GB/T 40821-2021 太阳能热发电站换热系统检测规范

　　ICS 27 . 160 CCS F 12

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40821—2021

　　太阳能热发电站换热系统检测规范 Testspecificationforheatexchangesystem ofsolarthermalpowerplant

　　2021-10-1 1 发布 2022-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40821—202 1

　　GB/T 40821—202 1

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国电力企业联合会提出。

　　本文件由全国太阳能光热发电标准化技术委员会(SAC/TC 565)归口 。

　　本文件起草单位：机械工业北京电工技术经济研究所、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、哈尔滨电气集团有限公司、中国电器工业协会、中国能源建设集团规划设计有限公司、中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、中国能源建设集团有限公司工程研究院、内蒙古电力勘测设计院有限责任公司、常州龙腾光热科技股份有限公司、中国长江三峡集团有限公司、东方电气集团东方锅炉股份有限公司、杭州锅炉集团股份有限公司、浙江大学。

　　本文件起草人：果岩、唐卉、刘学、董爱华、许粲羚、侯垚、徐志强、苑晔、郑冠捷、寇建玉、宋江文、窦怀新、王小春、卢智恒、尹显俊、张学礼、李有霞、布仁、许志贵、李凤梅、周昊、张小波、刘可亮、罗飞、朱义凡。

　　GB/T 40821—202 1

　　太阳能热发电站换热系统检测规范

　　1 范围

　　本文件规定了太阳能热发电站换热系统的性能测试通用方法。

　　本文件适用于导热油或熔融盐作为传热介质的蒸汽发生系统，熔融盐作为储热介质的油盐换热系统。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2624(所有部分) 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量

　　GB/T 12145 火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量

　　GB/T 14416 锅炉蒸汽的采样方法

　　DL/T 5182 火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　输入热功率 thermalpowerinput

　　单位时间内输入到换热系统边界所有热量的总和。

　　3.2

　　输出热功率 thermalpoweroutput

　　单位时间内从换热系统边界输出的热量总和。

　　3.3

　　额定蒸发量 ratedevaporation

　　蒸汽发生系统在汽轮机额定工况设计参数下所产生的蒸发量。

　　3.4

　　最大连续蒸发量 maximum continuousevaporation

　　蒸汽发生系统在汽轮机阀门全开工况参数下所产生的最大蒸发量。

　　3.5

　　热效率 thermalefficiency

　　输出热功率与输入热功率之比。

　　4 试验项目和要求

　　4 . 1 试验项目

　　换热系统的试验项 目：

　　GB/T 40821—202 1

　　a) 蒸发量;

　　b) 热效率;

　　c) 汽水系统质量流量、进出口温度、压降;

　　d) 导热油和熔融盐系统质量流量、进出口温度、压降;

　　e) 蒸汽品质。

　　4 . 2 换热系统流程及主要测点布置

　　太阳能热发电站换热系统流程及主要测点布置示意图，具体详见附录 A 中图 A. 1~图 A. 5 。

　　4 . 3 试验大纲

　　试验大纲至少应包括以下内容：

　　a) 试验目的;

　　b) 试验系统的基本情况;

　　c) 试验条件和要求;

　　d) 试验内容;

　　e) 测试项 目 、仪器设备、测点布置及测试方法;

　　f) 试验数据的处理原则;

　　g) 试验人员及组织;

　　h) 试验日程及计划;

　　i) 试验安全事项。

　　4 . 4 试验条件

　　4 . 4 . 1 总则

　　在进行换热系统试验时，宜尽量使试验工况参数接近换热系统的设计工况。

　　4 . 4 . 2 环境条件

　　环境条件至少应包括以下内容：

　　a) 当地大气压;

　　b) 环境温度;

　　c) 环境相对湿度。

　　4 . 4 . 3 数据采集

　　4 . 4 . 3 . 1 正常运行工况试验测试时间应不小于 2 h。

　　4 . 4 . 3 . 2 参数测量时间间隔见表 1 。

　　表 1 参数测量时间间隔

　　GB/T 40821—202 1

　　4 . 4 . 4 系统稳定时间

　　试验前，3 日 内换热系统未发生异常情况。 测量前，换热系统在试验条件下，稳定运行的时间应不

　　少于 2 h。

　　4 . 4 . 5 系统蒸汽参数

　　测试过程中，系统蒸汽参数的最大允许波动范围见表 2 。

　　表 2 蒸汽参数的最大允许波动范围

　　4 . 5 试验记录

　　4 . 5 . 1 换热系统的运行状况与规定条件的任何偏离、试验期间的调整以及试验数据，均应做好记录，并注明发生的时间和见证人。

　　4 . 5 . 2 试验记录至少应包括下列项 目：

　　a) 试验名称;

　　b ) 工况编号：

　　c) 试验日期;

　　d) 试验开始与结束时间;

　　e) 测量时间、内容与数据;

　　f) 测量仪器;

　　g) 记录人、计算人及负责人。

　　4 . 6 数据的处理

　　在整理试验结果时，如果发现记录到的数据中有严重异常，应考虑将此试验工况剔除;如果受影响的部分是在试验的开头或结尾，且扣除异常情况后的有效测试时间符合 4 . 4 . 3 . 1 的要求，则可舍弃异常部分的数据;如有必要，应重做该试验工况。

