汽動給水泵在試運過程中的問題分析及采取措施

原樹峰，崔亞明，梁健康

（1.太原理工大學，山西太原030024；2.國網山西省電力公司電力科學研究院，山西太原030001）

汽動給水泵在試運過程中的問題分析及采取措施

原樹峰1，2，崔亞明2，梁健康2

（1.太原理工大學，山西太原030024；2.國網山西省電力公司電力科學研究院，山西太原030001）

針對汽動給水泵在試運時出現(xiàn)的盤車未脫開、汽動給水泵熱態(tài)啟動暖機時間選擇、事故狀態(tài)下操作方式等各種問題，著重從運行方式、結構特點等方面進行了分析，提出了汽動給水泵在運行過程中應該注意的問題及采取的緊急措施，保證了系統(tǒng)的安全運行。

汽動給水泵；振動；盤車

0 引言

某電廠一期工程裝備2臺300MW汽輪發(fā)電機組，鍋爐為上海鍋爐廠生產的300MW流化床鍋爐，汽輪機為上海汽輪機廠生產的亞臨界凝汽式機組。每臺機組給水系統(tǒng)配置有1臺30%鍋爐最大連續(xù)出力BMCR（BoilerMaximum ContinuousRating）容量的電動給水泵和2臺50%BMCR容量的汽動給水泵，驅動給水泵的汽輪機由北京電力設備總廠生產，給水泵由沈陽透平機械股份有限公司生產。在機組整套試運過程中，出現(xiàn)了小汽機首次啟動盤車脫不開、熱態(tài)啟動振動大、機組事故跳閘后小汽機無可靠備用汽源等問題，直接影響鍋爐上水。

1 設備簡介

本機組給水系統(tǒng)配置的30%BMCR容量電動給水泵用于機組啟動，2臺50%BMCR容量汽動給水泵用于機組正常運行。汽動給水泵小汽機汽源設計為雙汽源，機組高負荷運行時由主機四段抽汽供給，經低壓主汽門、4個低壓調門進入小汽機做功；機組低負荷運行時四段抽汽壓力偏低，可以無擾切換至再熱冷端供汽，經高壓主汽門、高壓調門進入小汽機做功。另外，來自輔汽聯(lián)箱的蒸汽作為小汽機備用汽源，經低壓進汽電動門、低壓主汽門、低壓調門進入小汽機做功，也可滿足小汽機的用汽要求。在機組啟動帶負荷過程中，將汽動給水泵沖至3 000 r/min后，交由鍋爐控制。采用該汽動給水泵小汽機盤車裝置行星擺線針輪減速機結構，通過滑鍵拖動汽輪機轉子一起旋轉。

2 小汽機盤車裝置未脫開

2.1 發(fā)現(xiàn)問題

本工程2號機組A汽動給水泵于2012年2月9日具備帶泵試轉條件，A小汽機在20:24掛閘沖車，500 r/min磨檢正常，未見異常，升速至900 r/min進行低速暖機，各項指標正常，20:50升速至1 800 r/min，現(xiàn)場聽音檢查發(fā)現(xiàn)前箱內仍然有異音，5min后小汽機振動突然增大至保護值（15絲），小汽機跳閘。

2.2 原因分析

小汽機在低轉速情況下，一切參數(shù)正常，而到高轉速時突然發(fā)現(xiàn)前箱內有異音，而且振動突然增大。由于小汽機在出廠前都進行過整裝試車，有合格的出廠檢驗及測試報告，所以轉子上出現(xiàn)部件飛脫或者葉片斷裂等意外情況概率極小。結合小汽機首次試運的情況：第一次沖車時就發(fā)生過盤車嚙合裝置在高轉速下不能完全脫開，經過檢查、處理后才順利完成了小汽機超速試驗，在帶泵試轉過程中，由于嚙合裝置動作不靈活，主軸與盤車未能完全脫開，與主軸一起旋轉，低轉速時動不平衡力相對較小，作用不明顯，在高轉速時，動不平衡力增大，引起小汽機振動增大，直至超過保護值跳機。所以，盤車嚙合裝置動作不靈活造成小汽機振動大的可能性非常大。

2.3 采取措施

在隨后的檢修處理過程中，打開前箱、解體小汽機盤車嚙合裝置，發(fā)現(xiàn)滑鍵動作不靈活。經現(xiàn)場研究決定，完全拆除小汽機盤車，再次啟動后汽泵運行正常。

