完全汽动给水泵给水启停方式分析.pdf

第 1 6 卷 ( 2 0 1 4 年第 l 0 期 ) 电力 安 全 技 术 完全汽动给水泵给水启停方式分析 王 磊 ( 中电投河 南电力有限公司平顶山发电分公 司，河南 平顶山4 6 7 0 0 0 ) [ 摘要]介绍 了某电厂 l ，2号机组设备的概况，分析 了机组启动过程中，电动给水泵给水启 动 方式、完 全汽动给 水泵给 水泵启 动方式 2种方 式的 问题 及优 缺点 ，指 出完 全汽动给水泵 的给水启 动方式节能效益高、操作安全性好、经济效益优。 [ 关键词]超超 临界机组；电动给水泵；完全汽动给水泵 ；机组启动 1 设备概况 某 电厂 1 ， 2 号机组为 l 0 0 0 MW 超超临界机组， 采用东 方锅 炉厂设 计 制造 的 DG 3 0 0 0 ／ 2 6 ． 1 5 —17 1 型超超临界变压运行直流锅炉。锅炉为单炉膛、一 次再热、平衡通风、露天岛式布置、固态排渣、全 钢构架、全悬吊结构 n型锅炉。该锅炉采用内置 式启动分离系统。 该电厂 1 ， 2 号机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂 引进东 芝技术生产 制造的超超临界、一 次中间再 热、冲动式、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式 汽轮机 ，型号为 NI O 0 0 — 2 5 ／ 6 0 0 ／ 6 0 0 ，额定出力为 l 0 0 0 MW。机组采用复合变压运行方 式，汽轮机 具有八级非调整回热抽汽 ，采用高、中压缸联合启 动方式，配置 2台5 0 ％B MC R( 锅炉最大连续蒸发 量 ) 容量 的汽动 给水泵组及 l台 2 5 ％B MC R容量 的电动给水泵。 小 汽轮机 配有高压和低压 2个相互独立 的汽 源，高压汽源为冷再，低压汽源为主机四段抽汽或 辅汽联箱来汽。 每台机组均设有独立的辅汽系统，辅汽系统主 要为满足机组启、停 ，及非正常工况下小汽轮机冲 转 、汽机轴封、除氧器加热等用汽的需要 。 2 电动给水泵给水启动方式 在机组启动过程 中，电动给水泵 的给水启动 方式是采用电动给水泵作为启动工作泵，完成锅炉 上水 、锅炉冷态冲洗 、热态冲洗 、升 温升压过程 。 在 白凝结水启动 、除氧器上水完成至机组并网带 2 5 0 Mw 负荷期间，电动给水泵始终作为工作泵， 汽动给水泵处于准备阶段。机组出力在 2 5 0 MW 左 右时，电动给水泵切为 l台汽动给水泵运行 ，电动 给水泵作旋转备用 ；机组负荷达到 4 5 0 Mw 时，第 2 台汽动给水泵投运，双汽泵正常运行后，电动给 水泵停运备用。 实践表明，电动给水泵的给水启动方式存在机 组厂用电率高、安全 l生低、局 限性大等问题。 2 ． 1 耗 电成本高 该 电厂 1 ，2号机组电动给水泵 的电机功率均 为 4 6 0 0 k W，按照电动给水泵给水启动方式启动 机组 ，电动给水泵的工作时间和电耗为 ：机组冷态 启动约 1 5 h ，电耗约6 ． 9 万 k Wh ；机组热态启动 约 4 h，电耗约 1 ． 8万 k Wh；新安装或大修后第 1 次机组带 负荷启 动约 2 0 h，电耗 约 9 ． 2万 k Wh。 因此，电动给水泵给水启动方式电耗较高 ， 不经济 。 2 ． 2 安全可靠性低 由于汽动给水泵组启动过程需要进行小汽轮机 真空系统投运 、汽源暧管、冲转、小机暖机 、升速 等过程 ，因此汽动给水泵组启动需要时间较长。在 电动给水泵给水启动方式下 ，一旦电动给水泵故障 跳闸，汽动给水泵作为备用泵不能快速并入系统运 行，将引起给水流量低，锅炉 MF T ( 锅炉主燃料跳 闸) 主保护动作，延长机组启动时间。因此，机组 启动阶段汽动给水泵作为备用泵的方式不安全。 机组启动过程中，若直接用汽动给水泵提供给 水，则电动给水泵可作为启动阶段的备用给水泵， 一 旦汽动给水泵出现异常，电动给水泵联启可以迅 一 一 电力 安 全 技 术 第 l 6 卷 ( 2 0 1 4 年第 1 0 期) 速投入运行 ，能够最大限度地避免 因汽动给水泵故 障引起的启动工作 中断损失 ( 一旦汽动给水泵跳闸 引起锅炉 MF T保护动作 ， 再 恢复将花费较长时间) ， 保证机组启停过程 中给水安全 、稳定地运行。 