電站汽輪機性能檢測不確定度評定
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一、概 述
1.1 目 的
評定汽輪機熱耗率測量的不確定度。
1.2 檢測依據的標準
ANSI/ASME PTC6-1996《Steam Turbines Performance Test Code》
GB 8117-1987《電站汽輪機熱力性能驗收試驗規程》
1.3 檢測使用的儀器設備
(1) 壓力測量設備：根據測量介質及試驗要求，可采用壓力變送器、靜重式壓力計或彈簧管壓力表等，測量裝備不確定度與具體設備有關；
(2) 溫度測量設備：根據測量介質及試驗要求，可采用電阻溫度計、熱電偶等，測量裝備不確定度與具體設備有關；
(3) 差壓測量設備：采用差壓變送器，測量裝備不確定度與具體設備有關；
(4) 功率測量設備：根據測量介質及試驗要求，可采用功率表、電度表等，測量裝備不確定度與具體設備有關；
(5) 流量測量設備：根據測量介質及試驗要求，可采用噴嘴、孔板、超聲波流量計等，測量裝備不確定度與具體設備有關；
1.4 檢測程序
(1) 明確試驗范圍、試驗測點等試驗要求；
(2) 安裝試驗測點，并調試；
(3) 對檢測對象進行隔離，確保檢測對象符合試驗要求；
(4) 現場運行人員對檢測對象進行運行調整，確保檢測對象各參數波動符合試驗要求；
(5) 采集試驗數據。測量與檢測對象計算有關的熱力特性參數，并計算各單項測量參數的不確定度（如主蒸汽壓力、溫度等）；計算與被檢測對象計算有關的間接測量參數的不確定度。這些間接參數是指流量、功率、比焓等通過其他參數進行計算而得出的參數；確定各參數對被檢測對象的影響。一般可采用經驗數據、解析微分法或能耗局部定量分析法計算；計算檢測對象的不確定度，即把每個參數的不確定度進行合成；
(6) 試驗結束，恢復檢測對象至正常運行狀態；
1.5 不確定度評定結果的應用
符合上述條件或十分接近上述條件的同類測量結果，一般可以參照本例的評定方法。
二、 數學模型
典型一次再熱式凝汽汽輪機熱耗率計算模型為：
式中：
— 熱耗率，；
— 發電機功率，；
、— 主蒸汽流量、焓，、；
、— 給水流量、焓，、；
、— 再熱熱段蒸汽流量、焓，、；
、— 再熱冷段蒸汽流量、焓，、；
、— 過熱減溫水流量、焓，、；
、— 再熱減溫水流量、焓，、；
三 不確定度評定
3.1 直接測量值的不確定度
一般而言，直接測量參數P的不確定度是由測量裝置本身的儀表不確定度、隨時間變化的測量參數而引入的采樣不確定度，以及有限個讀數和采樣點產生的空間不確定度三部分組成。
3.1.1 測量裝置的不確定度
測量裝置的不確定度通常是不確定度的主要來源，如果被測量參數是由相同類型和精度等級的數臺測量裝置的測量讀數平均值確定的，則該平均值的不確定度是單臺測量裝置的不確定度除以所使用的相同測量裝置臺數的平方根。即
式中：
— 所用測量裝置的臺數；
— 單臺測量裝置的不確定度；
— 測量裝置造成的測量平均值的不確定度；
3.1.1.1 壓力測量
表1是汽輪機熱耗率檢測中常用壓力測量裝置的不確定度的數值。
表1 汽輪機熱耗率檢測試驗常用壓力測量裝置及其不確定度
測量裝置 質量和等級 不確定度
壓力變送器 ⑴ 試驗用，中等精確度，經實驗室校驗的表壓或絕對壓力變送器；
⑵ 電站用，由靜重式校驗儀校驗過的表壓或絕對壓力變送器； 滿刻度的0.1%
滿刻度的0.25-0.50%
靜重式壓力計 ⑴ 經過實驗室校驗；
⑵ 未經校驗； 讀數的0.1%
面積比10：1時，額定量程的0.1%；面積比100：1時，額定量程的0.25%
彈簧管壓力表 ⑴ 試驗用，實驗室應用型，現場校驗，有溫度補償；
⑵ 電站用，在運行工況下現場校驗；
⑶ 電站用，未經校驗； 滿刻度的0.5%
滿刻度的1.0%
未定
3.1.1.2 溫度測量
表2是汽輪機熱耗率檢測中常用溫度測量裝置的不確定度的數值。
表2 汽輪機熱耗率檢測試驗常用溫度測量裝置及其不確定度
測量裝置 質量和等級 不確定度
