全容量给水泵汽轮机的技术特点及节能效果分析.pdf

第 3 4卷 第 1 0期 2 0 1 2年 l 0月 华 电 技 术 Hua d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 3 4 No 1 0 0c t 2 01 2 全容量给水泵汽轮机 的技术 特点及节能效 果分析 刘俊峰 ， 范运修 ( 1 西安热工研究院有限公司， 陕西 西安7 1 0 0 3 2 ； 2 华能东方电厂， 海南 东方5 7 2 6 0 0) 摘要： 分析了华能东方电厂全容量给水泵汽轮机的技术特点。基于能量价值分析方法 ， 对汽动给水泵和电动给水泵启 动方式的节能效果进行了计算 比较， 在给水泵汽轮机调试期间存在的问题进行了讨论， 提出了可行的解决方案。 关键词： 给水泵汽轮机； 汽动给水泵 ； 电动给水泵； 启动方式； 节能效果 中图分类号 ： T K 2 6 2 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 5 7 0 3 1 华能东方电厂给水泵汽轮机的技术特点 1 1 给水泵汽轮机技术 华能东方电厂一期 3 5 0 MW 超临界机组给水系 统配置 1台 5 0 锅炉最大连续蒸发量( B MC R) 的电 动给水泵和 1台 1 0 0 B MC R的汽动给水泵。电动 给水泵 由上海电机厂制造 ， 电动机额定电压为 6 k V， 额定电流为 8 5 8 A ， 电动给水泵的额定流量为 5 4 7 t h 。 对二期工程给水系统进行 了优化改造 ， 仅使用 1 台 1 0 0 B MC R的汽动给水泵 。给水泵汽轮机 由青 岛捷能汽轮机集团股份有 限公 司制造 ， 汽轮机为单 缸 、 双流 、 凝汽式汽轮机。配套给水泵由上海 电力修 造总厂有限公司制造 ， 为水平 、 多级 、 筒式壳体并具 有整抽式芯包设计 的离心泵。汽源采用具有高 、 低 压双路进汽的切换进汽方式 ， 在正常运行 时， 由主汽 轮机的四段抽汽( 至除氧器的抽汽 ) 供 给 ， 启动和低 负荷时由冷段蒸汽系统供 给， 机组试用期 间由一期 辅助蒸汽系统供汽 ， 其技术参数见表 1 。 1 2 给水泵汽轮机的厂房布置特点 华能东方电厂二期汽动给水泵组的主泵与前置 泵均由给水泵汽轮机驱动。主泵与给水泵汽轮机 同 轴相联 ， 前置泵通过减速齿轮箱与给水泵 汽轮机相 连 ， 接在给水泵汽轮机前箱侧 。整个泵组布置在零 米层 ， 既保证 了前置泵和主泵人 口的必需汽蚀余量 ， 也降低了除氧器的布置高度， 给水泵 汽轮机采用上 排汽方式直接排入主机凝 汽器 ， 整个 系统 布置 紧凑 合理， 节省了工程投资 。 2 汽动给水泵和 电动给水泵启动方式的节 能分析 在电动给水泵和汽动给水泵 出力相 同( 即相 同 的给水流量和泵出 口压力 ) 的情况下 ， 可通过比较 2 收稿 日期 ： 2 0 1 20 4 0 8 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 2 0 6 04 表 1 给水泵汽轮机主要技术参数 项 目 参数 转子级数 级 额定点转速 ( r mi n ) 最高连续转速 ( r mi n ) 一 阶临界转速 ( r mi n ) 二阶临界转速 ( r - mi n ) 低压进 汽参数 进 汽量 额定进汽压力 MP a 额定进汽温度 压力变化范围 MP a 温度变化范围 额定工况 ( t h ) 能力工况 ( t h ) 额定工况保证汽耗率 k g( k W h ) 调速范围 ( r rai n I 1) 额定转 速时轴承座振 动值( 全振 幅 ) m m 临界转速时轴承座振动值( 全振 幅 ) ra m 正常 c c 冷却水温 最高 排汽 口压力 k P a 6 57 3 6 5 8 6 5 约 2 7 0 0 约 8 3 0 4 0 8 7 2 3 5 3 6 0 3 8 30 9 3 0 3 3 5 63 5 3 6 6 0 9 7 3 4 5 2 2 29 0 06O 0 o 0 0 2 5 0 1 5 2 5 3 3 8 3 ( 主机 T HA工况 ) 种启动方式在单位时 间内所消耗 的能量 ( 即功率 ) 来衡量各 自的能耗情况 ， 从而可得 出哪种启动方式 更具有节能效果。 