300MW机组给水泵汽轮机有关问题探讨

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维普资讯http://www.cqvip.com300MW机给水泵汔轮机有关问题探讨韩子俊(西北电力设计院，陕西西安710032)目前300Mw机组给水系统配置3×50电动给此，通过控制小机调节阀(节流阀)的开度来保持小机水泵(电动泵)有以下3种应用场合：(1)凝汽式机组回的出力与汽动泵的耗功相平衡。无论主机是变压运行热系统及发电机裕量适合采用电动泵的机型(如AIS—还是滑压运行，也不管小机采用何种配汽方式，主机对TOM机型)；(2)空冷机组因背压变化范围较大而使应于汽动泵有一最小负荷，即切换点。因此，为了扩大得采用电动泵具有一定优势；(3)供热机组因汽轮机工小机对主机低负荷的适应能力，小机不仅应具有从主况变化，采用汽动给水泵(汽动泵)的经济性不突出，需机额定负荷运行时抽汽的低压汽源，而且还须具备从进行技术经济比较。由于国产引进型300Mw机组主机低负荷运行时抽汽的高压汽源。和东方汽轮机厂(东汽)300Mw机组(主机)低压缸经在确定小机进汽切换点时，制造厂希望主机切换济工况是按配置2×50汽动泵和1×30电动泵设负荷低一些好，但若小机采用节流配汽时，则较低的主计的，因此本文就给水泵汽轮机(小机)的进汽方式、润机切换负荷要求小机节流阀有较大的开启裕度，这样滑油系统、轴封系统及负荷切换等问题进行分析探讨。不但会导致小机经济性的降低，而且会使小机造价提高；若小机采用喷嘴配汽时，则较低的主机切换负荷要1小机进汽方式求小机进汽喷嘴有足够大的富裕通流面积，这样也会带来很多问题并使结构复杂。目前国内外制造的6小机和主机两者最根本的区别在于：主机在定转Mw小机由主机低压汽源(四段抽汽)供汽时，一般只速下运行，通过改变蒸汽流量来适应外界负荷的需求，能维持在主机40额定负荷以上范围内变工况运转，除滑压运行外，主机的进汽参数基本上是不变的；小机在主机40额定负荷以下范围，须从主机抽出高压汽是一种变参数、变转速、变功率的原动机，其T作情况源供给小机驱动汽动泵。除与主机的工况密切相关外，还与给水泵、凝汽器的特小机的高压进汽在美国普遍采用锅炉新蒸汽，即性有关。为内切换进汽方式。国内上海汽轮机厂(上汽)、北京在正常运行时，一般由主机的低压抽汽作为小机重型机器厂(北重)、哈尔滨汽轮机厂(哈汽)等配置的的工作汽源，主机的抽汽压力与主机负荷成正向关系，小机均采用此种进汽方式。欧洲较普遍采用冷段再热而小机的转速与汽动泵给水量成正向关系。在额定_T蒸气，即为外切换进汽方式，国内杭州汽轮机厂(杭汽)况附近时，小机的出力与汽动泵耗功处于白调平衡状配置的小机(引进西门子技术)采用此种进汽方式。态，无需调节阀加以控制；而当主机负荷下降至一定程度时，小机和汽动泵的效率随主机负荷的下降而降低，1．1配汽方式及系统配置致使小机产生的功率将不足以满足汽动泵耗功，从而内切换进汽方式的小机采用喷嘴配汽，主汽阀设引起汽动泵降速，不能满足锅炉对给水的需要量。为有低压阀和高压阀。主机由额定负荷降至40额定囝I热力发电·2005(11)l