2 ． 3 凝汽器真空建立过程缓慢 机组启动过程 中，采用汽动给水泵给水启动方 式 ，因汽动给水泵组启动较早 ，小汽轮机随主机一 同建立真空 ，避免了主机真空建立后，小汽轮机启 动抽真空时 ，小机排汽大蝶阀前后差压大、开启难 的问题。另外，尽早投入小机轴封，可 以防止主机 抽真空时从小机轴封处漏人空气 ，从而加速 了抽真 空的过程 ，减少了真空泵的电耗和抽真空时间。在 这方面电动给水泵的给水启动方式没有优势。 3 完全汽动给水泵的给水启动方式 完全汽动给水泵的给水启动方式是指在机组启 动时不再启动电动给水泵，而是利用辅汽联箱来汽 作为小机汽源，启动汽动给水泵代替电动给水泵， 完成锅炉上水、冷态冲洗 、热态冲洗 、升温升压等 机组启动过程。 3 ． 1 汽动给水泵组小流量运行时的安全问题 1 ，2号机组的汽动 给水泵为上海 电力修造总 厂生产 的多级离心泵 ，关闭汽动给水泵组再 循环 所需的最小流量为 8 6 0 t ／ h ，其所配置的前置泵为 HP T 3 0 0 ～ 3 3 0 — 4 s型单级单吸离心泵，该泵的机械 结构特点决定其在流量较小时有较大的轴 向窜动。 锅炉启动初期阶段，所需给水量较小 ，低于汽动给 水泵组再循环关闭所需的最小流量。通过调节汽动 给水泵再循环 门的开度，能保证锅炉启动初期给水 的需要 ，并且能安全、稳定地运行 。 3 ． 2 汽动给水泵低流量工况调节精度问题 由于汽动给水泵转速的调节线性略差，在机 组启动过程 中容易引起后续锅炉启动系统的异常扰 动，给启动系统的调整带来不便。在完全汽动给水 泵机组启动方式的运用过程中，应针对汽动给水泵 转速调节线性相对较差的的运行特点采取相应的稳 定措施 ：根据给水母管压力变化情况，尽可能减少 对汽动给水泵转速的干预 ，依靠省煤器入 口主给水 旁路调阀做主调， 汽动给水泵作为被动的辅助调整。 这样有利于阻止因汽动给水泵线性不 良对后续启动 系统的调整带来的不利影响 ， 使主给水流量满足锅 一 一 炉 的需要 。 3 ． 3 汽动给水泵汽源切换操作的要点 采用辅助蒸汽作为小机的工作汽源 ，随着负荷 的升高 ，必须将汽源由辅汽切为四抽。汽动给水泵 汽源切换操作要点为：充分依靠汽动给水泵转速、 自动控制来保持系统 自稳定性 ，缓慢操作，认真比 较 2路汽源的参数 ，尽可能在压力接近的工况下切 换。一般 在机组 5 0 0MW 负荷 时，切换第 1台汽 动给水泵的工作汽源。 3 ． 4 采用汽动给水泵给水启动方式的优点 3 ． 4 ． 1 节能效益显著 以机组冷态启动为例，若采用 电动给水泵给水 启动方式，从上水至 电动给水泵退出约 1 5 h，耗电 约 6 ． 9万 k wh，增加 了机组综合厂用 电率和供 电 煤耗，且其用 电由启备变提供 ，电价较高。若采用 汽动给水泵给水启动方式 ，单台汽动给水泵在相应 的 1 5 h内，平均消耗辅助蒸汽 ( 0 ． 8 MP a ／ 3 4 2℃) 流量约 2 3 t ／ h，对提供汽源的机组煤耗影响较小。 3 ． 4 ． 2 安全性能提高 在电动给水泵给水启动方式下 ，一旦出现故 障 跳闸，由于汽动给水泵启动时间较长，难于立即投 运，会使给水流量低 ，造成锅炉 MF T保护动作 ， 机组启动中断。再次启动锅炉需要重新吹扫、 点火、 升温升压 ，恢复起来需要时间较长。采用汽动给水 泵给水启动方式，一旦汽动给水泵出现异常 ，电动 给水泵能够迅速启动并出力运行 ，大大降低了机组 启动工作 中断的概率，优化 了机组启动操作流程 ， 减少 了运行操作量。 在除氧器上水完成、水质合格后即可执行 2台 汽动给水泵注水、启动盘车操作：主机和 1 台小汽 机同时供轴封 、大小机 同时建立真空；启动汽动给 水泵前置泵实现锅炉上水 ；启动 1台汽动给水泵 ， 建立锅炉启动给水流量 ，实现汽动给水泵为锅炉启 动提供 给水。机组 负荷 升至 4 5 0 MW 以上时 ，并 人第 2 台汽动给水泵 ( 可直接用工作汽源冲转，避 免切换汽源 的操作风 险) 。整个给水系统的投入操 作伴随机组整体启动操作有序、分步地进行 ，不单 独 占用启动时间，做到科学的统筹安排。 3 ． 4 ． 