2 1 2种启动方式的能耗 比公式推导 电动给水泵驱动方式的节能分析。电动给水泵 驱动方式能耗为 P d= 3 U C O S ， ( 1 ) 式中： 为电动给水泵泵耗功 ， k W； U为 电动机 电 压， k V ； ， 为电动机电流， A； C O S 为功率因数。 汽动给水泵驱动方式的节能分析。先计算给水 5 8 华 电 技 术 第 3 4卷 泵汽轮机 的蒸 汽流量 ， 首先引入 “ 工 质功率”的概 念 ， 也就是机组在不同负荷下给水泵汽轮机 的给水 出力 ， 其计算公式为 P =9 8 q h 3 6 0 0。 ( 2 ) 又由工质扬程 h=1 0 。 ( P 2一P 1 ) y， ( 3 ) 可得出给水泵汽轮机用汽量 q =P ( h 一h ) 7 ， ( 4 ) 式 中： q 为给水泵汽轮机用汽量， k g s ； P 为工质功 率， k W； h为工质扬程， in ； g 为汽动给水泵的给水流 量 ， t h ； p 和 P 分别为汽动给水泵的进 、 出口压力， M P a ； y为给水重度 ， N m ； h 和 h 为给水泵汽轮机 进 、 排汽的比焓， k J k g ； r 。 为汽动给水泵组效率。 则给水泵汽轮机的功率 P 。=q 。( h 1 一h )。 ( 5 ) 2种启动方式的能耗比 K ： Pq ： 。 ( 6 ) d, 3 U I C O S 2 。 2 各负荷工况下运行参数和计算结果分析 在对汽动给水泵和电动给水泵启动方式的能耗 分析计算时， 应考虑到机组 的工况对 2种启动方式 能耗的影响 ， 因此 ， 应 分不 同负荷 阶段 分别进行计 算。华能东方 电厂 3 5 0 MW 机组在启动过程 中， 锅 炉要求最低 给水 流量 为 3 0 0 t h ， ， 相应机组负荷约 为 7 0 MW 且电动给水泵给水出力能够满足机组 1 8 0 MW 以下负荷要求。因此 ， 本文分别选取 8 3 ， 1 0 0 ， 1 2 0 ， 1 6 0和 1 8 0 MW 各负荷下华能东方电厂一期( 电 泵启动方式) 和二期 ( 汽动给水泵启动方式 ) 的运行 参数进行计算 ， 相关参数见表 2 。 2 3 功耗比计算结果 依据 表 2的数 据 ， 代 人 2 1节 的计 算 公 式 ( 1 )( 6 ) 中( 其 中 C O S 取 值 为 0 9 2 ， 7 7 取值 为 0 8 5 ) ， 得 出汽动给水泵和 电动给水泵 的能耗功率 ， 见表 3 。 由表 3可知 ， 各负荷工况下的 2种启动方式 的 能耗 比值均小于 1 ， 即在相同的负荷下 ， 采用汽动给 水泵完成机组的启动过程 ， 比电动给水泵 更节能。 随着机组负荷的增加 ， 也就是给水流量的增加 ， K值 越低 ， 汽动给水泵的节能效果更加显著。同时 ， 在汽 动给水泵启动过程 中， 泵组全部由给水泵汽轮机驱 动 ， 前置泵 、 主泵同时启 、 停 ， 程序简单 ， 出现操作不 当的可能性较小。因此 ， 纯汽动给水泵启动方式具 有一定的优越性。 表 2 各 负荷工况下汽动给水泵和 电动给水泵的运行参数 第 l 0期 刘俊峰 ， 等： 全容量给水泵汽轮机 的技术特点及节能效果分析 5 9 3 机组试 运行 阶段发现 的问题及 分析处理 由于华能东方电厂二期工程给水泵汽轮机与主 机汽轮机共用 1 套真空系统 ， 当主机试运行时 ， 多次 出现凝汽器真空度缓慢降低的现象。通过查找原因 发现， 随着给水 泵密封水温度调 节阀 ( 密封水入 口 阀) 开度的变化 ， 真空度 出现明显 的波动 ， 当温度调 节阀开度大时， 真空度可维持较高值 ， 温度调节阀开 度较小时， 真空度逐渐降低。作者由此判断真空度 降低 的原 因是给水泵密封水 回水到凝汽器的水封遭 到了破坏 。