1维普资讯http://www.cqvip.com负荷的过程中先由低压阀参与调节，当主机负荷低于外切换进汽方式对小机的影响，以某电厂30040额定负荷时，高压阀开启，主蒸汽进入小机高压喷Mw机组为例。从图2中可见：在主机降负荷阶段，右嘴室，两股汽源的蒸汽在调节级后混合，在压力级继续边的工况曲线表示为409／6额定负荷时，小机进汽仍由做功。随着主机负荷的进一步降低，高压阀开度逐渐四段抽汽供给(0．3125MPa、322．8℃)，当负荷<增大，主蒸汽的进汽流量不断增加。由于四段抽汽压40额定负荷时，切换为图中左边的工况曲线，小机进力随主机负荷的减少不断下降，而调节级后蒸汽压力汽由冷段再热蒸汽供给(1．469MPa、303．8℃)，冷段随主蒸汽流量的不断增加反而逐渐提高，故小机来自再热蒸汽经节流至0．3125MPa、289．63℃，则使小机四段抽汽的进汽流量逐渐减少。大约在主机20额的进汽端承受33．17℃的温降。反之，在主机升负荷定负荷时，低压喷嘴组前后压力相等，这时四段抽汽不阶段由冷段再热蒸汽切换为四段抽汽时，也会使小机再进入小机，全部切换到主蒸汽，此时低压阀仍全开。进汽端承受33．17℃的温升，造成热冲击。小机采用内切换进汽方式需设置2个蒸汽室，进汽系统的结构较复杂。外切换进汽方式的小机采用节流配汽。在冷段再热蒸汽管道上设置压力切换阀，把小机从四段抽汽进汽切换为较高压力的冷段再热蒸汽，切换汽源经过压力切换阀进入小机正常进汽的主汽阀(快关阀)，因此小机主汽阀没有高、低压之分。压力切换阀的开启整定值按主机40额定负荷的抽汽压力设定。这种切换方式的进汽系统只需设置1个蒸汽室，小机运行的经济性及安全性较高。图2外切换进汽方式对小机的热冲击1．2热冲击对小机的影响以上海汽轮机厂机组为例，从图1中可看出，内切1．3汽源切换稳定性及机组可靠性换进汽方式热冲击对小机影响：当主机降负荷时，负荷小机采用内切换进汽方式，主汽阀高压阀及高压<409／6额定负荷时，主蒸汽进入小机主汽阀高压阀时喷嘴均处于高温高压区，因此热膨胀引起的动静间隙、受到很大的节流，由l6．7MPa、538℃节流为6．374阀杆密封、阀杆滑动等发生问题是影响小机正常运行MPa、491．2℃后进入小机调节级后与主机四段抽汽的主要问题。在(409／6～209／6)额定负荷时，小机采用的两股汽流混合后做功，而四段抽汽的参数为0．3125主蒸汽与四段抽汽同时进汽时，切换过程较平稳。MPa、322．8℃，两股汽流混合前温差达168．4℃，则对小机采用外切换进汽方式，进汽参数不高，则热膨小机调节级产生较大的热冲击。反之，在升负荷阶段胀引起的动静间隙、阀杆密封、阀杆卡涩等发生问题较小机由主蒸汽进汽切换为四段抽汽时，在调节级产生少，可靠性相对较高。在汽源切换稳定性方面，杭汽较大的热冲击。2000年l2月在合肥二电厂(350MW机组)进行了完整的外切换进汽方式试验，切换过程为2S，实现了无扰动切换。1．4对内切换进汽方式调整的分析国内某些电厂考虑到小机采用内切换进汽方式受到很大的节流与热冲击，提出由辅助蒸汽(辅汽)作为切换后的汽源，通过低压配汽机构来控制小机起动或主机低负荷的运行。因此，在技术协议中明确提出取消小机的高压蒸汽室、高压喷嘴组及高压调节汽阀，从图1内切换进汽方式对小机的热冲击而可使小机结构紧凑、成本下降、运行更为安全可靠，热力系统也更为简单。I热力发电·2005(11)l⑦标准分享网www.bzfxw.com免费下载