電阻溫度計 試驗用，實驗前后按規程校驗，配用精確度為0.03%的電橋或同等精確度的數值采集轉換裝置 0.5℃
熱電偶 ⑴ 試驗用，連續引線，實驗前后按規程校驗，配用精確度為0.03%的電位計或同等精確度的數值采集轉換裝置；
⑵ 試驗用，連續引線，對照二級標準校驗，配用精確度為0.05%的電位計或同等精確度的數值采集轉換裝置；
⑶ 用精密級的補償導線，對照二級標準校驗，配用精確度為0.05%的電位計或同等精確度的數值采集轉換裝置；
⑷ 用標準補償導線組裝，未經校驗，配用精確度為2.0%電位計或同等精確度的數值溫度表或采集裝置；
⑸ 電站記錄用熱電偶，用標準引線組裝，未經校驗，配用精確度為0.3%的電站記錄用電位計； 0.5℃
1.0℃
1.7℃
4.0℃
5.6℃
3.1.1.3 電量測量
表3 汽輪機熱耗率檢測試驗常用電量測量裝置及其不確定度
測量裝置 質量和等級 不確定度
功率表 ⑴ 高精度功率變送器配有可比精確度的高分辨率數字顯示裝置；
⑵ 便攜式單項功率表，試驗前經過校驗；
⑶ 配電盤式功率表，試驗前經過校驗；
⑷ 未經校驗的功率表（不推薦用于試驗） 讀數的0.1-0.2%
滿刻度的精確度等級
滿刻度的精確度等級
可達5%
電度表 ⑴ 配有高精確度數字顯示裝置的電子電度表；
⑵ 便攜式三相電度表，置于溫控箱內，無機械記錄器，試驗前經過校驗；
⑶ 配電盤式三相電度表，有機械記錄器，試驗前經過校驗；
⑷ 未經校驗的電度表（不推薦用于試驗） 0.15%三相、0.20%單相
0.25%三相、0.50%單相
0.50%三相、1.00%單相
可達5%
電壓互感器 ⑴ 0.3級精確度，試驗前在預計達到的電壓、電流和負載范圍內按變比、相角校驗；
⑵ 已有典型校驗曲線可利用，并已知負載伏安特性和功率因數；
⑶ 未經校驗，帶已知負載；
⑷ 未經校驗，帶未知負載，但不超載，精確度0.3級； 0.1%
0.2%（功率因數1.00）
0.3%（功率因數0.85）
與精確度等級相當
1.5%
電流互感器 ⑴ 0.3級精確度，試驗前在預計達到的電壓、電流和負載范圍內按變比、相角校驗；
⑵ 已有典型校驗曲線可利用，并已知負載伏安特性和功率因數；
⑶ 未經校驗，帶未知負載，但不超載；在互感器100%的額定電流時；
⑷ 未經校驗，帶未知負載，但不超載；在互感器10%的額定電流時； 0.05%
0.10%
與精確度等級相當
兩倍精確度等級
3.1.1.4 流量測量
表 4 汽輪機熱耗率檢測試驗常用流量（液體）測量裝置及其不確定度
測量裝置 質量和等級 不確定度
長徑噴嘴
（喉部取壓） ⑴ 經過校驗，符合規程要求；
⑵ 經過校驗，用外推系數曲線，試驗前檢查；
⑶ 未經校驗，試驗前后檢查； 0.15%
0.25-0.35%
0.8%
長徑噴嘴
（D-D/2取壓） ⑴ 經過校驗，符合規程要求；
⑵ 經過校驗，用外推系數曲線，試驗前檢查；
⑶ 未經校驗，試驗前后檢查；
⑷ 未經校驗，永久性安裝前檢查過； 0.25%
0.50-0.60%
2.00%
3.20%
1932 ISA噴嘴
（角接取壓） 未經校驗，試驗前后檢查； 1.00%
標準孔板
（D-D/2、角接、法蘭取壓） ⑴ 未經校驗，試驗前后檢查；
⑵ 未經校驗，永久性安裝前檢查過； 1.00%
3.20%
3.1.2 采樣不確定度（時間變化性的不確定度）
采樣不確定度是由采樣時間不同使被測量參數出現差異造成的不確定度。試驗參數的變化隨時間而異，其幅值的大小及頻率取決于被測量參數自身的特性和試驗方法。標準給出了確定把因采樣時間不同造成被測量參數出現差異對檢測結果合成不確定度的影響降至最小的讀數數量的方法，如試驗無法滿足該要求時，則必須單獨考慮它的影響。如樣本數量N大于10個，則用試驗標準差S表征測量結果的分散性，即
式中：
— 樣本數量，即測量值的數目；
— 第次測量結果；
— 測量值的算術平均值；...
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