600 MW機組給水泵密封水問題分析及對策

趙世偉，許 飛，王川川

（國電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312）

600 MW機組給水泵密封水問題分析及對策

趙世偉，許 飛，王川川

（國電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312）

艾倫發(fā)電廠2×600 MW機組給水泵密封水系統(tǒng)運行中存在真空泄漏、溢流等問題，通過對相關問題進行系統(tǒng)分析，對密封水系統(tǒng)運行方式進行了優(yōu)化，并對系統(tǒng)進行了一定的技術改造，徹底解決了密封水系統(tǒng)存在的問題，保證了機組安全穩(wěn)定經濟運行。

給水泵；密封水；分析；優(yōu)化

0 引言

艾倫發(fā)電廠是我國整套出口土耳其的首臺600 MW超臨界燃煤機組，2008年5月開工建設，2010年12月竣工。機組投產后，由于給水泵密封水回收系統(tǒng)存在設計缺陷，運行方式不合理，造成密封水回收水箱真空泄漏、密封水回水長期溢流等問題，嚴重影響整個機組的安全性和經濟性。以下就相關問題進行了分析，提出系統(tǒng)優(yōu)化和技術改造方案，徹底解決了困擾給水泵密封水系統(tǒng)存在的問題，收到了良好的經濟效益和社會效益。

1 系統(tǒng)概況

艾倫發(fā)電廠超臨界燃煤機組配置2臺50%額定容量汽動給水泵和1臺30%額定容量電動給水泵，汽動給水泵為上海電力修造總廠生產的離心泵，型號為HPT300-340-6S，泵體主要由芯包、內外泵殼、水力部件、中間抽頭、平衡裝置、軸承、軸封以及泵座等部件組成，轉子是SULZER公司生產的剛性轉子，具有較高的機械可靠性。

汽動給水泵以及電動給水泵的軸端密封均為迷宮式密封，通過間隙控制泄漏量的方式密封給水泵，迷宮式密封原理[1]如圖1所示，密封瓦內裝有固定襯套注射密封水卸荷型迷宮密封元件，保證給水泵正常運行時密封水不進入泵內，而泵內高溫高壓給水不外泄[2]。給水泵密封水水源來自凝結水泵出口母管，總管路上設置有密封水精細濾網，保證密封水的潔凈度。密封水回水分為2路：一路經過密封水回水母管自流至低位回收水箱，另一路回到給水泵前置泵進口電動門前的給水管道，隨除氧器給水進入前置泵。2臺汽動及電動給水泵密封水回水共用1個回收水箱，水箱布置在汽機房0 m地面以下凝汽器坑內，水箱與大氣相通，如圖2所示。密封水回水通過調門控制水箱水位，靠凝汽器真空通過噴嘴進入高低壓凝汽器水面上部，如圖3所示。本系統(tǒng)設計工況適應性強，機組負荷及凝汽器真空變化時可以很好地適應工況變化，不存在密封水回水不暢造成給水泵軸承油中進水[3]、密封水中進油等問題，而且系統(tǒng)簡單、操作量小、維護及檢修等都比較方便[4]。

圖1 給水泵密封原理

圖2 密封水回收系統(tǒng)

圖3 密封水回凝汽器噴嘴管與管道現(xiàn)場照片

2 異常問題分析

艾倫發(fā)電廠2臺機組自投產以來，由于給水泵密封水回收系統(tǒng)本身設計存在缺陷加上運行方式不合理，造成密封水回收水箱向凝汽器泄漏真空以及密封水長期溢流問題，嚴重影響了機組的安全性、經濟性。通過對給水泵密封水回收系統(tǒng)存在的問題進行深入分析，最終找出徹底解決問題的方案。

2.1 系統(tǒng)設計問題

密封水回收水箱是否泄漏真空，水箱水位控制是關鍵，因此對回收水箱水位控制的可靠性要求較高?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1套水位測點設計不合理，水位異常時容易造成凝汽器真空泄漏，無法保證機組安全運行；水位調整門后僅設置手動門，發(fā)生水位異常以及凝汽器漏真空時無法快速關閉，不利于事故處理；另外調整門未設計旁路門，在水位調門故障退出運行的情況下無法回收密封水，增加旁路門可提高系統(tǒng)運行的靈活性。

2.2 真空泄漏問題

為實現(xiàn)給水泵密封水全部回收利用，降低機組補水率，艾倫發(fā)電廠密封水系統(tǒng)運行中需要控制密封水回收水箱水位在溢流線以下，同時又不能低于回水口,兩者之間高度差780 mm，否則將造成凝汽器真空泄漏現(xiàn)象，因此，機組運行中要確保水箱水位測量準確性，調門調節(jié)性能穩(wěn)定可靠。當機組負荷劇烈波動、凝器汽真空變化以及凝結水壓力正常波動時，都將引起密封水箱水位波動，水箱水位控制不穩(wěn)定，將會影響凝汽器真空，導致機組跳閘停機。