2维普资讯http://www.cqvip.com实际上，在小机进汽系统中已含有辅汽至小机调表1主机起停方式与轴封供汽汽源关系试用汽，用汽量约为(5～lO)t／h(300Mw机组)。根起停方式轴封供汽汽源据电厂的实际要求，小机采用内切换进汽方式，若将调试用汽兼做低负荷时的汽源时，只需将管径放大温套态量起动(停机后48起h后、)辅”⋯汽、⋯主蒸⋯汽、⋯冷段一再⋯热“⋯蒸汽即可满足要求，但其前提条件是辅汽系统须分别设罂銎妻棼奎机2h后、应案根磊据起烛动驯时叫汽r、缸ⅢL金直属壁坚温面置高中压母管。因辅汽系统分别设置高中压母管，紧急事故停机。。。。⋯当首台机组起动时，在负荷<40额定负荷时，采用辅汽起动的汽源为起动锅炉或老厂来汽。当1台机正常停机主蒸汽、冷段再热蒸汽、辅汽组运行，另1台机组起动时，起动机组的小机采用辅汽起动的汽源来自运行机组的中压辅汽母管，而运给；当轴封蒸汽母管压力继续升高到另一整定值时由行机组中压辅汽母管汽源来自该机四段抽汽，若主冷段再热蒸汽供给；当主机达到约259／5额定负荷时，机厂用汽工况能满足以上要求(总汽量不限于此)则一旦中压缸排汽压力达到自密封所需的压力时，投入此系统是合理的。自密封系统，而自密封形成以后，轴封调节站阀门关若辅汽系统设置单母管(压力调节范围较大)，闭，此时主蒸汽、冷段再热蒸汽、辅汽作为备用汽源，轴则当首台机组起动时，负荷<40额定负荷时，小机封用汽由主机高中压缸端轴封漏汽(自密封蒸汽)供采用辅汽起动的汽源为起动锅炉或老厂来汽。但当给，并由主机轴封系统蒸汽母管经减温减压器向小机1台机组运行，另一台机组起动时，起动锅炉已拆或轴封系统供汽。老厂来汽已停，则起动机组的小机采用辅汽起动的同理，1台机组运行，另1台机组冷态起动时，运汽源来自运行机组的辅汽母管，而运行机组辅汽母行机组的小机轴封系统由该机组自密封供汽，起动机管汽源来自该机冷段再热蒸汽，即当起动机组<组的小机轴封系统先由辅汽系统供汽，此时辅汽汽源40额定负荷时的小机起动汽源实质上来自于运行来自于正常运行机组冷段再热蒸汽，当起动机组带机组冷段再热蒸汽，这实际上是小机外切换进汽方15额定负荷时切换到该机主蒸汽系统，当起动机组式的汽源。同理，1台机组运行，另1台机组滑压降带约259／6额定负荷后小机轴封系统则由该机自密封负荷运行，当负荷<409／6额定负荷时，降负荷机组的蒸汽提供。小机进汽来自于该机组辅汽母管，而该机辅汽母管汽源来自该机冷段再热蒸汽，即降负荷机组<402．2机组起停方式、汽缸壁温及轴封供汽参数额定负荷运行时的汽源实质上来自于该机冷段再热表1指出在机组热态起动、极热态起动、事故停机蒸汽。因此，对于单母管辅汽系统，将小机内切换进甩负荷时，轴封供汽母管汽源根据汽缸金属壁温来确汽方式调整为辅汽作为低负荷时的汽源，其实质却定。一般来讲，机组起停方式若按起动前汽轮机内缸是外切换进汽方式，对此应予以重视。或转子表面的金属温度水平分类，各种起动工况定义为：金属温度低于满负荷时金属温度的40左右或金2小机轴封系统属温度低于150℃～180℃以下者，称为冷态起动；金属温度为满负荷时金属温度的4O9／6～80或低于1802．1主机起停方式与小机轴封系统供汽汽源的关系℃～350℃之间者，称为温态起动；金属温度高于满负由于小机轴封系统与主机轴封系统相联接，因此荷时金属温度的80或低于350℃以上者，称为热态主机轴封系统的运行特点决定了小机轴封系统的运起动。行，而主机轴封系统供汽汽源又因主机起停方式的不西屋公司按汽缸内表面温度进行分类，汽轮机第同而不同。起停方式(按停机小时数)与轴封供汽汽源一级汽缸内表面金属热电偶温度<149℃为冷态起的关系如表1。动，热电偶温度在149℃～371℃为温态起动，热电偶首台机组冷态起动时，主机轴封系统首先由辅汽温度>371℃为热态起动。系统供汽，此时辅汽汽源来自于起动锅炉或老厂来汽；现将主机起停方式与小机轴封供汽参数的关系列当锅炉升温、升压到约15额定负荷，主机轴封系统于表2。蒸汽母管压力升高到某一整定值时切换到由主蒸汽供@I热：tj发电·2005(11)I

