确定度分析来确定主要参数测量的项目和测量仪表的精度等级
5. 1. 2 测量仪表
经过校准的试验专用仪表或永久安装的现场仪表都可以使用。如果使用永久安装的现场仪表 查整个仪表测量系统
5.1.3仪表验证和校准
主要参数应使用经校准的试验仪表进行测量。校准环境宜尽可能与试验期间仪表的工作环境 丁以通过将仪表安装在可调节的环境中。有些仪表可能需要试验后复校
5.2.2压力测量仪表
5.2.2.1推荐使用经校准的压力变送器。
动较均匀,只需要布置1个点来测量,否则,需要
5.2.2.2绝对压力变送器宜用于测量压力小于或等于大气压力的场合。绝对压力变送器也可用于测量 高于大气压力的场合。大气压力宜采用绝对压力变送器测量。 5.2.2.3表压变送器只可用于测量高于大气压力的场合。 5.2.2.4差压变送器主要用于测量由差压确定流量的场合。 5.2.2.5其他设备比如静重式压力计、试验用弹簧管压力表或水银压力计也可用于测量压力。但应明 确使用这些仪表的不确定度和校准要求。
5.2.3取压孔和传压管
2.3.1取压孔宜与管道内壁垂直。内孔口边缘应是尖锐直角且无毛刺,在至少2倍孔径长度 笔直且孔径不变。取压孔的内径宜在6mm~12mm
5.2.3.2除非仪表和取压口位于同一高度,否则连接管应连续倾斜向上或向下,避免形成水柱或汽柱。 如果仪表在取压点之上,可通过在取压点处设置密封环使传压管内充满水。但是对于低于大气压的测点, 仪表位于取压口上方时,应采取排气措施,避免凝结水聚积在取压管中产生静压头的情况。
5. 2. 4 大气压力
准确度的绝对压力变送器或者膜式压力表来测量
5.2.5排汽压力测量
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应测量膨胀机排汽口处的平均静压力。测量建议如下: a)可在凝汽器的任何平面选择测点,除非另有规定; b)如果各方同意,壁面取压也可使用; c)由于凝汽器布置或者其他原因而不能使用壁面取压时,可安装比如网笼探头或导流板等内部装 置。具体参见GB/T8117.1第5.5.3节; d)推荐在排汽环形面积中每1.5m设置一个测点。总数量最少2个,最多8个; e)如果使用均压管,应使用尺寸足够大的均压管以避免回流影响; f)推荐使用低量程绝压变送器来测量; g)不推荐使用测量温度来获得排汽压力的方法: h)传压管宜满足第5.2.3节的要求。注意保证传压管可以自排污,以免因传压管内少量积水而产 生误差。试验期间可使用可控的低流量空气吹扫装置来清除传压管中的积水。
5.2.6不确定度的要求
5.2.6.1主要压力测量仪表的系统不确定度应不大于0.3%。大气压力测量仪表的系统不确定度应不天 于0.1%。 5.2.6.2次要压力可使用任何类型的压力变送器或等效仪表来测量。
温度测点应布置在温度均匀分布且尽可能靠近相应压力测点下游的位置。不应将温度套管 动死区。对试验结果有直接影响的温度测点,应在测点附近的不同位置上进行多点测量,取平 流体的温度。
5.3.2温度测量仪表
3.2.1可使用热电阻、热电偶温度计作为温度测量仪表。 3.2.2对于较高温度和高准确度的温度测量,建议如下: a)采用经校准的热电阻连同校准过的数字电压表; b)采用经校准的精密级热电偶连同经校准的数字电压表。当要求高准确度测量时,建议采用连续 补偿导线。应准确测量冷端温度。如果可能,可使用冰以保持冷端温度恒定。
5.3.3不确定度的要求
5.3.3.1主要温度测量仪表的不确定度要求:当测量温度低于100℃时,仪表系统不确定度 0.3℃;当测量温度高于100℃时,仪表系统不确定度应不大于0.6℃。 5.3. 3.2次要温度测量仪表系统不确定度不宜大于 4.0℃.
