350MW機組小汽機高壓汽源切除的探討與研究

(華北電力大學(xué)研究生院三河發(fā)電有限責任公司,河北 三河,065201)

350MW機組小汽機高壓汽源切除的探討與研究

楊樹旺

(華北電力大學(xué)研究生院三河發(fā)電有限責任公司,河北 三河,065201)

文章闡述了設(shè)有多路汽源的小汽機在高壓汽源切除后運行工況的變化，以及由此而帶來的對汽包水位調(diào)節(jié)的影響，結(jié)合現(xiàn)場實際提出小汽機高壓汽源不能備用后需采取的檢修措施、運行措施。

小汽機；高壓汽源；汽包水位；措施

0 引言

三河電廠一期設(shè)計為兩臺350MW純凝式汽輪發(fā)電機組,分別于1999年、2000年投產(chǎn)發(fā)電。給水系統(tǒng)配有兩臺50%容量汽泵和一臺50%容量電泵,小汽機有一路高壓汽源和兩路低壓汽源,出于節(jié)能考慮,于2009年初將小汽機高壓汽源切除,小汽機高壓汽源切除后約半年時間內(nèi)機組運行正常,但是自華北網(wǎng)兩個細則執(zhí)行及一期兩臺汽輪機供熱改造完成并開始供熱后,在機組快速降負荷及供熱期間出現(xiàn)了小汽機汽源不足的情況,并由此引發(fā)了汽包水位大幅波動,嚴重威脅機組安全運行。

1 小汽輪機型式簡介

給水泵汽輪機(如圖1所示)是沖動式、單缸、單軸、單排汽、凝汽式的機組。額定轉(zhuǎn)速6110r/min,排汽壓力是4.9kPa。給水泵汽輪機設(shè)置有一個高壓主汽門、一個高壓調(diào)速汽門,一個低壓主汽門和6個低壓調(diào)速汽門。

圖1 給水泵汽輪機結(jié)構(gòu)圖

給水泵汽輪機有三路汽源,即主蒸汽、五段抽汽、高溫輔助蒸汽。五段抽汽為工作汽源,設(shè)計參數(shù)為0.84MPa(A)/316℃,主蒸汽為備用汽源,設(shè)計參數(shù)16.67MPa(A)/538℃。高溫輔助蒸汽一般作為檢修和調(diào)試用,在特殊情況下也可以在機組啟動過程中不用電動給水泵而用給水泵汽輪機。

2 小汽機轉(zhuǎn)速控制原理

在機組運行時,給水控制系統(tǒng)將給水總操PID指令分配給投入自動的給水泵并轉(zhuǎn)變?yōu)樾∑麢C參考轉(zhuǎn)速信號。這個參考轉(zhuǎn)速信號通過DCS系統(tǒng)送至小汽機MEH系統(tǒng),MEH系統(tǒng)調(diào)節(jié)小汽機轉(zhuǎn)速,從而改變汽動給水泵出力。其中分配給汽泵的給水指令0～100%對應(yīng)小汽機轉(zhuǎn)速4000～6171r/min。小汽機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程見圖2。

圖2 小汽機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程圖

小汽機MEH的控制功能主要是小汽機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。MEH接受給水功能組發(fā)出的FWC信號并經(jīng)升速率限制后給出參考轉(zhuǎn)速。小汽機的參考轉(zhuǎn)速給定后,MEH系統(tǒng)根據(jù)參考轉(zhuǎn)速計算出相應(yīng)的GV閥位指令。GV閥位指令經(jīng)過不同的函數(shù)變換成20～160mA的信號送至高、低壓調(diào)門的電液轉(zhuǎn)換器,控制高、低壓調(diào)門的開度,從而也使小汽機實際轉(zhuǎn)速隨之變化。在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,實際轉(zhuǎn)速反饋與參考轉(zhuǎn)速比較,將轉(zhuǎn)速偏差進一步進行調(diào)節(jié),最終使小汽機轉(zhuǎn)速達到目標值,滿足給水調(diào)節(jié)需要。

圖3 小汽機高低壓調(diào)節(jié)特性曲線

圖3為小汽機高低壓調(diào)節(jié)特性曲線。當小汽機低壓汽源不足時,低壓調(diào)門開度可能滿足不了給水調(diào)節(jié)需要。為了滿足調(diào)節(jié)需要,高壓調(diào)門將開啟參與調(diào)節(jié)。從圖3中可以看出：當小汽機閥位指令達到45%時,LP-GV開度達到90%,HPGV開始參與調(diào)節(jié)。閥位指令達到50%時,LP-GV全開。在MEH系統(tǒng)的精確控制下,小汽機高、低壓調(diào)門的密切配合完全可以滿足機組運行的給水調(diào)節(jié)要求。

