660MW超超臨界機組汽動給水泵優(yōu)化控制

660MW機組小機優(yōu)化控制摘要:介紹我廠660MW超超臨界機組給水泵汽輪機的投產(chǎn)以來存在的問題，通過對其優(yōu)化，提高了汽動給水泵運行的安全性。關鍵詞：給水泵汽輪機；可靠性；邏輯修改；優(yōu)化措施0刖曰隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，電力行業(yè)也正以前所未有的速度迅速發(fā)展，尤其是技術成熟的660MW以上等級汽輪機組越來越多地在全國各個電網(wǎng)得到建設，對于660MW超超臨界機組，由于其自身的一些特點，直流爐的受熱區(qū)蒸發(fā)區(qū)、與過熱區(qū)之間無固定的界限，給水經(jīng)加熱、蒸發(fā)、變成過熱蒸汽是一次性完成的，對于采用單臺汽泵配置的給水系統(tǒng)，汽動給水泵的安全可靠顯得尤為重要。，1概述我廠660MW機組給水系統(tǒng)按最大運行流量即鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）工況時相對應的給水量進行設計。系統(tǒng)設置一臺100%容量的汽動給水泵。取消電動啟動給水泵。機組啟動期間，由老廠冷再熱蒸汽向給水泵汽輪機供汽來驅動給水泵汽輪機。系統(tǒng)設三臺全容量、單列、臥式、雙流程高壓加熱器，三臺高加給水采用大旁路系統(tǒng)。給水泵出口設有最小流量再循環(huán)系統(tǒng)并配有相應的控制閥門等，以確保在機組啟動或低負荷工況流經(jīng)泵的流量大于其允許的最小流量，保證泵的運行安全。再循環(huán)管道單獨接至除氧器水箱。給水總管上裝設30%容量旁路調(diào)節(jié)閥，滿足機組啟動及低負荷運行，機組正常運行時，給水流量由控制給水泵汽輪機的轉速進行調(diào)節(jié)。給水系統(tǒng)還為鍋爐過熱器的減溫器、事故情況下的再熱器減溫器、汽輪機的高壓旁路減溫器提供減溫噴水。鍋爐再熱器減溫噴水從給水泵的中間抽頭引出；過熱器減溫噴水從省煤器進口前引出。汽機高壓旁路減溫水從給水泵的出口母管中引出。1.1給水泵組設備規(guī)范1.1.1 給水泵汽輪機規(guī)范名 稱單位數(shù)值型式單缸、純冷凝、雙分流、下排汽、外切換、反動式型號WK63/71制造廠杭州汽輪機股份有限公司轉速變化范圍（rpm）r/min2800?5500危急保安器動作轉速r/min5600轉向（從給水泵汽輪機向給水泵看）逆時針（與給水泵一致）給水泵汽輪機允許最高背壓值KPa(a)40冷態(tài)啟動從空負荷到滿負荷所需時間min60給水泵汽輪機葉片級數(shù)及末級葉片有關數(shù)據(jù)：轉子級2X12末級葉片長度mm303末級葉片環(huán)形面積cm211290軸承前軸承二油葉2K08 軸徑

名 稱單位數(shù)值280mm后軸承二油葉2K08 軸徑280mm推力軸承金氏伯雷面積/瓦塊數(shù)356.14mm96電動盤車轉速r/min100性能正常軸功率KW20434正常轉速r/min5234正常進汽參數(shù)MPa(a)/°C1.18/382.4正常排汽壓力MPa(a)0.0066正常蒸汽流量t/h95.6最大軸功率KW26000最大轉速r/min5500最大進汽參數(shù)MPa(a)/C1.5/410汽源切換點<30%主機THA負荷運行方式：變參數(shù)、變功率、變轉速1.1.2 