5.4.1空气湿度测点
应在接近环境于球或湿球温度条件下进行测量,以确定空气中水分含量,并以此作为确定空气性
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5.4.2湿度测量仪表
推荐的湿度测量仪表有:相对湿度传感器、干湿球湿度计以及冷镜露点仪。
5.4.3不确定度的要求
表的系统不确定度不应
5.5.1流量测量装置
量装置包括:差压式流量计(孔板, 喷嘴和文丘里管,参见GB/T2624)、质量流量计(科里奥利流量计)、超声波流量计和机械式流量计 (涡轮和容积式流量计)。在选择最合适的流量测量装置时,应考虑经济性、应用性和不确定度等因素。 表3给出了不同流体类型的流量测量装置的使用建议,建议分为:推荐、可接受和不推荐。 5.5.1.2测量湿蒸汽流量和湿度,推荐采用示踪剂技术的测量方法(参见附录A)
表3不同流体类型的流量测量装置的使用建议
管径小于76.2mm的水流量测量,推荐使用涡轮或容积
5.5.2不确定度的要求
除非另外规定,主要流量测量装置的系统不确定度应不大于0.75%。
5.6.1如果地热蒸汽在量热计中产生可测出的过热度的条件下,可采用节流量热计测量湿蒸汽湿度。 否则,宜采用电加热量热计测量湿蒸汽湿度。如果管道中湿蒸汽水分含量不均匀,难以获得具有代表性 的样品,则需要采用其他测量方法,试验各方应达成一致。 5.6.2推荐采用示踪剂技术测量湿度的方法。一般考虑采用钠、锂、钾和盐作为示踪剂。放射性示 踪剂应采用半衰期较短的同位素,如24Na;非放射性示踪剂可选取LiOH、Cs2CO3、LiNO3等。示踪剂 浓度测量仪表采用质谱分析仪或原子吸收光谱仪,仪表测量精度为0.1μg/L。采用稀释法的示踪技术参 见附录A。
5.7.1电功率的测量
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功率表法,但推荐使用三功率表法测量 5.7.1.3采用电度表测量时,应按一定时间间隔(推荐至少每隔5min)读取电度表读数。任何情况 功率表都可用来代替电度表。便携或永久安装的仪表均可使用。单相或多相仪表或功率分析仪均可使用
5.7.1.4电气仪表的连接
电气仪表的连接要求如下: a)仪用互感器应接在尽可能靠近发电机出线端子上,而且处在电能进、出发电机回路的任何外部 连接的发电机侧; b)从仪表接出的各组导线编成辫子形状以消除电感应的影响,其长度至少1m。最好检查仪表导 线以及其他干扰源对整个表计布置区是否有干扰磁场: C 只要可能,互感器的校准应与试验时同样的仪器和导线阻抗下进行; d)选择电压回路中导线的横截面时,应考虑到导线的长度、电压互感器以及回路中保险丝电阻的 影响。
5.7.2.1宜采用试验专用的、合适规 表和导线的负载条件所用的变比和相角修正值,应由覆盖电流、电压试验值范围的公认的校准方法得到。 对于仪用互感器,除了试验仪表和导线外,不应有其他负载,否则,应证实其负载未超过允许值。 5.7.2.2当使用数字功率分析仪时,如果回路负载对全部试验都相同,则电流互感器和电压互感器负
5.7.3不确定的要求
3.1主要电压应使用系统不确定度不大于0.3%的电流互感器(计量型)测量。主要电流应使用 确定度不大于0.3%的电流互感器(计量型)测量。 3.2主要电功率应使用系统不确定度不大于0.2%的功率表测量。次要电功率应使用系统不确定 于0.5%的功率表测量
试验结果计算之前,应在整个读数期间选取一段时间段作为正式试验时间段,不能少于4.8 的试验持续时间。在选定的时间段内,运行工况与保证工况的参数偏差应满足表2的规定,所不 读数都应有效。
6.2.1仪表读数平均值的计算
在选定的时间段内,计算每一测量仪表读数的平均值,通常取算术平均值。对于流量测量装置的差 压读数,宜采用读数平方根的算术平均值
6.2.2平均值的修正和换算
