百万火电机组配置单台给水泵运行可靠性的研究

百万火电机组配置单台给水泵运行可靠性的研究

惠万万

（大唐东营发电公司，山东省东营市 257000）

摘要：大唐东营电厂一期工程为世界首台六缸六排汽百万二次再热机组，其中给水泵采用了1×100%容量给水泵组方案，相比2×50%容量给水泵组配置方案，单汽泵配置对可靠性提出了更高的要求，因此有必要对汽泵组运行中可能出现的问题进行分析研究，并找出相应的解决方案。

关键词：1000MW；给水泵；切换；冷再；给水流量

引言

对于1000MW机组，小机运行时所消耗的能量约占整个机组所有辅机能量消耗的50%左右，且汽泵组投资所占比重也较大，大唐东营电厂针对百万二次再热机组给水泵的参数特点，对1×100%容量给水泵组和 2×50%容量给水泵组两种方案进行综合技术经济比较，最终采用1×100％容量汽动给水泵组布置方案，小汽轮机国产，由上海电气有限公司提供，给水泵和前置泵进口，由苏尔寿公司提供。作为运行人员，有必要对单汽泵方案在机组启动和运行中存在和可能出现的问题进行分析研究，以保证机组的安全稳定运行。

1大唐东营百万二次再热机组设置形式

东营公司规划容量为 4×1000MW 高效超超临界燃煤机组，一期建设 2×1000MW 高效超超临界燃煤机组，同步配套建设烟气脱硫和脱硝设施，并预留扩建条件。本工程三大主机均采用上海电气集团股份有限公司产品，汽轮机为世界首台采用单轴六缸六排汽形式的超超临界、二次中间再热、百万凝汽式汽轮机，采用十一级回热系统，配置前置蒸汽冷却器。锅炉为超超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、二次中间再热、四角切圆燃烧方式、塔式燃煤锅炉。由于无外部汽源，本工程设置两台50t/h的燃油快装启动锅炉供应启动汽源。首次在新建机组采用无电泵、单汽泵配置，汽泵采用前置泵与汽泵同轴，取消汽前泵电机。

2单给水泵配置存在的问题及采取措施

2.1小机最低运行转速提高

由于取消了电动给水泵，在无临机加热的情况机组启动时，锅炉冷态冲洗时要求的给水流量可以由凝结水泵通过凝结水至锅炉上水管道提供，但热态冲洗要求清洗温度为150-180℃，在锅炉不点火的情况下必须投入除氧器加热才能达到要求，此时需启动汽动给水泵。小机原设计最低稳定转速为2400r/min，但考虑小机一阶临界转速以及小机末三级叶片自锁功能的实现，将小机最低连续运行转速变更为2800r/min，此工况下泵出口压力为16MPa，完全满足锅炉上水压力，流量为500t/h，苏尔寿给水泵厂家提供的最小流量阀90%开度时通流量为950t/h，所以在2800r/min定速时，给水泵可以满足机组启动初期运行工况。

但与转速提升前相比较，提高转速后，不但使汽泵定速时的小机汽耗量增加，还会造成锅炉上水辅路调节阀前后差压增大，且辅路调阀采用了气动执行机构，给水流量调节过程中极有可能会引起调节门卡涩，调节性能差造成给水流量波动大等问题。

为此，经过对辅路调门各项数据进行分析以及其他电厂实际应用的调研，决定将执行机构更换为调节性能更好的电动执行机构，保证机组启动过程中给水压力较高时满足锅炉给水流量的调整需要。

2.2 小机运行中汽源需多次切换

由于未设计电动给水泵，所以锅炉自冷态冲洗到带满负荷的整个过程中都需要汽动给水泵提供给水，机组在不同的阶段能够提供给小机的汽源也不相同，这就带来了小机汽源多次切换的问题。

小机设计有三路汽源，机组启动初期由辅汽联箱提供启动汽源，正常运行及高负荷时由五抽供汽，低负荷时由二次冷提供汽源，三路汽源经各自管道、阀门后汇总在一个母管到小机进汽。其中辅汽联箱汽源有四路，分别是临机辅联、五抽、二次冷再和启动锅炉，机组启动阶段临机运行时由临机供汽，否则由启动锅炉供汽，电厂设置两台50t/h的燃油启动锅炉。小机在汽源压力0.3MPa稳定时，小机具备带负荷能力，2800r/min带负荷时进汽量为41t/h，高低压汽源可根据主机负荷自动切换，由高压汽源到低压汽源时，主机对应为30-40%THA负荷，由低压汽源到高压汽源时，主机对应为30-40%THA负荷。