3 汽泵熱態(tài)啟動暖機時間選擇

3.1 問題的提出

汽動給水泵在熱態(tài)停運后，由于上、下缸冷卻速度不同，存在有一定溫度的梯度，使得轉子產生徑向溫差，發(fā)生熱變形。隨著停運時間的延長，上、下缸溫度趨于平衡，轉子產生的徑向溫差和熱變形也隨之消失。小汽機盤車裝置的作用就是在上下缸存在溫差的情況下連續(xù)盤動轉子，使得轉子均勻冷卻或加熱，避免發(fā)生彈性彎曲，所以，小汽機轉子在停運時需要緩慢冷卻，啟動時需要緩慢加熱。給水泵采用小汽機驅動時，由于給水泵的轉子細而長，其撓度較大，動靜間隙?。?.20～0.45mm），在高速旋轉時泵內各級間隙中的壓力水起到“水軸承”的作用，形成了穩(wěn)態(tài)跨距，縮小了支撐跨距，增強了支撐剛度。而在低速盤車時無法形成“水軸承”，極易造成動靜摩擦[1]。另外，在機組試運期間，由于系統(tǒng)中雜質較多，易發(fā)生卡澀，因此，給水泵廠家堅決反對低速盤車。大多數(shù)電廠，都是采用直接沖車的方式啟動給水泵，停泵后不盤車，靠自然冷卻，對于汽動給水泵熱態(tài)啟動，合理選擇暖機時間既能使汽泵不發(fā)生振動，又可使機組能夠在較短時間內帶負荷，發(fā)揮最佳經濟效益。

3.2 實例分析及結論

在機組試運過程中，對汽泵在熱態(tài)啟動的時機選擇上摸索出一些規(guī)律，以B汽泵的兩次沖車為例進行說明，見表1、表2。

表1 2 0 1 2年3月2 6日B汽泵沖車軸振記錄表

表2 2 0 1 2年3月2 7日B汽泵沖車軸振記錄表

從表1、表2可以看出，小汽機在熱態(tài)停機后，再次啟動振動大小與停機時間有一定關聯(lián)，停機時間相對較長，所需暖機時間要長一些，在振動大時必須降速暖機，否則會出現(xiàn)保護動作。因此，在停機后不能連續(xù)盤車的情況下，再次熱態(tài)啟動時應嚴密監(jiān)視小汽機的振動情況，若有振動增大趨勢，必須降至1 800 r/min以下進行高速暖機，等到小汽機振動有明顯減小時方可升速。

4 汽泵在事故狀態(tài)下的操作方式及措施

4.1 存在問題

機組在正常運行過程中由2臺50%BMCR容量的汽動給水泵向鍋爐供水，1臺30%BMCR容量的電動給水泵作為備用。由于本機組配套為流化床鍋爐，蓄熱大，尤其在大負荷下運行，主汽壓力接近額定參數(shù)，一旦機組跳閘，汽輪機高壓、中壓主汽門全關，主汽壓力迅速上升，安全門動作，外排汽量增大。在試運過程中，發(fā)現(xiàn)2臺汽動給水泵因汽源無法滿足要求而跳閘，電動給水泵因出力受限，無法維持汽包正常水位，嚴重影響設備安全。

4.2 分析問題

汽動給水泵的汽源主要由四段抽汽和輔助蒸汽供給。本機組輔助蒸汽汽源主要是由老廠的2臺50MW機組供給，然而本工程啟動調試正處于冬季，老廠機組承擔較重的供暖任務，使得老廠來汽壓力低、溫度低，只能勉強供除氧器加熱用，無法滿足汽動給水泵的用汽要求。因此，汽動給水泵只能在鍋爐點火后，由再熱冷段向輔汽聯(lián)箱供汽，在輔汽參數(shù)達到0.5MPa、250℃以上，才能滿足汽動給水泵的啟動要求。一旦機組事故跳閘，再熱冷段壓力降低，輔汽壓力隨之受影響。由于汽動給水泵沒有可靠的輔助蒸汽供給，在機組跳閘后會造成調速系統(tǒng)擺動，鍋爐上水困難，這種情況下只能迅速啟動電動給水泵為鍋爐上水。因電動給水泵設計為30%BMCR容量，出口壓力最大為20.7MPa，在調試過程中，發(fā)現(xiàn)電動給水泵在高壓力、高轉速下出力嚴重不足，尤其是鍋爐熱負荷較高時，汽包水位維持困難，嚴重影響鍋爐上水。

