摘要：笔者根据指导的印度某大型燃煤电站自然通风冷却塔验收试验，对自然通风逆流型冷却塔的性能保证验收试验方法进行探讨，对冷却塔性能试验测试的难点提出深刻见解。
关键词：冷却塔 性能试验 见解
0.引言
关于电站冷却塔验收方法，目前国内一般推荐采用DL/T 1027-2006工业冷却塔测试规程或CECS 118:2000冷却塔验收测试规程。而在国外冷却塔性能验收测试基本还是采用美国的ASME PTC23-2003。之前最早的版本ASME PTC23-1986（R1997）。所有规程都是从包括最基本的循环水冷却塔热力性能验收测试、噪声测试和飘滴损失水量测试内容，各项参数的测量方法及测试数据的处理方法。
1.主要测试内容：
本次测试共设置98个测点，其中环境风速和风向测点1个、塔内风速测点18×4个、温度测点24个、大气压力测点1个
1.1循环水流量测量
当时试验前计划采用美国康创公司生产便携式0.5级1010P数字式流量计，进行测量循环水流量，但是因为600MW机组循环水管径大，超过3m，由于管径大，找不到非常合适的测量位置，故而没有采用1010P数字式流量计。综合考虑，冷水塔性能试验与汽轮机性能试验同步进行，用凝汽器热交换热量平衡办法来计算和评估循环水流量的办法。通过凝汽器热量平衡，来计算凝汽器循环水流量，进而确定冷水塔循环水流量。但是在ASME PTC23-2003规程，冷却塔性能试验并不推荐与汽轮机性能试验同时进行。
1.2 环境风速和风向测量
采用便携式FQ-FS2风杯式风速风向表测量。
测点布置在距冷却塔边缘约30米；安装高度在地面以上1.5米以上处（与环境空气干、湿球温度测点同一位置）。测量时取东南角位置（位置开阔），1点测量。
1.3 塔内风速测量测量
采用便携式德国Testo425热敏风速仪测量。
采样点布置：测量点高度下距主水槽约4.0米处；采用划分等面积环的方法，沿四个主水槽线（相互垂直的直径，其中东西槽线为3个竖井排列线）方向布置18个环测点；均沿槽线右侧测量。
1.4水温测量
1.4.1冷却塔进水温度
采用经检定合格的试验用热电阻（PT100）测量。
测点布置在冷却塔内1号机、2号机共的3个竖井的检查孔处，测点插入水中深度400mm～500mm，沿半径方向布置2个测点，共6点测点。
1.4.2冷却塔出水温度
采用经检定合格的试验专用热电阻（PT100）、K型（工业一级）热电偶测量。
测点布置在冷却塔1号机、2号机的出水连接缓冲池处。测点沿横向方向均匀布置3排，测点插入水中深度约连接缓冲池深度的1/4(约400mm)、3/4(约1200mm)，共12个测点。
1.5 大气温度测量
1.5.1环境空气干、湿球温度
采用经检定合格的试验用热电偶测量。湿球温度计采用热电偶用棉纱布条包裹，吸湿液为电厂除盐水，自然通风方式。
测点布置在距冷却塔边缘30米；测点安装高度在地面以上1.5米以上处。上述测点布置2处（根据周围建筑物等布置情况，取位置较开阔的冷却塔东南角、东北角）。
1.5.2进塔空气干、湿球温度
采用经检定合格的试验用热电阻（PT100）测量。湿球温度计采用热电偶用棉纱布条包裹，吸湿液为电厂除盐水，自然通风方式。
沿冷却塔周围均匀布置4处测点。测点距冷却塔进风口下缘3.0～5.0米处；测点安装高度距地面1.5米以上处。
1.6压力测量
当地大气压力采用检定合格的DYM3 空盒气压计。
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2. 冷却塔热力性能测试计算结果与分析
根据厂家提供的下图冷却塔性能曲线，相对湿度试验值36.08%，干球湿度36.12℃查曲线可知，冷却塔出水水温为33.7℃，而实际测得冷却塔出水温数据为33.30℃，依据ASME PTC23-2003冷却塔性能验收测试规程，由此得出目前水塔运行的冷却效果优于设计的冷却参数效果。如果按照DL/T 1027—2006标准规定：冷却塔的实测冷却能力能达到95%及以上时，应视为达到设计要求。
就设计定型的冷水塔而言，在现场进行性能验收时，进出水温差越大，说明冷水塔冷却效果越好。而冷却塔出水温度与湿球温度差值，越小越好。所以评价标准是冷却应该大于等于设计温差。而冷却幅度应该是小于或等于设计幅度。
就本冷水塔性能指标而言，进出水温差应该在8.9度，冷却幅度应该在6.2度左右。
3.2关于得到准确的冷却水流量，为了保证计算的准确，可以进行复核计算：
利用循环水泵特性曲线再次确定循环水流量。循环水泵的设计运行主要技术参数（2台泵并联运行时，单泵工况）：Q=12.79m3/s，H=30m。
而实际运行中，循环水泵的出口压头为0.287MPa，入口水柱1m左右，入口与出口压力表计高程误差很小，忽略不计，则循环泵实际出口扬程为(0.287-0.01)/0.98MPa=0.29MPa=29m水柱。查循环泵特性曲线可知，对应29m的扬程流量大于12.79 m^3/s，即两台泵并泵运行时，其实际流量应大于12.79*3600*2=92088t/h.