3维普资讯http://www.cqvip.com表2主机起停方式与小机轴封供汽参数关系水的循环倍率高。由于该冷却水只是冷却水流量中很小的一部分，因此整个冷却水系统不会因为小机冷油器冷却水流量偏小而提高流速。因冷却水流量仅为36t／h，导致出口油温较高，对此制造厂和设计院采取了相应完善化措施。4小机负荷切换与给水泵运行的关系从表2看出：当主机热态起动、极热态起动、紧急小机进汽切换点，2台汽动泵单、双泵运行切换停机3种工况时汽缸金属温度较高，为防止轴封供汽点，电动泵与汽动泵运行切换点相互关联。后出现负胀差，主机轴封系统供汽应选用高温汽源，通(1)电动泵与汽动泵运行切换点没有明确的划分常高温汽源来自主蒸汽。如引进西屋公司300Mw边界，在实际运行中存在3种情况：1)机组先用电动泵机组轴封主蒸汽供汽阀后的温度约为456℃，日立公起动，在水泵最小流量再循环装置自动投入后，手动投司300MW机组轴封主蒸汽供汽阀后的温度约为380入汽动泵并沿最小可运行等效曲线逐渐升速。随着小℃。所以，采用主机轴封系统供汽的高温汽源供小机机转速的上升，汽动泵出口压力慢慢增加到某一转速轴封系统应配置减温减压装置。对此，采用外切换进下，汽动泵出口压力达到给水母管压力时，出口止回阀汽方式的杭汽小机是个例外，小机轴封齿选用的材料被顶开，汽动泵与电动泵同时供水。此后，由2台泵的能承受450℃的高温，不需要减温减压装置。再循环装置进行两泵间的流量切换。如对于300MW轴封供汽母管材质一般为20号钢，这对于东汽机机组采用25～50o．4电动泵起动时，一般当主机负荷组的各种工况均能满足需要，但引进西屋公司机组极达(8O~120)MW，主蒸汽流量(300～350)t／h，压力热态起动时20号钢已不能满足要求。因极热态起动(8．0~10)MPa时进行电动泵向汽动泵的负荷转移。次数较少且起动时间较短，而采用合金钢成本较高，应2)主机滑压、降负荷运行，在滑压阶段，由于给水泵工要求主机厂对极热态起动工况短时间使用20号钢也作点沿滑压线直线下降，需要小机在相当宽的范围内能满足要求进行确认。变速运行，当转速降到切换转速时，进行汽动泵向电动某些电厂建议取消轴封主蒸汽调节阀站。取消轴泵的负荷转移。3)有些电厂因辅汽汽源稳定并有成熟封主蒸汽调节阀站的条件是：(1)机组冷态起动时轴封的运行经验，直接采用汽动泵起动并且机组滑压、降负供汽由辅汽直接切换为冷段再热蒸汽，这需要主机厂荷阶段也不切换到电动泵，则电动泵仅作为备用，如邹同意对轴封调节阀站压力整定值进行调整。(2)主机县、平凉和谏壁等电厂4×300Mw机组以及铁岭电协议中明确不采用极热态起动方式。厂、石洞口二电厂等均采用此方式。(2)汽动泵单双泵运行切换点在目前还没有统一3小机润滑油系统的结论，不同的电厂根据实际情况有不同运行组合方式。文献[6]给出通常情况下的对应关系(表4)。300MW机组所配6MW小机的润滑油系统配置见表3。表4汽动泵单双泵运行切换点表3300Mw机组的给水泵汽轮机润滑油系统配置从表4中看出，以主机额定负荷作为汽动泵从表3看出，北重与杭汽及上汽在’油效、单双泵运行切换点经济5性0较好．，。冷油器冷却面积、进出口油温相差不大的情况下冷却【下转第95页)水流量相差(1～3)倍，对此北重的解释是其要求冷却标准分享网www.bzfxw.com免费下载

