国产600MW超临界汽轮机给水泵组设备的技术特点.pdf

Vo 1 2 8 a d d S e p 2 0 0 4 湖 北 电 力 箜 鲞 型 2 0 0 4 年9 月 国产 6 0 0 MW 超临界汽轮机给水泵组设备的 技术特点 袁光福 ( 国电荆 门热 电厂 ，湖 北 荆 门4 4 8 0 4 0 ) 摘 要 介绍了国产引进型 6 0 0 Mw 超临界汽轮机给水泵组设备的技术特点， 对给水泵组的关 键设备进行了对比分析， 可供国产 6 0 0 Mw 超临界机组引进型给水泵组设备选型参考或借鉴。 关键词 给水泵；最小流量调节阀；轴端密封；盘车 中图分类号T K 2 2 3 5 文献标识码B 文章编号1 0 0 6 3 9 8 6 ( 2 0 0 4 ) 增刊一 0 0 4 5 0 2 给水泵是大型电站重要的辅机设备， 我国目前 已经 投 产 的 6 0 0 Mw 汽 轮 机 组很 多 采 用 了 2台 5 O 容量 汽动给水 泵 以及一 台 2 5 4 O 9 6 容 量 的 液力调速电动给水泵。采用该配置的主要优点是 当 1台运行的汽动给水泵发生故障而跳闸时， 备用电 动给水泵联锁启动后的总给水量能达到锅炉额定负 荷的 7 O 8 O 9 5 以上。 电动给水泵只在主机启动初 期( 有的电厂通过对小汽轮机供汽系统改进 ， 已经可 以直接由汽动给水泵启动) 或事故状态下启动， 节约 了厂用电。 1 给水泵组设备特点 1 1 汽动、 电动给水泵 国内 6 0 0 Mw 超临界机组引进型给水泵制造 厂家 主要有 沈阳水泵 厂引进美 国 F P D公 司技术 生 产 的 HDB型给水 泵、 上海 K S B泵有 限公 司引进 德 国技术生产的 C H T型给水泵、 上海电力修造总厂 引进英 国 We i r公司生产 的 F K 型和引进 S u l z e r技 术生产的 HP T型给水泵 。 1 1 1 双壳体 内泵双涡壳中开式多级离心泵 双壳体内泵双涡壳中开式多级离心泵主要部件 有： 外筒、 泵盖、 内涡壳、 转子、 轴承， 其中的泵芯为内 泵中开式结构 ， 国内主要 的生产厂家为沈 阳水泵厂 。 该系列给水泵具有以下特点： ( 1 )给水泵首级 叶轮为双吸， 吸人性能较好 ； ( 2 )转子装配及动平衡精度较高； ( 3 )中开式的内泵壳体为双蜗壳式、 上下蜗壳 面积相同 ( 见 图 1 ) ， 泵 中心线两边 径 向力能够 自相 平衡 ； 收稿 日期 2 0 0 4 0 7 2 8 作者简介 袁光福( 1 9 6 8 一) ， 男， 湖北钟祥人， 工程师。 ( 4 )涡壳式泵芯转子 上叶轮 的背靠背对称布置 可 以使叶轮产生的轴向力很大程度上抵消 ； ( 5 )刚性转子 。第一阶临界转速大于最高工作 转速的 1 2 5 ； ( 6 )采用盒式快装 自循环机械密封 。 图 1上 F涡 元 对 称 结 构 不 恿 图 1 1 2 双壳体 圆筒整体芯 包卧式 离心泵 国内主要 的生产厂家 为上海 KS B泵有 限公司 的 C HT型和上海电力修造厂生产 的 F K 型给水泵 。 其主要特点有： ( 1 )轴向推力采用单平衡鼓加推力轴承( F K 型) 或双平衡鼓加推力轴承( C H T型) 。剩余轴向推 力则由推力轴承来承受。 ( 2 ) 整体芯包式结构， 故障检修时间短。 ( 3 ) 密封环间隙合理 ， 防止了汽动给水泵在低 速盘车时转子部件咬合。其中 we i r 泵设计的密封 环内孔采用了平行的浅矩形节流槽， K S B泵采用了 蜂窝状密封面的密封环。 ( 4 ) 刚性轴。 采用了较粗的转子， 第一阶临界转 速可以达到最高运行转 速 1 5 0 以上。 比较以上几种类型的给水泵， 其中双壳体内泵 双涡壳 中开式给水泵效率较高， 高效 区较宽， 其 HDB型泵效率可以达到 8 5 。KS B公 司生产的电 4 5 维普资讯 筮 墨 鲞 型 2 0 0 4年 9月 湖 北 电 力 V o 1 2 8 a d d S e p 2 0 0 4 动给水泵效率大于 8 3 ， 上海电力修造厂引进的 We i r 电动泵效率稍低一些， 更注重设备的可靠性。 在轴向力的平衡上， 沈阳 H D B型泵叶轮采用了背 靠背布置， 轴向力小， 无平衡装置， 结构简单。K S B 泵采用的是双平衡鼓加推力轴承， 在推力轴承损坏 的情况下， 双平衡鼓起到平衡盘的作用， 防止转子部 件损坏 We ir 泵采用的是单平衡鼓加推力轴承。 对 于暖泵系统的要求， 当小汽轮机盘车装置大于规定 值时， we i r 泵和 K S B泵不需要暖泵系统， 系统简 单。沈阳H D B型泵则需要暖泵系统， 系统布置比较 复杂。运行业绩上， H D B结构形式的给水泵在福建 漳州后石电厂以及上海石洞口二电厂超临界机组上 有投运 的业绩 。 1 2 关于给水泵组轴端密封 6 0 0 MW 超 临界机组 主给水泵 ， 一般有 采用 迷 宫密封和机械密封 2种形式供用户选择 。 1 2 1 反螺旋注射式迷宫 反螺旋注射式迷宫密封的原理是在给水泵轴套 的外表面加工数条使水流方 向指向内侧的螺旋槽， 而在固定衬套的内表面加工与轴套螺旋方向相反的 螺旋槽。当轴旋转时， 螺旋槽类似螺旋槽泵， 使流体 产生压头， 阻止泵内流体外泄。 由于轴套与固定衬套 之间存在径向间隙， 仍有部分流体越过螺纹齿顶向 外泄漏。 为避免泵内高温水向外泄漏， 必须由外部注 入密封水。该密封水一部分随螺旋槽泵送至轴封内 侧， 阻止泵内流体外流， 一部分与少量经密封间隙外 流的高温水混和形成密封回水。 采用迷宫密封优点 ： ( 1 ) 检修维护工作量小， 泵组可靠性高； ( 2 ) 无动静接触， 设计寿命时间长。 采用迷宫密封缺点 ： ( 1 ) 在热态备用状态或热态停运时其轴端和泵 壳两端容易受到热冲击。 ( 2 ) 泄漏较大， 降低了泵组效率。 ( 3 )密封水调整不好时 ， 容易造成油中进水 ， 低 压回水带空气 。 在实际运行 中， 特别是在新机组调试时， 有的 6 0 0 MW 机组经常发生因给水泵密封水压差小而导 致 给水泵频繁跳泵现象。当密封水投用压力较高的 正常供水系统， 即由凝结水母管供水时， 凝结水母管 压力稍一波动， 密封水调节阀就振荡 ， 流量极不稳 定 。当因机组 负荷或其他原 因， 除氧器补水 量较大 时， 凝结水母管压力下降较快 ， 密封水调节阀往往来 不及开大， 致使密封水压差小于保护定值， 跳给水 4 6 泵； 除氧器补水量较小时， 凝结水母管压力上升， 密 封水调节阀常常又开度太小， 甚至关死， 造成密封水 压差瞬间变小而跳泵。 给水泵频繁跳泵 ， 延长 了机组 调试时间， 严重影响机组的安全稳定运行。 