3 小汽機高壓汽源切除后產(chǎn)生問題

小汽機高壓汽源切除后一段時間內(nèi)機組運行較為平穩(wěn),高壓汽源并未參與調(diào)節(jié),2009年6月份為適應(yīng)華北網(wǎng)兩個細則,機組控制方式由爐基礎(chǔ)改為機爐協(xié)調(diào)方式,升降負荷速率由原來的5MW/min改為10MW/min,降負荷過程中,機組多次發(fā)生小汽機高壓調(diào)門開啟情況,由于高壓汽源已經(jīng)切除但熱工邏輯并未進行修改,高壓調(diào)門參與調(diào)節(jié)擾亂小汽機轉(zhuǎn)速控制,造成小汽機突甩負荷、汽包水位大幅波動。如圖4所示,機組由350MW降負荷至180MW過程中,小汽機突甩負荷轉(zhuǎn)速由5200 r/min降至4780 r/min,造成給水流量突降700t/h降至200t/h,汽包水位波動±200mm。

圖4中列出了小汽機運行的5個工況點,根據(jù)小汽機調(diào)門、轉(zhuǎn)速及汽包水位變化情況對小汽機運行特性進行分析,過程分析見表1。

圖4 小汽機機運行的工況圖

表1 小汽機5個工況點的過程分析

綜合上述分析,造成小汽機轉(zhuǎn)速突降原因為參考轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速偏差過大,而轉(zhuǎn)速偏差過大的原因為小汽機高壓調(diào)門較長時間參與調(diào)節(jié)。

4 影響小汽機調(diào)門開度因素

小汽機調(diào)門開度變化主要受汽源壓力、管道阻力及帶水出力三方面因素影響,下面列表分析了三種因素對小汽機調(diào)門開度影響程度(見表2～4)。

表2 主汽壓力對小汽機調(diào)門開度影響(純凝工況)

如表2所示,主汽壓力升高1MPa,小汽機轉(zhuǎn)速增加160 r/min,小汽機低壓調(diào)門需增加開度7%。

表3 給水泵再循環(huán)開啟對小汽機調(diào)門開度影響(純凝工況)

如表3所示,開啟一臺汽泵再循環(huán),小汽機轉(zhuǎn)速增加150 r/min,小汽機低壓調(diào)門需增加開度約7%。

如表4所示,供熱工況下,小汽機低壓汽源壓力降低0.05MPa,小汽機低壓調(diào)門需增加開度約8%。

表4 五抽壓力對小汽機調(diào)門開度影響(供熱工況)

5 措施與建議

小汽機高壓汽源切除后,高壓調(diào)門頻繁參與調(diào)節(jié)擾亂了給水系統(tǒng)正常調(diào)節(jié),根據(jù)現(xiàn)場實際情況及小汽機運行特性,提出以下檢修及運行措施：

5.1 檢修措施

(1)恢復(fù)小汽機高壓汽源。

(2)增加小汽機異常運行工況報警信號,當小汽機低壓調(diào)門開度大于85%或參考轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速偏差大于30r/min時,MEH或DCS發(fā)出報警。

(3)小汽機高壓汽源不能投入時,熱工作條件閉鎖小汽機高壓調(diào)門控制回路,小汽機轉(zhuǎn)速由低壓調(diào)門單一控制。

(4)小汽機輔汽汽源手動門改成電動門,緊急情況時遠方操作投入使用。

5.2 小汽機高壓汽源不能備用時運行措施

(1)降負荷過程中及時設(shè)定主汽壓力與負荷匹配,連續(xù)降負荷過程中,監(jiān)視MEH畫面小汽機低壓調(diào)門開度＞80%,立即降低負荷變化率,降低主汽壓力,維持給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定運行,防止小汽機出力不足。

(2)單臺給水泵流量在220T/H～260 T/H附近運行時,給水泵再循環(huán)門自動開、關(guān)影響給水自動調(diào)節(jié)時,將再循環(huán)門切手動運行,禁止手動全開、全關(guān)大幅操作,降低對給水系統(tǒng)的擾動。

(3)機組供熱運行時,調(diào)整供熱負荷時保證中排壓力在正常范圍,控制小汽機低壓調(diào)門開度小于80%。

6 備注

2011年10月份#1機組小汽機高壓汽源恢復(fù), 11月份發(fā)生了小汽機低壓調(diào)門油動機故障,造成小汽機轉(zhuǎn)速突降500 r/min,此時高壓調(diào)門立即開啟,汽包水位只是發(fā)生輕微波動,避免了機組一次非停,保證了機組安全。

［1］三河發(fā)電有限責任公司.350MW集控運行規(guī)程, 2009.12.6

［2］三河發(fā)電有限責任公司.汽輪機設(shè)備培訓(xùn)教材,2006.10

The Study and Research on the Excision of HP Steam Source of 350MW Unit Small Steam Turbine

Yang Shuwang

(Graduate Schoolof North China Electric Power University Sanhe Power Generation Co.,Ltd.Sanhe Hebei 065201)

The operating change of the small steam turbine is elaborated,which is equipped w ith themulti-channel steam sources but the high pressure steam source ismoved，the influence of the controlling water-level of steam drum isdescribed,themeasurements of the operating and maintenance are put forward,based on scene reality,when the high pressure steam source of the small steam tuibine isnot spared.

small steam turbine,high pressure steam source,water-levelof steam drum,measurement

楊樹旺(1977-),男,工程師,1997年畢業(yè)于北京電專熱動專業(yè),工學(xué)學(xué)士學(xué)位,現(xiàn)從事三河發(fā)電有限責任公司集控運行生產(chǎn)工作。