汽動給水泵規(guī)范（熱態(tài)工況數(shù)據(jù)）序號參數(shù)名稱單位運行工況額定工況點最大工況點單泵最小點1進水溫度C186.6190.6186.62進水壓力MPa2.382.512.653入口流量t/h1864.1852157.4774654揚程m3446.93557.13869.25轉速rpm5243550052436進口法蘭處需要吸入凈正壓頭（NPSHa）m>140.0>143.2>155.37泵的效率%86.085.846.18必須汽蝕余量0%m74.5111.564.49抽頭流量t/h909010抽頭壓力MPa13.213.611軸功率（含抽頭功率）kW19733237221324312出口壓力MPa32.12233.03637.113設計水溫C21014泵體設計壓力/試驗壓力MPa42/63.015關閉壓頭m3885.74276.93885.716制動功率kW12050137501205017正常軸振（雙振幅值）mm0.0418軸振報警值mm0.07519重量kg27,00020旋轉方向逆時針（從給水泵汽輪機向給水泵方向看）

序號參數(shù)名稱單位運行工況額定工況點 最大工況點 單泵最小點21軸承形式滑動+可傾斜瓦22驅動方式小汽機23泵型號/生產(chǎn)廠家16X16X18E-5StgHDB/株式會社荏原制作所給水系統(tǒng)圖2汽動給水泵組設計及邏輯方面存在的問題 八技"由于汽動給水泵設計存在的問題，在#7機組經(jīng)歷一年多的商業(yè)運行后，J發(fā)現(xiàn)以下問題嚴重影響汽泵的安全可靠性：2.1除氧器水位保護信號為假三取二，三個水位變送器共一根取樣管，一旦取樣管堵塞或泄漏，直接造成三個水位信號同時突變，容易造成保護誤動。2013年4月17日消缺，因誤關除氧器水位變送器正壓側一次門造成除氧器三個水位變送器顯示為0，汽泵跳閘。2.2汽泵入口流量保護信號為假三取二，三個流量變送器共一根取樣管，一旦取樣管堵塞或泄漏，直接造成三個入口流量信號同時突變，容易造成保護誤動。2013年11月12日20：58分#7機負荷350MW，因汽泵入口流量計信號管局部堵塞，流量顯示瞬間至580T/H，致汽泵再循環(huán)突開，給水流量瞬間突降，最大偏離設定值230T/H，險些因汽泵入口流量低于500T/H造成汽泵跳閘，或給水流量低于450T/H致鍋爐MFT動作。2.3兩臺小機真空泵汽水分離器采用凝雜水補水，通過一個總門后分別經(jīng)過每臺真空泵的電磁閥和旁路閥進行補水，在機組正常進行過程中，如果某一臺真空泵汽水分離器需要隔離時，必須切斷兩臺真空泵的凝結水雜用水，為此機組運行中，無法將某一真空泵隔離出來，影響真空泵運行可靠性，從而危險汽泵的安全運行。2.4以下任一條件滿足，汽動給水泵跳閘：a、汽輪機前徑向軸振動過大；b、汽輪機后徑向軸振動過大；c、給水泵前徑向軸承振動過大；d、給水泵后徑向軸承振動過大。因保護選取的任一軸承振動高二值，保護動作，若有任一測點故障，容易造成保護誤動。2.5小機A凝泵為變頻控制，小機B凝泵為工頻控制，正常情況下此種配置沒問題，由于小機A凝泵變頻器因內(nèi)部過熱，工作不可靠，自168試運至今多次跳閘，因工頻運行小機凝汽器水位難以控制，2013年2月10日，小機A凝泵外置風扇故障，小機A凝泵跳閘，因小機凝泵再循環(huán)故障，小機B凝泵工頻運行，小機凝汽器水位難以控制，靠人員就地