当温度调节 阀开度较小时 ， 密封水的压 力较低 ， 密封水回水携带的空气量增加 ， 当增加到一 定程度后 ， 克服 u形管水封 的液位差而泄漏到凝汽 器中， 从而造成 了水封的破坏。 为了避免机组运行 中凝汽器真空度的降低 ， 后 续 曾采取了将 密封水温度调节 阀开度增加 到 6 0 以上的措施 ， 但发现密封水压力过高容易造成给水 泵轴承进水 ， 使给水泵汽轮机润滑油油质变坏 ， 对给 水泵的安全运行造成威胁。尤其是在变工况运行情 况下 ， 给水泵密封水压力无法准确调整。 鉴于 以上问题 ， 通过对华能东方 电厂给水泵密 封水水封系统 回水高度的实际计算 ， 提 出如下改造 措施 ： 将密封水 回水 到凝汽器 的高度 由原来的底部 提高到了喉部位置 ， 这样既可保证在密封水压力较 低时水封不被破坏 ， 从而保证凝汽器真空系统 的严 密性 ， 也可避免密封水温度 调节阀开度过大而造成 轴承润滑油容易进水的问题。 4 结论 本文分析 了华能东方电厂二期 3 5 0 Mw 超临界 机组给水泵汽轮机的技术特点 ， 结合机组实际运行 的参数 ， 用汽动给水泵代替 电动给水泵完成机组启 动过程具有更好的节能效果 。由于给水泵汽轮机与 主机汽轮机共用 1套真空系统 ， 给水泵汽轮机在调 试试运期间， 会使凝汽器真空度降低。对机组试运 行阶段发现的问题进行 了分析 ， 查找 了出现问题 的 原 因， 对华能东方 电厂的给水泵密封水水封系统 回 水高度进行 了改造 ， 解决 了凝 汽器 的真 空严 密性 问题 。 参考文献 ： 1 马欣强， 陈瑞克， 刘发灿， 等 汽动给水泵组同轴以及上 排汽布置分析 c 3 中国动力工程学会论文集 汕头： 中 国动力工程学会， 2 0 1 1 ( 编辑 ： 王书平) 作者简 介 ： 刘俊峰( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 山西宁武人， 工程师 ， 工学硕士， 从事电站调试方面的工作 ( E - m a i l ： l i u j u n f e n g一1 6 3 1 6 3 e o m) 。 。 C 。 ( 上接第 5 6页) 启 滤 网排空 门发现往 里面吸气 ， 应 立即停止放水 ， 关 闭排空 门， 查明原 因( 有可能入 口 电动门或抽空气 门关闭不严) 。 ( 4 ) 凝结水泵在 检修过程 中， 应严密监视运行 中凝结水泵电流 、 出口压力及凝汽器真空度 的变化 情况 ， 发现异常时及时安排人员就地检查 。 ( 5 ) 凝结水泵检修后恢 复备用 时， 应先投入凝 结水泵密封水 ， 然后临时关闭运行凝 结水泵抽空气 手动门， 开启该凝结水泵抽空气手动 门对凝结水泵 体抽真空 ， 待凝结水泵人 口压力表显示 与凝汽器真 空度一致时 ， 全开该凝结水泵抽空气 手动门并逐渐 开启凝结水泵入 口电动门对凝结水泵体进行注水 ， 确认凝汽器真空无 异常后 ， 再开启运行凝结水泵抽 空气手动门。 ( 6 ) 凝结水泵正常运行或备 用时 ， 应确认 抽空 气门处于开启状态 。 ( 7 ) 建 议在凝 结水泵 人 口管道加 装 1根 注水 管， 水源为化学除盐水 ， 便于凝结水泵检修后进行注 水排空。在采用凝汽器抽真空的方法进行泵体排空 时 ， 大量空气会进入凝汽器内， 从 而大大增加凝结水 溶氧量 ， 不利于凝结水系统安全运行 。 5 结论 结合惠来 电厂 3机组整组试运期间出现的凝 结水泵出力突然下降的异 常事件 ， 分析 了凝结水泵 出力突然下降的原因 ， 结合凝结水泵汽蚀和进空气 2种典型事 故 ， 提出了切 实可行 的处理方法和防范 措施 ， 供运行人员参考。 参考文献： 1 郭立君， 何川 泵与风机 M 3版 北京：中国电力出版 社 ， 2 0 0 4 ： 9 31 0 0 ( 编 辑 ： 白银 雷 ) 作者简介： 洪立( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 湖北公安人， 工程师 ， 从事 1 0 0 0 MW 超超临界 机 组运行 方 面 的工作 ( E - m a i l ： h o n g l i 9 7 1 6 3 e o m) 。