　　凡出现下列情况之一时，该试验工况应作废：

　　a) 蒸发量或蒸汽参数波动超出试验规定的范围;

　　b ) 某一个主要测量项目的试验数据有 1/3 以上出现异常或矛盾。

　　5 测量内容及仪表

　　5 . 1 测量内容

　　主要测量内容见表 3 。

　　GB/T 40821—202 1

　　表 3 主要测量内容

　　5 . 2 测量仪表的选择

　　5 . 2 . 1 试验主要测量项目所用仪表为专用仪表。

　　5 . 2 . 2 测量仪表应在检定或校准合格期内。

　　5 . 2 . 3 运行表计的测点位置合适、达到测量要求的精度等级时，在不影响正常运行条件下，可以作为试验用仪表。

　　5 . 2 . 4 测量仪表可在试验后进行复校，如发现异常则应对所测数据进行修正或舍弃。

　　5 . 2 . 5 经试验各方协商同意，也可使用未包含在本文件规定范围的仪表。

　　5 . 2 . 6 主要测量仪表的最大允许误差见表 4 。

　　GB/T 40821—202 1

　　表 4 主要测量仪表的最大允许误差

　　6 测量方法

　　6 . 1 流量测量

　　流量可使用标准孔板、喷嘴流量计或其他流量计进行测量：

　　a) 用标准孔板或喷嘴流量计测量时，其测量方法应符合 GB/T 2624(所有部分)的规定;

　　b) 用其他流量计应按其相应说明进行操作。

　　6 . 2 温度测量

　　6 . 2 . 1 应根据不同的被测对象、温度范围选用适当量程的测温仪表，测量误差符合 5 . 2 . 6 的要求。

　　6 . 2 . 2 温度测量仪表不应安装在流动死角或者是紧靠汇流点的下游，应安装在能准确测量试验进、出口温度的位置。

　　6 . 2 . 3 温度测点应靠近相应的压力测点。

　　6 . 2 . 4 温度测量应选择速度与温度分布均匀的管道截面。

　　6 . 2 . 5 应采取必要措施，防止温度测量仪表因受传导、对流和辐射影响致测量数据失真。

　　6 . 2 . 6 测量管道内的蒸汽和给水温度时，应采用插入式套管，套管插入深度应达到 1/3 管内径，并远离束状流区域。

　　6 . 2 . 7 温度数据应符合项目合同、技术协议等文件规定，允许误差应符合表 4 规定。

　　6 . 2 . 8 就地设备安装、管路设计应符合 DL/T 5182 的规定。

　　6 . 3 压力和压差测量

　　6 . 3 . 1 压力和压差测量可采用单圈弹簧管压力表、U 型管压力计、电子式微压计、膜式压力计、压力和差压变送器。

　　6 . 3 . 2 压力计的最小分度应满足试验精度和对压力波动观察的要求。

　　6 . 3 . 3 选择压力计时，应使被测压力值处于其满刻度范围的 1/2~3/4 区段内。

　　6 . 3 . 4 应对取压点和测量仪器之间的高度差进行修正。

　　6 . 3 . 5 压力测点尽量靠近相应设备进、出口，压力计应装设在不受高温、冰冻和振动干扰的部位。

　　6 . 3 . 6 压力数据应符合项目合同、技术协议等文件规定，允许误差应符合表 4 规定。

　　6 . 3 . 7 测量仪表就地设备安装、管路设计应符合 DL/T 5182 的规定。

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　　7 系统性能检测试验

　　7 . 1 额定蒸发量

　　7 . 1 . 1 试验记录和测量内容(适用于导热油作为传热流体)：

　　a) 蒸汽压力和温度;

　　b) 给水流量、压力和温度;

　　c) 蒸汽品质;

　　d) 减温水流量;

　　e) 导热油流量、压力和温度;

　　f) 熔融盐流量、压力和温度。

　　注：试验开始直至结束，各参数应保持一致和稳定。

　　7 . 1 . 2 试验记录和测量内容(适用于熔融盐作为传热流体)：

　　a) 蒸汽压力和温度;

　　b) 给水流量、压力和温度;

　　c) 蒸汽品质;

　　d) 减温水流量;

　　e) 熔融盐流量、压力和温度。

　　注：试验开始直至结束，各参数应保持一致和稳定。

　　7 . 2 最大连续蒸发量

　　需要时，测量蒸汽发生系统的最大连续蒸发量，来衡量系统的最大连续出力能力。

　　7 . 3 汽水系统压降

　　汽水系统压降为其进、出 口静压差，可用差压计直接测量，也可同时测量进、出 口静压，按式(1)计算：

　　Δfi= fiin - fiout ……………………( 1 )