3 经济效益显著 采用汽动给水泵给水启动方式可使汽动给水 泵及时投入 ，缩短了机组并网后升负荷阶段 的操作 时间，较 电动给水泵给水启动方式节约操作时 间 第 1 6 卷 ( 2 0 1 4 年第 1 O 期 ) 电 力 安 全 技 术 混流式水轮发电机低水头运行稳定性分析 刘阳东，牟 明，王新亮，刘持 源 ( 吉林松 江河水力发电有限责任公司，吉林 抚松1 3 4 5 0 0 ) [ 摘要]介绍 了某 电站混流式水轮发电机的主要参数，分析 了水头变幅以及上游水位降低后 对机组出力、压力脉动、水轮机空化的影响，证明了混流式水轮发电机在低水头运行 中的稳定性。 [ 关键词]混流式；水轮 发电机 ；低 水头；稳 定性 某 电站位于吉林省 东南部长 白山山区，是松 江河梯级 电站 中的第 2级 电站 ；水库正常蓄水 位 为 5 8 5 i n ，死水位为 5 6 7 1T I ，总库容为 3 ． 9 2 亿 m。 ， 具有多年调节能力； 安装 2 ‘ 台单机容量为 l 4 0 Mw 的混流式水轮发 电机组 ，多年平均发电量为 3 ． 8 6 8 亿 k Wh，于 2 0 0 9年 4月双机投产发 电。 该 电站 生态 放流 工程 于 2 0 1 3 - 0 4 -1 5开始 施 工，为了满足施工要求，6月 1 0日 一 7 月 6日，需 将该 电站水库水位 维持在 5 6 3 ． 5 0 i 2 1以下。在此期 间，库 区来水需要靠混流式水轮发电机组的发 电流 量进行泄流，机组能否在此水位下安全 、稳定运行 是保证生态放流工程顺利开展的关键。 1 水轮发电机主要参数 为 9 7 ． 0 m，最小 水 头 为 8 5 ． 0 m。水 轮 机 型号 为 HL A8 8 3 -L J - 4 0 0 ，转 轮直径为 4 m， - 额定转速为 1 8 7 ． 5 r ／ mi n，飞逸 转速 为 3 6 0 r ／ rai n，水轮机 额 定功 率 为 1 4 2 ． 9 MW ，额 定 流量 为 1 6 2 ． 8 7 m ／ s ， 吸出高度为 - 4 ． 01T I 。水轮机导叶机构 中心线高程 为 4 7 3 ． 8 i 2 1 。 2 水头变幅分析 当混流式水轮机运行水头偏离设计水头时，在 大出力对应的大开度下 ，水流会对转轮进 口产生负 冲角，从而引起转轮进 口正压面的脱流；当负冲角 过大时，还会造成叶片空蚀。低水头工况偏离最优 工况远近程度 ，可以用最低水头 与设计水头 的 比值来表示。 j ／ 风 的比值越小 ，则低水 该 电站 混 流 式 水 轮 发 电机 的 最 大 水 头 为 头工况偏离最优工况越远。而在混流式水轮机的水 1 0 7 ． 5 1T I ，加权平均水 头为 1 0 1 ． 9 m，额定水头 头变幅设计中，一般要求 -彳 d ≥0 ． 6 5 。 臻瓣臻 辩鞲辨特 臻鞲臻臻 臻臻特 特赫替赫 船臻赫 鞲臻臻赫 壮鞍棒 糖鞲特臻 臻鞲棒臻 棒雌瓣 { l } 雌替瓣鼯 臻摊特 鞲雌捧臻鼯 臻赫船 臻撩鞍椿鼯 转将特 特糖精臻臻 特臻特 雌壕替替臻 珊瓣{ I臻 毒耩#鞲 j 睁替毒# 媾棒糖期 } 约 1 h ，有利于及早切断燃油 ，降低了机组启动过 程中的燃油消耗 ，降低 了机组的启动成本 。以机组 纯冷态启动为例 ，采取给水泵给水启动方式 比采用 传统 电动给水泵给水启动方式一次节约成本费用约 6 0 0 0元。对于检修后机组启动过程 中试验时间较 长的情况 ，则经济效益更为显著。 4 结束语 启动过程中的操作量 ，优化 了机组的启动过程 ，创 造了良好的经济效益。 参考文献： 1胡念苏．汽轮机设备系统及运行 ( 1 0 0 0 Mw 火力发电机 组培训教材 ) [ M] ．北京：中国电力出版社 ，2 0 1 0 ． 收稿 日期 ：2 0 1 4 — 0 6 —1 8 。 综上所述 ，该厂 2台 1 0 0 0 MW 机组在冷、热 作者简 介： r 态启动过程中，采用完全汽动给水泵给水启动方式 王 磊( 1 9 7 9 一 ) ， 男， 工 程 师， 主 要 从事 火 力 发电 厂 运 行 管 理 安全可靠 ，节能效益显著 ，能缩短启动时间，减少 工作， e m a i l ．． w a n g 1 6 8 6 @1 6 3 c o rn 。 一 一