為此，必須由1臺汽動給水泵和電動給水泵并列為鍋爐上水，在機組跳閘的同時，要通過旁路及時調整輔汽壓力，以保證汽動給水泵的穩(wěn)定運行。

4.3 采取措施

針對以上出現(xiàn)的問題，在隨后的試運過程中，對汽動給水泵和電動給水泵同時給鍋爐上水的運行方式進行了多次嘗試和不斷優(yōu)化，情況有了明顯好轉，具體采取措施如下。

a）日常運行過程中，機組超過50%額定負荷后，2臺汽泵并列運行，電泵停運后列備用。機組跳閘后，第一時間啟動電動給水泵，迅速加大勺管開度，電動給水泵出口壓力接近給水母管壓力時視情況并泵運行。如果2臺汽泵同時運行、用汽量較大，且輔汽汽源由再熱冷段供給時，需要手動跳閘1臺汽泵，優(yōu)先保證另1臺汽泵出力為鍋爐上水。一方面保障設備安全，另一方面減少運行操作。

b）機組在50%額定負荷以上發(fā)生跳閘時，再熱冷段壓力短時間可以維持在1MPa左右，輔汽汽源可以滿足1臺汽泵用汽，保證1臺汽泵的出力。為保證汽泵用汽，必須關小甚至切斷輔汽供除氧器、輔汽供暖風器、輔汽供采暖等其他用戶。

c）汽動給水泵在正常運行工況下，再熱冷段供小汽機進汽電動門在開啟狀態(tài)，為了防止事故狀態(tài)下高壓調門開度過大，再熱冷段壓力波動引起汽泵超速，建議將再熱冷段供小汽機進汽電動門關閉，只用輔汽汽源向小汽機供汽。

d）隨著再熱冷段壓力降低，輔汽汽源必然受到影響，為保障輔汽壓力，適當開啟高旁，維持再熱冷段壓力，持續(xù)不斷向輔汽供汽，再熱冷段壓力維持在0.8 MPa左右，輔汽壓力維持在0.6 MPa左右。

e）機組跳閘時，為保證順利給鍋爐上水，首先使用給水操作平臺的主閥給鍋爐上水，在汽包水位穩(wěn)定以后，再進行大、小閥切換。

f）在使用1臺汽泵給鍋爐上水仍然不能滿足要求的情況下，可以將電動給水泵并列運行，并泵時必須注意最小流量閥的動作情況，在保證最小流量的情況下，方可逐步關小再循環(huán)閥。在汽包水位穩(wěn)定后，解列運行的汽動給水泵至不出力狀態(tài)，使用電動給水泵給鍋爐上水。

5 結束語

汽動給水泵在試運過程中出現(xiàn)了不少問題，針對現(xiàn)場的具體情況優(yōu)化了汽動給水泵的運行方式，并制定了相應的技術措施，通過對汽動給水泵的運行調整及非正常工況下的實踐檢驗，取得了良好效果，尤其對于流化床鍋爐在突發(fā)事故情況下的應急處理措施，具有一定的借鑒意義。

［1］張華.汽動給水泵汽輪機啟動方式淺談［J］.西北電建，2007（2）：69-72.

Analysis of the Problems and M easures in the Comm issioning Process of the Feed Pump Driven by Steam Turbine

YUAN Shu-feng1,2，CUIYa-m ing2，LIANG Jian-kang2
（1.Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China；2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

In the commissioning processof the feed pump driven bymini-type steam turbine,the problems of the turning gear，start time selection,and operationmode appeared.According to the operationmode andmechanicalstructure，suggestions andmeasures in the processofdaily operationwere put forward，which guaranteed the system to run safely.

steam feed pump；vibration；turning gear

TK223.5

B

1671-0320（2014）04-0053-03

2014-03-09，

2014-05-26

原樹峰（1978-），男，山西晉城人，2001年畢業(yè)于華北電力大學（北京）熱能工程專業(yè)，工程師，從事汽輪機調試及試驗研究工作；

崔亞明（1978-），男，山西長治人，2010年畢業(yè)于華北電力大學（北京）熱能工程專業(yè)，碩士，工程師，從事汽輪機調試及試驗研究工作；

梁健康（1961-），男，河北平山人，1982年畢業(yè)于沈陽黃金專業(yè)學校有色金屬壓力加工專業(yè)，工程師，從事科研院所的管理工作。