300MW亞臨界機組100%汽泵RB試驗研究

鄒包產(chǎn) 韓秋喜 李 云

（中國大唐集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司西北分公司，西安 710065）

汽動給水泵RB 指因為汽動給水泵跳閘等原因，導(dǎo)致給水系統(tǒng)不能滿足當前負荷下機組運行的需求，按照既定要求快速降負荷至當前給水系統(tǒng)能滿足的負荷水平。目前國內(nèi)300MW 亞臨界機組給水系統(tǒng)一般配置為：2 臺50%汽動給水泵和1 臺30%電動給水泵，或3 臺50%的電動給水泵。近年來為了節(jié)能降造，陸續(xù)出現(xiàn)了1 臺100%汽動給水泵和1臺50%電動給水泵的配置，這種特殊配置在汽動給水泵跳閘后給水系統(tǒng)會短暫中斷，極可能造成汽包水位低停爐，100%汽動給水泵RB 能否成功實現(xiàn)，對機組的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

1 機組概況

某300MW 亞臨界汽輪發(fā)電機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司制造的HG-1025/17.5-HM 型，一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司制造的CN300-16.7/537/537 型，單軸、兩缸雙排汽、單抽供熱凝汽式汽輪機。發(fā)電機為哈爾濱汽輪發(fā)電機有限公司制造的QFSN-300- 2 型，采用水、氫、氫冷卻方式。單臺機組配50%容量電動給水泵組1 臺，用于機組起動及備用，設(shè)置100%容量汽動給水泵組1 臺，用于機組正常運行。汽動給水泵與其前置泵組成鍋爐給水泵組，它向鍋爐連續(xù)供水并向鍋爐過熱器、再熱器及汽輪機高壓旁路提供減溫水。單臺鍋爐配置5 臺MPS190HP-Ⅱ型中速磨煤機，機組滿負荷運行磨煤機4 運1 備。

2 電動給水泵性能分析

100%汽動給水泵配置的給水系統(tǒng)RB 成功的首要條件就是電動給水泵的快速起動出力。某300MW亞臨界機組電動給水泵為上海電機廠有限公司制造，型號為DG600-240VM，使用額定電壓6kV/AC，額定電流為584A，額定轉(zhuǎn)速5410r/min，額定出水能力為563.75t/h，揚程2424.9m。

正常情況下，為防止電動給水泵起動時過流，將勺管開度放在較低開度起動，起動后由運行人員手動增加勺管開度，增加給水流量。但在發(fā)生汽動給水泵RB 情況時，要求電動給水泵快速起動并增加出力，但勺管開度太大容易導(dǎo)致電動給水泵過流保護動作。為防止RB 瞬間電動給水泵起動后過流保護動作，電動給水泵必須有合適的初始開度，并在起動電流恢復(fù)后以合適的升速率增加出力，以及限制其最大開度，方能保證系統(tǒng)安全。為此通過認真分析研究，并進行了電動給水泵起動專項試驗，最終得出電動給水泵初始最優(yōu)開度開度為55%，起動電流在6s 后恢復(fù)，最大開度為70%。

3 控制方案優(yōu)化

汽動給水泵RB 成功的另一個關(guān)鍵因素是如何保證汽包水位在安全范圍內(nèi)。機組在正常情況下，影響汽包水位的主蒸汽流量和給水流量兩個因素是相互平衡的。從汽動給水泵跳閘RB 動作到電動給水泵出力，給水流量快速下降、中斷到逐漸增加的過程。這一過程給水流量始終小于主蒸汽流量，所以在汽動給水泵RB 動作后要求機組快速降負荷，機組降負荷速率的實質(zhì)是由汽輪機控制機前壓力的設(shè)定值速率快慢決定，但減負荷速率太快將導(dǎo)致汽包壓力快速上升，給水母管壓力增加，這將降低電動給水泵給水能力[1]。因此為保證汽動給水泵RB時汽包水位在安全范圍內(nèi)，既要考慮機組快速降負荷以減少主蒸汽流量輸出對汽包水位的虧空；又要考慮采用滑壓方式使汽包壓力迅速下降，進而保證電動給水泵快速起動出力保證汽包上水[2]。