　　式中：

　　Δfi —汽水系统压降，单位为兆帕(MPa) ;

　　fiin —汽水系统进口静压力，单位为兆帕(MPa) ;

　　fiout —汽水系统出口静压力，单位为兆帕(MPa)。

　　注：对于系统液柱重位压差的修正，由试验单位自行考虑。

　　7 . 4 熔融盐系统压降

　　熔融盐系统压降为其进、出口静压差，可用差压计直接测量，也可同时测量进、出口静压，按式(2)计算：

　　Δfim = fimin - fimout ……………………( 2 )

　　式中：

　　Δfim —熔融盐系统压降，单位为兆帕(MPa) ;

　　fimin —熔融盐进口静压力，单位为兆帕(MPa) ;

　　fimout —熔融盐出口静压力，单位为兆帕(MPa)。

　　注：对于系统液柱重位压差的修正，由试验单位自行考虑。

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　　7 . 5 导热油系统压降

　　导热油系统压降为其进、出口静压差，可用差压计直接测量，也可同时测量进、出口静压，按式(3)计算：

　　Δ狆h = 狆hin - 狆hout ……………………( 3 )

　　式中：

　　Δ狆h —导热油系统压降，单位为兆帕(MPa) ;

　　狆hin —导热油进口静压力，单位为兆帕(MPa) ;

　　狆hout —导热油出口静压力，单位为兆帕(MPa)。

　　注：对于系统液柱重位压差的修正，由试验单位自行考虑。

　　7 . 6 蒸汽品质

　　7 . 6 . 1 试验要求

　　7 . 6 . 1 . 1 蒸汽品质试验应与蒸发量试验同步进行。

　　7 . 6 . 1 . 2 监测给水和汽包饱和水的品质在保证给水、汽包饱和水品质合格的前提下，进行蒸汽品质试验。

　　7 . 6 . 1 . 3 当水循环系统或汽水分离系统改变、变负荷过程中导致汽包水位严重波动、给水品质发生改变、过热器或汽轮机通流部分严重积盐时，应测量蒸汽品质。

　　7 . 6 . 2 测量方法

　　7 . 6 . 2 . 1 饱和蒸汽湿度可采用氯离子浓度滴定法、钠离子浓度计或电导率仪法测定，每次测定时水试样和蒸汽试样的温度应相同。

　　7 . 6 . 2 . 2 过热蒸汽含盐量采用钠离子浓度计测量。

　　7 . 6 . 2 . 3 汽、水样品的采集及分析方法见 GB/T 14416 的有关规定。

　　7 . 6 . 3 蒸汽与水取样点选择

　　7 . 6 . 3 . 1 蒸汽取样点宜安装在系统主汽阀后垂直的直管段处，在条件不允许时，也可安装在水平直管段处，此时取样管应垂直安装，并向下引出蒸汽。

　　7 . 6 . 3 . 2 水的取样点应在水位计下方或汽包定期排污管处。

　　7 . 6 . 3 . 3 蒸汽与水取样都应经过冷却器冷却后引出。

　　7 . 6 . 4 合格判定

　　给水、汽包饱和水以及蒸汽质量标准应满足 GB/T 12145 的相关要求。

　　7 . 7 热效率

　　7 . 7 . 1 换热系统热效率计算可采用输入-输出热量法和热损失法(也称正平衡法和反平衡法)。本文件只规定了输入-输出热量法，计算方法按 7 . 7 . 2、7 . 7 . 3 。

　　7 . 7 . 2 导热油作为热侧流体时的热效率按式(4)计算：

　　……………………( 4 )

　　式中：

　　ηd —热效率，% ;

　　wdin —导热油输入热功率，单位为千瓦(kW) ;

　　GB/T 40821—202 1

　　Wdout —输出热功率，单位为千瓦(kW) ,包括：

　　a) 过热蒸汽热功率;

　　b ) 再热蒸汽热功率;

　　c) 辅助用汽热功率;

　　d) 排污水热功率;

　　e) 熔融盐热功率(仅适用于油盐换热系统储热工况)。

　　7 . 7 . 3 熔融盐作为热侧流体时的热效率按式(5)计算：

　　……………………( 5 )

