汽动给水泵在机组冷态启动中的变频运行.doc

汽动给水泵在机组冷态启动中的“变频”运行
1曹银觥 2曹兰敏
（1国电民权发电有限公司 2中电投河南公司开封发电分公司）
摘要：采用邻机辅汽冲转1台小汽机驱动汽泵来替代电动给水泵实现机组的冷态启动，增加了机组启动的灵活性、安全可靠性，尤其是节省了厂用电消耗，实现经济启动。汽泵代替电泵的启动方式已经在生产中得到验证，但是，我们在实际生产中，对汽泵的启动方式做了更多研究和探讨，实现了汽泵在上水、冲洗、以及点火升温升压阶段的“变频”运行，节省了邻机辅助用汽；“变频”运行能够人为的控制汽泵出口压力，便于炉侧一二减温水量控制，防止过热器减温水量突变，引起联箱变形；在锅炉启动初期，便于控制汽温防止突升突降，有效控制氧化皮脱落。
关键词：汽动给水泵 “变频”运行 汽温控制

0 引言
600MW汽轮发电机组一般配备2台50％BMCR容量的汽动给水泵，以及1台30％ BMCR容量的电动给水泵（液力耦合器调速）。电动给水泵通常在机组启、停机及低负荷时使用，一般情况下在机组运行中当任一汽动给水泵故障时作联动备用。我公司电动给水泵在实际工作中，工作冷油器中容易堵塞风塔填料和淤泥，造成工作油温较高；且由于安装问题，工作冷油器进出口油管道多次出现呲漏，电动给水泵运行可靠性较差。但是，电动给水泵有其运行的优越性，电泵勺管调节灵活，可以随时根据炉侧需要，调整勺管开度，控制给水压力和上水流量。
我公司#1、2汽轮发电机组发电机没有设计出口开关，机组停运后，厂用电全部是通过启备变从网上返购，平均kW.h合计0.69元。在机组启动初期，若启动电动给水泵运行，将耗费大量高价网购电，且由于启备变负荷较高，也不利于启备变安全运行。
汽动给水泵所谓“变频”运行，就是在机组启动的初期阶段，根据出口压力和锅炉上水流量变化，在MEH本地对汽动给水泵初期进行控制，降低汽动给水泵的工作转速，利用汽动给水泵冲动阶段节约用汽用电，控制炉侧汽温便于控制氧化皮的生成和脱落。
汽动给水泵在冷态启动过程中，替代电动给水泵，实现“变频”运行后，对提高机组启动过程的经济性、安全性有着十分重要意义。

1 系统简介
锅炉为东方锅炉厂生产的DG1900/25.4-Ⅱ1型超临界参数、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置汽包炉。汽轮机为东方汽轮机厂生产的N600-24.2/566/566型超临界一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机。
每台主机配置两台汽动给水泵，驱动给水泵用变转速凝汽式汽轮机。小汽轮机采用杭汽生产的，型号：NK63/71，单缸、单流、单轴、 反动式、纯凝汽、冷端再热器汽外切换、下排汽，最大连续功率14000kW，控制系统采用MEH控制方式，DCS控制连续运行调速范围：3000～5900r/min；汽泵采用上海电力修造总厂生产的，型号：HPT300-340M。一台电动给水泵作为启动及紧急异常工况下启用，其型号为：HPT200-330M。
给水泵汽轮机设计有3路汽源：正常低压工作汽源采用四段抽汽；高压备用汽源来自本机再热器冷端蒸汽；调试用汽源来自辅助蒸汽。汽动给水泵冷态启动时在800r/min附件停留暖机40min，在工作转速5900r/min以下无临界转速区间。

2 采用汽动给水泵“变频”运行的可行性和操作方法
我公司小汽轮机采用杭汽生产的NK63/71型，其主油泵单独设置两台，保持一运一备。正常运行时，垂直安装在主油箱内的电动主油泵直接吸油，出油经过冷油器和滤油器再向小汽轮机和给水泵各个轴承供油，即汽动给水泵组不像大汽轮机一样，只有定速以后主油泵才能正常工作，各个轴瓦供油不受转速控制，供油安全有保障。汽动给水泵组按照厂家要求，一般情况下盘车转速保证控制在120r/min以上，即可以保证动静部分以及轴瓦不会出现摩擦现象。利用汽动给水泵组可以低速盘车的特性，在机组启动阶段，适当降低汽动给水泵工作转速，来控制给水流量，满足机组启动初期需要。
具体操作方法：
1）锅炉静态上水完成后，启动汽前泵提高给水流量准备开式冲洗前，先启动小汽轮机顶轴油泵，防止在上水过程中由于给水流量增大，汽动给水泵被给水冲动低速运转时，由于转子没有顶起，造成轴瓦磨损。小汽轮机顶轴油压调整正常，一般维持在5MPa，则转子顶起高度控制在5—8s。
2）利用邻机辅汽冲动汽动给水泵在800r/min暖机，此时汽泵出口压力1.71MPa，汽泵入口流量158t/h，给水旁路调整门开度维持在47.8%，满足炉侧变流量冷态冲洗，而汽泵转速控制暂时由MEH在本地实现“自动”控制，锁定MEH上小汽轮机转速“暂停”小控制面板，实现一个人在“汽水总貌”画面对给水流量和汽温的多方面调节控制。汽泵800r/min时，低调阀开度仅有8.4%，但是由于小汽轮机排汽缸无低负荷喷水降温装置，低速时间长了，排汽缸温度较高，当大机真空在90kPa时，小汽轮机排汽缸温度能够控制在80--85℃（排汽管耐温150℃）。
3）汽动给水泵转速1500r/min时，汽泵出口压力3.0MPa，入口流量290t/h，小汽轮机排汽温度87℃。
4）汽动给水泵转速2000r/min时，汽泵出口压力5.9MPa，给水旁路调整门45%，入口流量提高到470t/h，小汽轮机排汽温度73℃，满足锅炉吹扫启动流量点火。
5）开启电动给水泵出口电动门，电泵勺管置位10%，投入电泵热备用，防止汽动给水泵突然跳闸，炉侧受热面干烧。
6）给水流量达到450t/h后，关闭汽泵再循环调整门，投入“自动”。
7）大机2000r/min暖机4个小时后，向上升速3000r/min定速后，汽动给水泵逐渐升速至3000r/min，投入MEH“遥控”方式。汽动给水泵转速3000r/min时，汽泵出口压力9.7MPa，给水旁路调整门74%，入口流量590t/h，小汽轮机排汽温度87℃。在主汽温度逐渐升高的过程中，过热器一、二级减温水控制合理，平均温升率控制在1—1.5℃/min。