3.1 電動給水泵勺管控制

根據(jù)機組給水系統(tǒng)設(shè)備出力的實際情況和專項試驗得出，正常運行下電動給水泵投備用，勺管初始開度選擇給水PID 輸出指令函數(shù)與55%小值，避免低負荷非汽動給水泵RB 工況電泵聯(lián)鎖起動后出力過大導(dǎo)致汽包水位失控。汽動給水泵RB 觸發(fā)后，電動給水泵迅速聯(lián)鎖起動，勺管位置保持55%，延時8s 后以1%/s 速率開至70%，等待汽包水位上升至正常水位后，電動給水泵勺管自動投入，維持汽包水位。當勺管開度到70%后，運行人員也可根據(jù)水位變化趨勢對其進行手動干預(yù)，保證水位平穩(wěn)?？刂七壿嬋鐖D1所示。

3.2 機組協(xié)調(diào)控制

給水RB 觸發(fā)后，機組協(xié)調(diào)切至機跟隨方式，采用變速率滑壓方式，主汽壓目標設(shè)定值至為12.0MPa，滑壓速率在給水RB 觸發(fā)30s 內(nèi)設(shè)置為0.3MPa/min，30s 后電動給水泵出力至最大，滑壓速率設(shè)置為0.1MPa/min，以保證電動給水泵上水正常。之所以采用變速率滑壓方式，目的是為了保證給水RB 觸發(fā)后快速降低汽包壓力滿足電動給水泵迅速增加出力，當電動給水泵出力正常后，減小滑壓速率使機組快速降負荷，減少主蒸汽流量，維持給水流量與主蒸汽流量平衡，最終保證汽包水位安全。

圖1 電動給水泵勺管控制邏輯

3.3 制粉系統(tǒng)控制

以時間間隔為5s，從上至下跳磨，保留下層兩臺磨，為防止燃料主控因跳磨反向調(diào)節(jié)，燃料主控在給水RB 觸發(fā)30s 內(nèi)閉鎖增，然后以300MW/min的速率控制到目標煤量。目標煤量采用RB 動作前機組實際負荷對應(yīng)煤量與RB 目標負荷計算得出。

3.4 一次風(fēng)系統(tǒng)控制

為了配合鍋爐快速降低熱負荷，磨煤機跳磨時間間隔縮短為5s，一次風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)會出現(xiàn)反復(fù)振蕩，所以當給水RB 觸發(fā)后，一次風(fēng)機執(zhí)行機構(gòu)超遲8s開度減少一定量（根據(jù)磨煤機跳閘憋壓情況得出），一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值以一定速率降至目標煤量對用值，配合鍋爐快速降負荷，輔助汽包水位控制。

3.5 燃油系統(tǒng)控制

為減小RB 動作跳磨對爐膛燃燒的擾動幅度，增加RB 動作觸發(fā)燃油點火程控起動，先投入1、3號點火油槍，RB 動作延時5s 后再投入2、4 號點火油槍。同時，增加RB 動作閉鎖燃油母管壓力偏差大切除自動條件。

4 給水RB 邏輯試驗

試驗前機組處于滿負荷爐跟機協(xié)調(diào)控制方式，給水、引風(fēng)、送風(fēng)、一次風(fēng)、制粉等主要控制系統(tǒng)均在自動控制方式，A、B、C、D 磨煤機運行。機組進行汽動給水泵RB 試驗，小汽輪機在操作盤打閘，切除汽動給水泵，觸發(fā)給水泵RB，D 磨煤機跳閘，5s 后C 磨煤機跳閘，協(xié)調(diào)切至機跟隨滑壓方式。試驗曲線見圖2，主要參數(shù)統(tǒng)計見表1。

圖2 汽動給水泵RB 機組主要參數(shù)曲線

表1 汽動給水泵RB 機組主參數(shù)統(tǒng)計

試驗結(jié)果分析總結(jié)：汽動給水泵RB 動作后，實際負荷、主蒸汽壓力、爐膛負壓、總風(fēng)量、汽包水位、一次風(fēng)壓及主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度等參數(shù)均在安全范圍內(nèi)，且穩(wěn)定滑至目標負荷降至要求參數(shù)，試驗成功。

5 結(jié)論

通過機組額定工況下成功實現(xiàn)汽動給水泵RB功能，為機組穩(wěn)定運行提供了有力保證，并減少機組非計劃停運。通過事實證明300MW 亞臨界機組采用100%汽動給水泵和50%電動給水泵給水配置的方式是完全可行的，可以節(jié)約基建投資和減少日常維護工作量。

[1] 胡雄輝.300MW 亞臨界機組100%容量汽泵RB 試驗研究[J].湖南電力,2008,28(5): 14-16.

[3] 高春雨,周倩,楊尚.亞臨界300MW 機組RB 控制策略優(yōu)化[J].熱力發(fā)電,2013,42(9): 121-124.