从以上两个方法，我们可以确定，机组的实际循环水量大于92000t/h。
而且，从实际效果来看，冷水塔冷却能力完全满足机组运行要求。在最恶劣运行条件夏季工况下做机组性能试验时，TMCR下汽轮机排汽压力（绝对压力）为8.47KPa，设计为10.2KPa，远远优于设计要求。这也说明冷却水塔的流量和设计是没任何问题的。
3.冷却塔性能试验测试总结
3.1.有关循环水的准确测量，对于冷却塔性能试验至关重要，也是个难点。
如果使用超声波流量计测量准确，就需要注意以下影响测量问题：
（1）上下游直管段对超声波流量计测量准确度的影响：标定系数K是雷诺数的函数，流体从层流过度到紊流，流速分布不均匀，标定系数K将产生较大的变化，引起测量准确度下降。
（2）管道参数、设备对超声波流量计测量准确度的影响：管道参数设置准确与否，与测量准确度关系密切。如果管道材质及尺寸的设置与实际不相符，将使理论管道流通截面积与实际流通截面积产生误差，导致最终结果不准确。
（3）超声波流量计换能器之间的发射间距，是根据流体(声速、动力粘度)、管道(材质和尺寸)、换能器的安装方式等各种参数综合运算的结果，换能器的安装距离产生偏差，也会引起大的测量误差。其中管道内经的设置和安装距离对测量准确度影响比较突出。
3.2大型机组的冷却塔性能试验，测量循环水流量，无论是使用超声波流量测量或者皮托管测量，准确测量困难很大；在国内，冷却塔性能试验与汽轮机性能试验同步进行并通过凝汽器热量平衡，来计算凝汽器循环水流量，进而确定冷却塔循环水流量，确实是一个不错的方法。 如果进行冷却塔性能试验试验，优先建议利用凝汽器热量平衡，最终确定冷却塔循环水流量。
3.3 如果完全按照ASME PTC23-2003冷却塔性能试验规程进行工作，需要安装大量的测点。去验证冷却塔设计或合同保证的冷却参数效果。
4.结束语
本文提出的试验方法是基于AMSE PTC23-2003冷却塔性能试验规程的基础上，结合现场实际情况提出的，在保证试验结果准确度的情况下进行的简化性试验，此方法可以满足冷却塔冷却效果性能考核的要求。
参考文献
[1]ASME PTC 23 -2003. Performance Test Code on Atmospheric Water Cooling Equipment .The American Society of Mechanical Engineer，2003.
[2]ASME PTC 6 -2004.Performance Test Code6 on Turbine Steam, USA. The American Society of Mechanical Engineer，2004
作者简介
姓名：宋洪伟，工作单位：青岛华丰伟业电力科技工程有限公司，职位：性能试验所所长/调总，从事电站性能试验工作多年，具有丰富的现场试验经验。
论文作者:宋洪伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/12
标签：冷却塔论文; 测量论文; 性能论文; 水塔论文; 凝汽器论文; 水流论文; 测试论文; 《电力设备》2018年第17期论文;