目前电厂 主要采用如下几种方式来改进： ( 1 )改善密封水调节阀的调节特性。 ( 2 )在密封水压差小跳给水泵的保护上增加一 定时间的延 时。 ( 3 )采用在密封水压差小跳给水泵的保护上增 加一密封水回水温度高的条件。 1 2 2 机械密封 6 0 0 MW 超临界机组给水泵采用了一种新 型的 快装盒式流体动力机械密封， 利用 自 循环冲洗， 不需 要外供凝结水 ， 减少了凝结水事故而烧毁轴瓦 。 该种 密封作为一个整体更换装配， 故障检修时更换更加 迅速 。 另外， 该装置一般在制造厂内就已安装好并经 过仔细的调整， 在使用时仅需少量的工作就可以装 入泵内 。 给水泵运行时 ， 机械密封由闭式循环水进行 冷却， 在回路中装有磁性过滤器以过滤杂质。 机械密 封室冷却器用来自外部的清洁水进行冷却。 采用机械密封的优点是泄漏少， 效率高。 缺点是 易磨损、 检修工艺要求较高， 检修维护工作量大， 寿 命较短， 维护成本相对较高。 另外在夏季环境温度比 较高的工况运行时， 有的电厂经常出现“ 机械密封水 温度高” 故障， 有时被迫降负荷运行， 另一方面机械 密封磨损后， 导致泄漏的给水顺泵轴串入轴承室， 使 润滑油中大量含水 ， 油质恶化， 因此选择运行业绩良 好、 可靠性高、 使用寿命长的机械密封是一项重要的 工作 。 1 3 最小流量调节阀 6 0 0 MW 超临界汽轮机的给水泵要把锅炉 给水 加压至 2 9 4 3 7 6 MP a ， 给水泵在低负荷状态 下 ， 需要通过最小的流量防止过热和气蚀。为此需要加 装一套再循环系统， 最小流量调节阀在系统中起到 了十分重要 的作用 。该 阀门的设计必须考虑如下几 点 ： ( 1 )在全行程调节的过程中， 处理高压降。 ( 2 )有效防止气蚀。 ( 3 )降低冲刷和噪音。 最小流量阀在多数状态下处于关闭状态， 阀前 压力会上升到 2 9 4 MP a 以上 ， 一旦泄漏， 极其少量 的两相流会 冲刷阀座表面 ， 使其变得粗糙 ， 严重影响 阀门的关闭性能失去。 ( 下转第 4 8 页) 维普资讯 箜 鲞 型 2 0 0 4年 9月 湖 北 电 力 V o 1 2 8 a d d S ep 20 04 泵是起维持真空的作用。由于连接到凝汽器的管道 及系统很多 ， 因此影响真空严密性的部位很多 ， 但均 可通 过真空严 密性试验 来检查真 空系统 的密封 性 能， 真空严密性试验即是在机组正常运行的情况下， 在机组负荷 8 O 以上， 在循环水条件及机组工况不 变的情况下 ， 停止 2台真空泵运行 ， 测试凝汽器真空 值下降的速度， 该真空下降率是检验负压系统严密 性的最好标志， 如果做真空严密性试验结果不合格 ( 真空下 降率0 4 k P a mi n ) ， 说明真空系统密封性 不好， 应进行全面检查， 即对所有可能是负压的部分 进行检查 ， 并结合机组 在启动之前或 以前 所做 过的 凝汽器灌水试验进行比较和判断， 查找漏点， 对于负 压系统上 的阀门内漏及小沙眼等漏点 ， 一般对 真空 的影响值不超过 1 k P a 。通过做真空严密性试验， 1 号机 组 试 验 结 果合 格 ( 真 空下 降率 为 0 2 5 k P a m i n ) ， 并且机组启动前做灌水试验结果 良好 ， 从而 排除真空系统不严密的可能。 第三， 分析凝汽器抽真空系统的影响。 