中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司
前言
燃气-蒸汽联合循环机组的运用解决了化石能源消耗快的弊端，这种工作模式热效率较高，污染物较少，占地和耗水量也少，是近些年来最常见的发热模式。但是该机组在工作过程中也会受到其他如气压、温度、机组负荷等的影响，因此在进行联合机组性能测试的时候必须要确保其他因素控制在一定的范围之内，这样测量出的性能结果才准确，从而根据不同条件下的实验结果来得到联合机组的性能，发现最佳运行状态。
1、燃气-蒸汽汽轮机联合循环机组
蒸汽-燃气联合循环机组是把蒸汽轮机循环以及燃气轮机循环综合在一起的动力装置，它的工作模式是通过气体动力循环和蒸汽动力循环来完成工作，气体动力循环通过压气机将空气压进燃烧室，空气与燃烧室内的燃料进行燃烧，使温度升高，气体进行膨胀，烟气在膨胀的过程会做功，便将热能转换成机械能推动燃气轮机进行发电，而做完功的烟气温度还很高，会进入到余热锅炉进行热能的回收，加大蒸汽的压强和温度，使蒸汽再做功，并把能量转换成机械能进行发电，就完成了整个燃气-蒸汽联合循环。如果仅仅是采用提高初温的办法来提高蒸汽轮机循环的效率时，受到金属材料的限制，使初温难以继续提高，而蒸汽轮机的循环终参数较低，燃气轮机循环的初参数却较高，所以蒸汽-燃气联合循环机组利用燃气轮机循环有较高初温及蒸汽轮机循环有较低终参数的优点来提高整个循环的热效率，这也是该运行方法的优点。
2、燃气-蒸汽汽轮机联合循环机组性能测试实验影响参数
2.1压气机进气温度
压气机进口的温度会对联合循环机组出力会有很大影响，一般在进行实验之前会对温度设定固定值，而在一般情况下气温每变化1℃就会对机组出力造成0.4%-0.6%的影响，因此要提高进口温度的测量精度使，误差需控制在0.1℃左右，而温度变化会受阳光照射、风速、风向等环境影响较大，为尽可能确保温度变化最小，要在温差较小的地方进行测量，以保证测量准确性。
2.2温度造成的影响
为研究方便，分别选取某项目所在地温度为15oC和38.7oC作为压气机进气的初始温度，采用加热压气机进气逐渐提高进气温度，通过建模分析温度上升对联合循环效率的影响，得到的温度变化对联合循环效率的影响的关系曲线如图1和图2所示:
部分负荷时压气机初始进气温度越低，采用进气加热对机组的效率提升越明显(见图1和图2)，但当进气温度升至50oC时，机组效率的提升将出现拐点(见图2所示。
2.3汽水损失
在联合机组运行时，汽水损失会直接影响机组出力，汽水的有效量化，能有效控制实验进程，虽然实验前会对机组进行热力隔离处理，但是依旧无法实现零泄露，同时有些厂家供货也无法满足要求，因此在实验室需要我们视情况而定，当汽水损失为凝结水流量的0.1%以内，可以不计汽水损失状况，汽水损失为0.2%-0.5%时，扣除0.1%后再进行汽水损失修正，当汽水损失超过0.5%时，除非实验对汽水损失达成一致的意见，否则要关闭程序。
3、性能试验过程
3.1测试对象
在实验前选定联合发电机组，确定余热锅炉，保证所有测试设备的型号和规格相同。本文就以三压、再热、卧式、无补燃、自然循环燃机余热锅炉为实验对象，其他辅机统一由国内配套生产，余热锅炉不设置其他旁通烟道，汽轮机中高压转子和低压转子采用SSS离合器联接，并在其他条件稳定的情况下进行测试。
3.2测试前准备
在进行燃气-蒸汽汽轮机联合循环机组性能测试之前应该进行一些工作的准备，以便于后续工作中的检测。首先是基本环境的准备，要保证要测试的设备处于的外界环境相同或者相近，要求环境温度要求保证在15℃，大气压力、大气湿度在进行实验时都固定不变，其次是压气机进口空滤压损相近，燃气轮近期系统的降压基准、燃机排气系统降压基准不变，燃料采用天然气，最后是余热锅炉入口烟温、烟气流量相同，凝气管冷却水温保证20℃，确保压气机脏污情况相近，其他辅助系统及运行情况不变。要满足这些要求对技术人员的要求较高，需要技术人员责任心较高，确保实验状态一致。
3.3实验内容及数据采集
为了能更好的了解性能变化的状态，需要对检查设备的数据进行采集记录，以便更好了解性能变化情况。当机组在满负荷状态运行稳定以后，以小时为单位，以秒为记录时间间隔，统计一小时内的数据值，最后形成一组数据对对比值，根据统计数据进行比对。
4、联合机组性能测试模式分析
4.1背压模式下性能测试
首先是二拖一模式，即由一台蒸汽机和两台余热锅炉组成，背压模式以热定电，实验时通过改变燃机负荷调整供热量。在背压模式下，供热蒸汽量是余热锅炉产生的高、中、低压蒸汽之和，经过实验可以看出来，二拖一模式随着机组群负荷增加，供热量也随之增加，在不考虑环境温度、设备老化等情况下，余热锅炉的产汽量和燃气轮机负荷存在一定关系。其次是一拖一模式，需要先将其中一台燃机进行解汽，其余热锅炉产生的高、中、低压蒸汽走旁路，另一台燃机拖动汽轮机运行，经过实验得出，随着机组负荷的增加，供热量也会随之增加，但是在这个工程中会受到温度变化的影响，它会随着温度的升高，供热量和供热蒸汽量会加大。但是当燃机负荷功率在设计负荷功率的50%以下时，燃机热效率下降是最快的，热效率仅仅只是设计效率的三分之二。
4.2抽凝模式下供热性能
虽然燃机在100%和50%负荷时联合循环机组进行了背压工况切换实验，但是并没有在抽凝模式下进行供热性能实验。首先以数学模型进行实验，以背压模式实验状况得到的数据进行状况切换，从而建立抽凝模式下机组群负荷、供热量的数学模式，并得出二拖一、一拖一模式的供热性能。最后通过比对可以看出，当燃机负荷率不变时，随着供热量的增加机组群负荷时逐渐降低的，在抽凝状态下，为了保证有足够的蒸汽带走低压缸中的鼓风损失，低压缸中会存在最小的蒸汽流量，这个时候便是抽凝状态下的最大供热状态，机组的负荷最低。当供热量一定，燃机负荷率下降时，机组群的负荷率也会随之而将，这个时候机组便存在最大和最小功率。随着供热量的增加，最大功率和最小功率相差会越来越小，而这个时候联合循环机组的调峰性能最差。
结语
通过以上实验可以看出，在不同运行模式下，机组负荷和供热能力是不同的，但是负荷率与机组的供热能力却有着直接的关系，因此在进行联合机组运行时，要根据使用状态来调节最佳的使用状态，使机组产生最大的功率。
参考文献：
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