由读数的平均值换算到所需单位的计算值时,应对仪表引起的所有影响进行修正,这些修
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a)仪表常数和零位修正; b)校准修正; c)仪表读数的基准值(如大气压力,环境温度); d)任何附加影响(如水柱)。
6.2.3测量数据的检查
6.2.3.1相容性检查
对测量数据如压力、温度和流量,在平均值计算之后应做一次彻底检查,检查有无严重的错误、不 符物理定律和总体不相容的现象。如果发现有重大偏差,其原因和范围又不明,则该次试验应全部或部 分重做。为了澄清事实,应做适当的附加测量。对那些明显不正确的仪表读数应予以删除。经试验有关 各方商定,这些数据可由其它仪表的读数代替,或用适当的计算或估算值代替,
6.2.3.2多重测量的数据处理
当同一参数由数台相互独立的仪表测得时,通常采用算术平均值
6.2.3.3泄漏检查
在试验前,应尽可能发现系统泄漏并将其消除。如果任何已发现的泄漏不能消除,其流量应测量或 者估算。凡引起工质损失的不明泄漏量,如果需要考虑,也应估计其流量及其泄漏地点
2.4工质的热力学特性
6.2.5性能保证值计算
地热发电机组性能指标应按保证值的定义(见3.3)进行计算。为了保持较小的修正量,在 中,运行工况应尽可能接近规定的保证工况。如果有任何运行工况偏离保证工况住宅楼标准规范范本,试验结果在与 比较之前应进行修正。
6.3.1.1修正公式
当试验工况偏离保证工况时,所有影响机组功率的试验边界参数都应修正。 修正后机组净电功率为:
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K2一地热流体入口温度的功率修正系数; K3一一地热流体入口干度的功率修正系数(对汽水两相地热流体); K4一一冷源参数的功率修正系数; Ks一辅助电功率的功率修正系数; K6—发电机功率因数的功率修正系数; K7一一地热流体不凝气体含量的功率修正系数。 如果运行方式影响机组功率,也应进行修正。如:当采用主调节阀全开工况的运行方式试验时,如 机组主调节阀未全开,则应对阀门开度偏离设计值进行修正
6.3.1.2修正系数说明
a)入口压力、入口温度和入口干度修正: 一如果地热流体是单相热水,只需要使用入口温度修正系数,则K,=1和K3=1。 一如果地热流体是过热蒸汽,需要使用入口压力和入口温度修正系数,则K3=1。 一如果地热流体是汽水两相流,或者使用入口压力和入口干度修正系数,则K2=1;或者使 用入口温度和入口干度修正系数,则K=1。 b)冷源参数修正: 一 如果冷却塔或空冷式凝汽器包含在试验边界内,则需对冷却塔或空冷式凝汽器进口空气 参数进行修正。对于干式冷却塔或空冷式凝汽器,进口空气修正参数是干球温度和大气 压力,这时冷源参数修正系数等于干球温度修正系数和大气压力修正系数的乘积。对于 湿式冷却塔,进口空气参数是湿球温度和大气压力钢结构标准规范范本,也可以使用湿度和干球温度代替湿 球温度,这时冷源参数修正系数等于湿球温度修正系数和大气压力修正系数的乘积。典 型机组试验边界和测点图见图5。 一如果冷却塔或空冷式凝汽器不包含在试验边界内,则根据测得的循环水温度和流量进行 修正,这时冷源参数修正系数等于循环水温度修正系数和循环水流量修正系数的乘积。 典型机组试验边界和测点图见图6。 如果凝汽器不包含在试验边界内,则根据测得的膨胀机排汽压力进行修正。典型机组试 验边界和测点图见图7。 c)辅助电功率的修正: 辅助电功率修正是针对在试验条件下的非设计辅助电功率的修正,用于补偿不规则、周期性、 间歇性或偏离设计的辅助电功率对结果的影响。 d)发电机功率因数的修正: 发电机的输出应修正到设计功率因数下。
6.3.2单位地热流体净发电量和机组净热功率的修正
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