手動調(diào)整凝泵再循環(huán)手動門控制小機凝汽器水位，大大地增加了運行人員的勞動強度，同時降低了小汽機運行的安全性。2.6小機配置兩臺真空泵，當一臺真空泵檢修時，無備用真空泵，大大降低了汽泵組運行可靠性。2.7高負荷下小機真空偏低，汽泵轉速高，經(jīng)常發(fā)負荷閉鎖增報警。2.8由于江西地區(qū)峰谷差較大，晚峰后負荷經(jīng)常低于300MW，按規(guī)程規(guī)定，負荷280MW以下需開汽泵再循環(huán)調(diào)整門，因運行經(jīng)驗不足，頻繁操作汽泵再循環(huán)調(diào)整門，致汽泵再循環(huán)內(nèi)漏，經(jīng)常關不至零位，最大漏流達200T/H以上，嚴重影響汽泵運行經(jīng)濟性，此外，因再循環(huán)漏流，高負荷下汽泵轉速偏高，甚至出現(xiàn)不能滿足滿負荷要求，制約機組帶負荷，亦因轉速高威脅汽泵組安全運行。2.9小機排氣壓力三個信號共一根取樣管，一旦取樣管堵塞，容易造成小機保護誤動。3優(yōu)化措施針對上述存在的問題，在邏輯及安裝上進行優(yōu)化3.1除氧器水位2/3取樣管改為獨立取樣，其中水位3正壓側平衡容器采用除氧器東側原就地壓力信號取樣口連接，原就地壓力表取消。變送器負壓側從除氧器液位開關水側取樣口引入并加裝一次門，從而使除氧器水位變送器實現(xiàn)3取2保護獨立取樣。3.2汽泵入口流量變送器新增一路取樣管，其中2/3共一根取樣管，流量變送器1單獨一根取樣管，雖然還未達到真正的三取二，但較原先設計的取樣可靠性有較大提高，此外，每次停機都安排檢修人員對取樣管進行排污，運行人員加強對汽泵入口流量與出口流量數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)有偏差及時做好安全措施，進行排污、沖洗。為防止汽泵入口流量取樣管堵塞至汽泵再循環(huán)強開，將再循環(huán)開啟條件進行修改，原先邏輯：汽泵入口流量低于600T/H，強開汽泵再循環(huán)。修改為：汽泵入口流量低于600T/H，開啟汽泵再循環(huán)至55%。防止因汽泵入口流量信號顯示異常致再循環(huán)全開，影響給水流量低MFT動作，并保證最大限度對給水的影響，防止受熱面超溫爆管。3.3小機A、B真空泵汽水分離器補水管道加裝隔離門小機A、B真空泵汽水分離器補水采用凝結水雜用水，通過一個總門后分別經(jīng)過每臺真空泵的電磁閥和旁路閥進行補水，在機組正常進行過程中，如果某一臺真空泵汽水分離器需要隔離時，必須切斷兩臺真空泵的凝結水雜用水，為此機組運行中，無法將某一真空泵隔離出來。在各臺真空泵的汽水分離器補水管道前加裝補水隔離門，這樣即可將單臺真空泵隔離出系統(tǒng)，以便機組運行階段進行正常設備維修。小機真空泵汽水分離器補水原系統(tǒng)：

說明：圖為F1、F2、F3為新加閥門，為DN20,PN25截止閥。F1為小機真空泵A汽水分離器補水隔離門，F(xiàn)2為小機真空泵B汽水分離器補水隔離門，F(xiàn)3為小機真空泵C汽水分離器補水隔離門，運行中F1、F2、F3為常開門。3.4修改小機振動跳機保護邏輯為防止振動信號異常造成小機跳閘保護誤動，具體修改如下：3.4.1汽輪機前徑向軸振動過大，修改為：小機前徑向軸承振動高II值且后徑向軸承同方向軸承振動高I值跳閘。3.4.2汽輪機后徑向軸振動過大，修改為：小機后徑向軸承振動高II值且前徑向軸承同方向軸承振動高I值跳閘）3.4.3給水泵前徑向軸承振動過大，修改為：給水泵前徑向軸承振動高II值且后徑向軸承同方向軸承振動高I值跳閘）3.4.4給水泵后徑向軸承振動過大，修改為：給水泵后徑向軸承振動高II值且前徑向軸承同方向軸承振動高I值跳閘）經(jīng)過邏輯修改，大大降低了保護誤動的可能，例如2014年3月10日，小機前軸承振動突變，最大至14絲，就地振動不超過2絲，因邏輯修改，成功地避免了一次小機跳閘致機組跳閘的事例，提高的設備可靠性3.5小機B凝泵由工頻改為變頻小機B凝泵變頻器改造前系統(tǒng)圖小機小機B凝泵變頻器改造前系統(tǒng)圖小機B凝泵變頻器改造后系統(tǒng)圖當A泵變頻器出現(xiàn)故障時，B泵工頻運行。