3 汽动给水泵在冷态启动时“变频 ”运行效果分析
优点分析：
1）安全性：
2011年我公司#2机组停运C修时，对炉侧高温过热器、高温再热器氧化皮检查时，发现在管内积聚大量氧化皮。汽动给水泵在整个启动初期降低转速运行后，可以有效地控制汽泵出口压力，便于锅炉在调整一、二级减温水量时，避免出现过调现象，过热器出口温度能够控制在1—1.5℃/min的安全范围内。
电动给水泵工作安全系数低，几次冷态启动都被迫中断，重新启动汽动给水泵。
3）经济性：
为了防止启动初期汽温突变，控制氧化皮的产生和脱落，自2011年11月份后，#2机组几次冷态启动均采用电泵运行。电动给水泵采用液力耦合器变速调节，勺管调节较灵活，出口压力可以随意控制。一般当燃烧到一定程度，投入过热器减温水后，习惯上都是把给水压力控制在6.0—6.5MPa，给水压力较汽泵3000r/min定速后（定速后汽泵出口压力一般是11--12MPa）低，减温水量容易控制。机组负荷100MW时，再并入一台汽动给水泵。在机组冷态1个启动中，电动给水泵大概运行时间是20个小时，平均电流335A，合计耗电59797.5kWh，一次启动仅电泵就得从网上购电花费4.12万元。而汽前泵耗电只有：34.5A×20××0.85×6=6158.2 kWh，耗资0.42万元；
机组启动初期，汽动给水泵小汽轮机汽源来自邻机四段抽汽，压力0.8MPa，温度320---330℃，平均耗汽5---6kg/s，每吨蒸汽需要标煤6t/h，按照运行20小时计算合计标煤5.6t，折合标煤单价0.5万元，也就是每次启动采用电泵后可以节约3.2万元。
缺点分析：
1）汽动给水泵小汽轮机没有设计低负荷喷水减温装置，在转速低时，由于鼓风摩擦损失、排汽管道长原因，造成小汽轮机排汽温度较高，小汽轮机排汽管最高承受温度150℃。因此，为了充分利用汽泵的低转速，利用检修进行技术改造，在小汽轮机排汽缸部分增加喷水减温装置，询价改造成本大约需要8---10万元。
2）小汽轮机MEH转速控制系统，原设计是当汽泵组转速达到3000r/min以后，投入DCS遥控，DCS给水控制指令从0---96%，对应汽泵组转速3000---5850r/min，在“汽水总貌”画面即可实现对汽泵组的全程控制，操作比较方便。汽泵采用低速运行后，需要在MEH上控制，操作时需要对MEH画面锁定。

4 汽动给水泵 “变频 ”运行注意事项
1）由于汽动给水泵没有调试低速盘车，在启动初期，切记小汽轮机轴封不能投入过早，防止转子局部加热出现弹性变形，在升速过程中往往容易因为泵组振动大，延误启泵上水时间。我们总结了一下以往经验，若轴封送汽过早，冲转到3000r/min需要延长1---1.5h暖机时间。
2）小汽轮机低速运行时，排汽管温度禁止超过90℃，若排汽温度升高，立即向上升速50r/min。
3）由于是单台汽泵运行，为了防止运行中汽泵组跳闸，造成锅炉失水干烧，在锅炉点火后，开启电泵出口电动门，投入电泵热备用，勺管位置置位10%，即把电泵投入紧急备用。
4）汽动给水泵启动前，确保小汽轮机润滑油压力0.3MPa（升速后会缓慢降至0.27MPa），顶轴油压力5MPa，且低速时就地倾听泵体及小机通流部分无摩擦。

5 结论
我们在实际生产中，实现了汽动给水泵在上水、冲洗、以及点火升温升压阶段的“变频”运行，节省了邻机辅助用汽；而且汽泵的“变频”运行能够人为的控制汽泵出口压力，利于炉侧一二减温水量控制，防止过热器减温水量突变，引起联箱变形，在锅炉启动初期，便于控制汽温防止突升突降，有效控制氧化皮脱落。

作者：曹兰敏 中电投河南电力公司开封发电分公司
邮寄地址：河南省开封市土柏岗乡开封火电厂发电运行部
邮政编码：475002
联系电话：[phone]
电子邮件：caolanmin@
简历：（1976-），女，中电投河南电力有限公司开封发电分公司汽机运行专责工程师