　　式中：

　　ηm —热效率，% ;

　　Wmin —熔融盐输入热功率，单位为千瓦(kW) ;

　　Wmout—输出热功率，单位为千瓦(kW) ,包括：

　　a) 过热蒸汽热功率;

　　b ) 再热蒸汽热功率;

　　c) 辅助用汽热功率;

　　d) 排污水热功率;

　　e) 导热油热功率(仅适用于油盐换热系统放热工况)。

　　7 . 8 热流量

　　7 . 8 . 1 水/蒸汽热流量的计算按式(6)计算：

　　Q=G(H out - H in ) ……………………( 6 )

　　式中：

　　Q —水/蒸汽热流量，单位为千瓦(kW) ;

　　G —水/蒸汽质量流量，单位为千克每秒(kg/s) ;

　　Hin —水/蒸汽入口烙值，单位为千焦每千克(kJ/kg) ;

　　Hout —水/蒸汽出口烙值，单位为千焦每千克(kJ/kg) 。

　　注：计算公式介质参数应为同一介质。

　　7 . 8 . 2 熔融盐/导热油热流量的计算按式(7)或式(8) :

　　式中：

　　Q —热流量，单位为千瓦(kW) ;

　　G —质量流量，单位为千克每秒(kg/s) ;

　　Hhin —热侧入口烙值，单位为千焦每千克(kJ/kg) ;

　　H hou— 热侧出口烙值，单位为千焦每千克(kJ/kg) ;

　　Cp —定压比热容，单位为焦每千克摄氏度[J/(kg · ℃ )] ;

　　Th1 —高温温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　Th2 —低温温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　注：计算公式介质参数应为同一介质。

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　　8 试验报告

　　8 . 1 报告封面

　　报告封面应包括：

　　a) 试验项目名称;

　　b) 试验换热系统类型;

　　c) 试验委托单位;

　　d) 试验地点;

　　e) 试验日期;

　　f) 试验单位;

　　g) 试验报告编号。

　　8 . 2 报告正文

　　报告正文应至少包括：

　　a) 试验背景：试验委托单位、试验负责单位、试验参加单位、试验总体时间等;

　　b) 试验内容：包括试验项 目 、项目保证值或设计值及保证条件等;

　　c) 试验条件：环境条件、设计参数、试验装置、试验仪表及精度、测点布置、测试方法、试验时间及人员;

　　d) 数据处理步骤：试验的原始数据、计算方法、计算结果;

　　e) 试验结果分析：根据试验结果、试验内容，与设计或保证值进行比较和分析，并对测试过程中遇到的问题加以说明;

　　f) 结论：根据试验结果对相关性能指标作出评价;

　　g) 附件：包括所有记录结果，必要时可附有原始记录、实验室化验结果、采用的测量技术及仪表的补充说明、附件等的复印件。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　换热系统流程及主要测点布置示意图

　　A.1 汽水侧流程

　　汽水侧流程及主要测点布置如图 A. 1 所示。 测点的最终布置由试验各方协商确定。

　　标引序号说明：

　　P — 压力测点;

　　T — 温度测点;

　　M— 流量测点。

　　图 A.1 汽水侧流程及主要测点布置示意图

　　A.2 熔融盐侧流程

　　熔融盐侧流程及主要测点布置如图 A. 2 所示。 测点的最终布置由试验各方协商确定。

　　GB/T 40821—202 1

　　标引序号说明：

　　P — 压力测点;

　　T — 温度测点;

　　M— 流量测点。

　　图 A.2 熔融盐侧流程及主要测点布置示意图

　　A.3 导热油侧流程

　　导热油侧流程及主要测点布置如图 A. 3 所示。 测点的最终布置由试验各方协商确定。

　　GB/T 40821—202 1

　　标引序号说明：

　　P — 压力测点;

　　T — 温度测点;

　　M— 流量测点。

　　图 A.3 导热油侧流程及主要测点布置示意图

　　A.4 油盐换热系统的储热过程

　　油盐换热系统的储热过程及主要测点布置如图 A. 4 所示。 测点的最终布置由试验各方协商确定。

　　GB/T 40821—202 1

　　标引序号说明：

　　P — 压力测点;

　　T — 温度测点;

　　M— 流量测点。

　　图 A.4 油盐换热系统的储热过程及主要测点布置示意图

　　A.5 油盐换热系统的放热过程

　　油盐换热系统的放热过程及主要测点布置如图 A. 5 所示。 测点的最终布置由试验各方协商确定。

　　标引序号说明：

　　P — 压力测点;

　　T — 温度测点;

　　M— 流量测点。

　　图 A.5 油盐换热系统的放热过程及主要测点布置示意图