為保證#7機組安全經(jīng)濟可靠運行，對小機凝泵B進行變頻改造。改造后，小機凝泵B取消工頻，只采用變頻方式運行。小機凝泵A保持原工頻及變頻運行方式，正常情況下A、B泵變頻互為備用。3.6小機與主機真空系統(tǒng)連通#7機小機只有2臺真空泵，如一臺故障，就沒有備用泵，給機組運行帶來隱患。而主機有3臺真空泵，系統(tǒng)相對可靠，利用1月份停機的機會，將小機真空系統(tǒng)與主機真空系統(tǒng)連通（接口閥門已安裝好，當小機一臺真空泵故障時，可以用主機真空泵作備用，也可以連通運行。（目前中間管路還示連通，兩側管道接出了閥門。圖中紅色為接出閥門，現(xiàn)處關閉狀態(tài)。）3.7針對高負荷下，小機真空偏低，汽泵轉速高，主要采取以下措施：3.7.1高負荷下（通常在600MW以上）將主汽壓力設置負偏差，一方面減少主機調(diào)門節(jié)流損失，另一方面降低主汽壓力，減小汽泵克服的阻力。3.7.2關小主機凝汽器循環(huán)水進水門，一般單臺循泵運行，進水門控制在50—55%開度，雙循泵運行進水門控制在60--65%開度（防止循環(huán)水母管超壓），經(jīng)過關小主機凝汽器進水門，對主機凝汽器真空幾乎無影響，而小機凝汽器真空上升較明顯。單臺循泵可上升0.5Kpa（雙循泵運行未進行試驗）。

增啟循泵對提高小機真空較明顯，上圖是5月4日590MW負荷下增啟循泵參數(shù)趨勢圖。負荷MW590590真空Kpa92.6394.28小機轉速rpm49114850用汽T/H92.7893.7.3因汽泵選型情況，汽泵裕度不大，原先汽泵轉速至5200rpm發(fā)負荷閉鎖增報警，夏季滿足不了滿負荷要求，經(jīng)專業(yè)討論逐步將轉速放開至5400rpm。3.8汽泵再循環(huán)內(nèi)漏2013年8月分小修后，更換新的再循環(huán)調(diào)整門，經(jīng)過計算分析，在260MW負荷下，汽泵入口流量750T/H左右，此工況下不開再循環(huán)不會造成汽泵汽蝕，專業(yè)規(guī)定負荷低于258MW開啟汽泵再循環(huán)調(diào)整門，并規(guī)定最低開度為55%，以減少對門芯的沖刷，自去年八月份至今，未因負荷低于258MW開啟汽泵再循環(huán)調(diào)整門，再循環(huán)漏流幾乎為零。時間8.199.2負荷MW660660再循環(huán)開度％3.50汽泵入口流量T/H20941842省煤器入口流量T/H18701842漏流量T/H2240小機轉速rpm533351753.9對小機排汽壓力保護取樣管改造，取消原共管，三個壓力測點接單獨取樣管，實現(xiàn)3取2保護獨立取樣。3.10除氧器水位增加速率限制防止保護誤動。為避免除氧器水位信號出現(xiàn)異常突變時造成除氧器水位LL三取二跳泵保護誤動，對除氧器水位信號在“SH900—除氧器水位”邏輯圖中增加速率限制杜絕信號突變時產(chǎn)生的影響。3.11運行調(diào)整方面優(yōu)化：3.11.1由于對660MW汽輪機組運行經(jīng)驗不足，投產(chǎn)初期在啟動汽泵操作上存在節(jié)奏上脫節(jié)，影響開機進度。開始啟動汽泵按照常規(guī)順序進行，一般在除氧器加溫結束后再進行暖泵，因小機沖轉需要汽泵上下殼體小于30r，經(jīng)過運行總結，汽泵暖泵和除氧器加溫同時進行，可為小機提前沖轉節(jié)約不少時間，需要注意的是，暖泵時一定要對汽泵