4维普资讯http://www.cqvip.com3分析与结论2．5炉水溶解氧‘锅炉使用的除氧器为混合式大气压力除氧器，运(1)锅炉用水的水质严重超标，水中含有大量的腐行中主要通过控制除氧器的运行温度在102℃～1O4蚀性阴离子，尤其是OH一与S0：一。℃来保证除氧效果。出现顶棚过热器管腐蚀泄漏后，(2)汽水分离效果不好，机械携带严重。尤其在顶采用氧量分析仪对炉水的氧含量进行了测定，发现炉棚过热器管的底部有水滴，水滴中携带有大量的盐分水氧含量通常为2009g／L左右，最高时达到1500与阴离子，从而形成了潮湿的电化学腐蚀环境。／~g／L。在运行中通过连续监测与调整，将除氧器温度(3)炉水中含有大量的溶解氧。由于顶棚过热器提高到105℃～1O8℃，压力保持在0．02MPa，使除管底部潮湿的电化学腐蚀环境，溶解氧与铁可形成微氧器的溶解氧达到合格。电池反应，从而造成氧腐蚀。此外，因炉水中阴离子成分中含有大量的OH一与SO：一，从而进一步加剧了氧2．6锅炉运行汽水分离效果腐蚀的速度。在原锅炉设计中选用了42台旋风分离器，每台(4)顶棚过热器管是新换的管子，尚未在表面形成分离器负荷为3．1t／h，分离器的总负荷130．2t／h。Fe。04钝化保护膜，这也是其使用周期短的一个原因。由于受锅筒内空间所限，在扩容设计时增加了4台旋风分离器，如果仍按原单台负荷计算则分离器的4防腐蚀措施及效果总负荷为142．6t／h。分析2004年1月份至2005年2月份1、2、3号锅炉的运行负荷记录，发现3台锅炉经过试验分析，采取了以下防腐蚀措施：(1)停用在(140~150)t／h负荷运行的时间至少占总运行时第二氧化铝厂的蒸发回水；(2)改善除氧器的运行条间的1／3。也就是说，当锅炉负荷超过142．6t／h，根件，使炉水的溶解氧达到合格标准；(3)研究解决汽水据计算分析旋风分离器的分离能力不足，因而，导致分离效果差的问题，改进汽水分离效果；(4)在运行中在锅炉满负荷运行时蒸汽的机械携带增加，腐蚀加严格控制汽包水位。采取这些措施后锅炉顶棚管的腐剧。蚀泄漏得到了有效遏制。(上接第69页)(3)汽动泵单双泵运行的切换点与小机进汽切换5结语点的关系是：若单双泵运行切换点在小机进汽切换点之上，则要求单台小机及单泵的出力均>509／6主机额小机外切换方式进汽系统相对简单，介质参数较定负荷时才能满足主机出力要求。事实上小机的最大低，可靠性高。小机轴封系统在满足机组起停方式及设计容量应同时满足以下2个条件：1)对应主机汽缸壁温匹配的条件下，轴封调节阀站系统应尽量简VWO工况的小机出力加上抽头喷水泄漏量及1．5化，以减少运行漏点。的余量后再乘1．1的系数。2)单台汽动泵加电动泵的[参考文献]负荷可保证小机THA工况6MW的出力。因此小机E1]吴季兰．汽轮机设备及系统[Mj．北京：中国电力出版社，1998．制造商在标书中均保证单台小机可带609／6～70负[2]沈士一，康松，等．汽轮机原理I-M]．北京：水利电力出版荷，其隐含的假设就是，单双泵的切换点在小机进汽切社，1992．换点之上。[3]金继光，等．300MW机组给水泵驱动方式的优化EJ]．热若单双泵的切换点在小机进汽切换点之下，则单机技术，1999，(2)．台小机及单泵的出力均≈5O主机额定负荷即可满[4]王成立．姚孟1号机组改造工程给水泵驱动方式的选择EJ]．电力建设，2OOl，(9)．足要求，小机制造商亦可降低制造成本，但当单台汽[5]洪波，等．动态规划法在火电厂给水泵优化运行中的应用动泵与电动泵并联运行时主机负荷将<100额定EJ]．热力发电，1996，(5)．负荷，电厂从运行及投资回收角度考虑是难以接受[6]黄其励主编．电力工程师手册(动力卷)[M]．北京：中国的，所以单双泵的切换点在小汽进汽切换点之下是电力出版社，2002．不合理的。匮壁[0