鄂州电厂 2台真空泵 为并联运行 方式 ， 在机组 正常运行 的情 况下真空泵只是起维持真空的作用， 因为凝汽器负 压系统总有不严的地方 ， 总有少量空气进入凝汽器 ， 因此 即使做真空严密性试验合格 ， 真空泵停运 之后 真空仍会持续下降。运行人员判断抽真空系统抽真 ( 上接第 4 6页) 国外某公 司设计了一种 新型 DRAG迷宫 盘片 式最小流量调节阀 ， 采用 了迷宫盘片作为减压装 置， 实际运行效果较好 。 2 给水泵组设备选型要注意的问题 2 1 性能指标 为 了适应机组运行时负荷的变化 ， 汽动给水泵 和电动给水泵除了保证必须的流量、 压力和效率外， 还要求有灵活的调节性能， 汽动给水泵的小汽轮机 调速范 围一 般应为 2 7 0 0 6 0 0 0 r mi n ， 允许 负荷 变化率为 1 O mi n ； 电动给水泵组从零转速 的备用 状态启动至给水泵出口的压力和流量达到额定参数 的时间为 1 2 1 5 s ； 2 2 给水泵对小汽轮机盘车转速的匹配 问题探讨 国内许多 电厂都 曾出现小汽轮机在预暖低速启 动或给水泵热态停泵过程中给水泵泵芯抱死的问 4 8 空能力的方法是对 真空泵电流大小进行 观察 ， 经 比 较 1 2号机真空泵电流发现 1号机真空泵电流偏 小只有 2 0 0 A， 而其历史记录的电流值为 2 4 0 A， 2 号机真空泵电流为 2 5 0 A， 并且在同时启动备用真 空泵的情况下 ， 凝汽器真空有 明显回升 ， 由此可初步 判断凝汽器真空低 的原 因为真空泵出力不足。 为此 ， 对 1号机组真空泵进行 了进 一步检查 ， 发现其运行 时冷却器外壳温度偏高， 用测温仪测为 6 0 C。分析 认为由于真空泵冷却器冷却效率低， 导致真空泵的 出力降低， 凝汽器 内空气不能及时抽出， 积聚在凝汽 器铜管附近影响凝汽器换热， 使凝汽器真空降低。 进 一 步对 2台真空泵进行检修， 发现 2台真空泵的冷 却器结垢严重， 对其分别进行清理之后重新启动真 空泵 ， 真空 回升至 9 4 k P a ， 凝汽器运行恢复正常 。 3 结论 鄂州电厂 1号机组凝汽器真空低的原 因是真空 泵冷却器结垢， 冷却效果差， 导致真空泵出力降低。 对于具有多 台同型机组 的电厂 ， 在基本热力学 原理指导下的比较分析法， 既能合理地进行原因分 析， 又能迅速找出差别， 是一种电厂运行人员值得采 用的分析问题的快捷方法。 题， 一旦发生卡涩后必须拆泵检修或者返厂处理 ， 特 别是在新投产机组初期表现最为 明显和突出， 给机 组正常投运造成了严重影响。 对停运后盘车转速的要求是给水泵转子质量好 坏的一个反映， 若盘车转速要求大于 1 0 r mi n ， 说明 该泵 的转子热态刚度欠佳 ， 容易发生卡死现象 。 现在 一 般电厂在新机组投产初期( 半年以内)均采用不 投盘车的做法 ， 暖好泵后直接启动， 停泵后也不投盘 车， 待确保系统清洁后， 泵组运行可靠了才按要求正 常投用盘车装置。 杭州汽轮机厂针对这一问题， 引进 西门子技术采用了高速油涡论盘车装置， 盘车转速 大于1 2 0 r mi n ， 在给水泵热态跳泵后转速降到一定 值即可投入盘车装置， 避免了电动盘车装置的涡轮 蜗杆必须在转速降到“ 0 ” 时才能投入的难题， 很好地 解决了给水泵热态调泵后投入盘车装置时卡涩的问 题 。 维普资讯