从热平衡图查知，机组在30%THA工况时，五抽压力0.35MPa，温度456℃，二次冷再压力为1.1MPa，温度468℃。启动锅炉供汽参数为压力1.27MPa，温度350℃，启动锅炉负荷可以通过调节燃油量进行调节，蒸汽参数亦可以进行设定。随着机组负荷的增加，考虑到启动锅炉的可靠性，应及早的切除启动锅炉，暂定30%机组负荷时开始将辅汽汽源及小机汽源切至本机带。因此时五抽压力不能满足辅汽需要，考虑用二次冷再供辅汽。现就各汽源之间的切换节点进行讨论。

2.2.1小机汽源切换操作节点

2.2.1.1辅汽汽源由启动锅炉切至二次冷再供

二次冷再压力0.5MPa时，开始对二次冷至辅汽管道暖管，暖管结束且当二次冷再压力到1MPa时，开启二次冷至辅汽联箱进汽门，通过调门设定辅汽联箱压力0.9MPa，同时调整启动锅炉设定参数至0.8MPa，直至两台启动锅炉出力减小至50%时，停运一台启动锅炉备用，随着负荷的增加切除第二台启动锅炉。

2.2.1.2小机汽源由辅汽切至辅汽和五抽联合供汽

在五抽压力0.1MPa时，开始对五抽至辅汽、五抽至小机进行暖管，随着负荷的增加五抽管道温度、压力同步逐渐升高，在五抽管道压力至0.3MPa时，缓慢开启五抽至小机汽源电动门，电动门全开后，缓慢关闭辅汽至小机供汽电动门，尤其是电动门关闭的后半程，监视小机主汽门前压力，确保供汽不会中断，直到辅汽供小机电动门全关。

2.2.1.3辅汽汽源由二次冷再切至五抽供

随着负荷的增加辅汽用汽量逐渐减小，逐渐调整二次冷再至辅汽联箱压力设定值至0.6MPa，逐渐开大五抽至辅汽联箱进汽门，随着负荷的增加（约55%机组负荷）辅汽压力切至五抽带。

2.2.2 小机汽源切换对给水流量的影响

给水流量波动的根本原因在调门开度突变，因此，如果能保持调门前蒸汽的压力和温度不发生大的波动，给水流量基本上不会出现大的变化。因此，应采取以下几条措施保证给水流量的稳定：

1）小机汽源切换操作时，保持机组负荷稳定，停止一切可能影响汽源压力变化的操作。

2）对小机进汽汽源的各路疏水进行论证，保证设置合理，在各路汽源至小机的隔离门前后、小机进汽门处及管道转弯最低点均应有疏水点，确保充分疏水，防止调门前蒸汽温度突变。

3）小机汽源切换过程中注意监视小机进汽调门开度不超80%。

4）小机各路汽源均设计有逆止门，切换过程中存在高低压汽源串汽的可能性，因此要注意加强监视小机各路汽源压力及温度，发现有逆止门卡涩现象时应及时关闭对应汽源门。

2.3给水泵故障

由于采用单辅机配置，给水泵跳闸意味着机组跳闸，查阅中电联发布的 2013 年电力可靠性数据报告内容， 1000MW 机组的给水泵组可用系数为 94.43％，计划停运系数为5.57%，即非计划停运率为 0.00％。这表明，我国电站设备制造和电力工业装备水平已经迈上了新的台阶，且我国电站设备的运行维护和管理水平已有较大幅度的提高，1000MW 机组的给水泵组具有较高的运行可靠性。因此，给水泵故障造成机组强迫停机的几率很小，对机组的运行影响不大，就给水泵本身可靠性而言， 100％容量给水泵可用率非常高，因漏水而产生的给水泵非计划停运也可以通过给水泵密封水回水系统优化得到有效地防止。

3．结论

本文从小机运行的各个阶段分析了可能存在的问题，包括机组启动阶段最低连续运行转速提高对给水流量的调节带来的影响，机组在不同负荷阶段小机汽源如何切换，给水泵跳闸导致机组非停的概率，对以上问题均提出了建议或技术措施，为提高汽泵组运行的可靠性提供了参考信息。

参考文献

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Liu Xiangming. Study on water supply pump configuration scheme [J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2006, 14 (4): 365-368

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Yu Xingchao. Configuration and analysis of feed water pump for 1000MW Ultra Supercritical Unit [J]. East China electric power, 2008 (9): 90-94