艾倫發(fā)電廠機組運行中曾多次發(fā)生密封水箱水位異常影響凝汽器真空導致的跳閘停機事故。由于密封水回水管道內徑較粗，一旦出現(xiàn)水位異常發(fā)生凝汽器真空泄漏現(xiàn)象，真空下降很快。運行人員發(fā)現(xiàn)真空泄漏后，缺少足夠的時間到就地關閉密封水回水手動門，因此造成了多次凝汽器真空低跳閘停機事故。

為有效控制水箱水位異常對凝汽器真空的影響，采取操控節(jié)流密封水回水箱手動門的措施，使水箱保持一定的溢流量，避免了由于機組工況劇烈變化，水箱水位調門及水位測點異常導致的水位不正常波動現(xiàn)象，但導致了密封水的大量溢流，每天每臺機溢流的水量最多可達300 t以上。因此要徹底解決真空泄漏問題，需對密封水回收系統(tǒng)運行方式進行優(yōu)化調整，并對系統(tǒng)進行一定的技改。

2.3 密封水溢流問題

給水泵密封水回收系統(tǒng)運行方式不合理，是導致該系統(tǒng)長期溢流的主要原因，如密封水進回水溫差設置過小、密封水供應量大、回水手動門開度小等，都將導致密封水回收水箱發(fā)生溢流現(xiàn)象，浪費大量除鹽水，因此，運行中要經常檢查密封水回水箱溢流管，發(fā)現(xiàn)有溢流現(xiàn)象時，應確認回收水箱調門自動跟蹤是否正常，以及其他相關系統(tǒng)運行方式是否正常。密封水進/回水溫差控制在10℃以上，回水溫度控制在65℃以下，即可保證給水泵密封系統(tǒng)正常運行，同時也可以適當控制密封水供應量；檢查密封水箱水位設定值和調門開度，當水位超過溢流水位線時，要檢查水位設定值是否在溢流水位以上，調門開度跟蹤是否正常，指令和跟蹤值是否一致，是否有卡澀現(xiàn)象；檢查回收水箱回水手動門節(jié)流情況，發(fā)現(xiàn)問題及時調整，以減少溢流現(xiàn)象的發(fā)生。

3 系統(tǒng)及運行方式的優(yōu)化和改進

通過系統(tǒng)分析，須對給水泵密封水回收系統(tǒng)進行優(yōu)化調整及相應的技術改造，才能保證密封水回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，并提高機組的經濟性，同時可以降低運行人員的勞動強度。

3.1 增加調門后氣動關斷門及調門旁路門

將密封水回收水箱水位調節(jié)門后手動門更改為氣動截止門，并增加調節(jié)門旁路門[5]，提高整個系統(tǒng)工作可靠性和靈活性；當水位調節(jié)門出現(xiàn)卡澀，或者其他原因導致回收水箱水位異常時，在影響凝汽器真空的情況下，運行人員能夠迅速關閉氣動截止門，縮短操作時間，降低對凝汽器真空的影響程度，避免因回收水箱泄漏真空發(fā)生跳閘停機事故，水箱水位升高后，密封水自動通過溢流管道排放，不會因為密封水回水不暢造成給水泵軸承進水；在水箱水位調門故障檢修期間，仍可利用手動旁路門控制水箱水位，回收部分密封水，減少溢流量，增加該系統(tǒng)運行的靈活性，技術改造后的密封水回收系統(tǒng)如圖4所示。

3.2 水箱增加水位測點

密封水回收系統(tǒng)運行最大的優(yōu)點是，受機組負荷及真空大幅變化的影響較小。機組負荷升高時，給水泵轉速升高，泵內壓力升高，軸端漏水量及密封水供應量均增加，凝汽器真空小幅下降，密封水箱水位升高，回水調門開度增加；機組負荷降低時，則密封水箱水位相對降低，水封回水量減小。系統(tǒng)運行中對密封水回收水箱水位控制要求較高，需設置2套水位測量及控制系統(tǒng)[6]，由于系統(tǒng)設計時沒有考慮到回收水箱水位控制的重要性，水位測量裝置只有1套，在水位測點故障時，容易造成密封水箱水位控制異常，因此，需增加1套水位測點，并且增加熱工報警保護邏輯，提高水位測量、控制的可靠性；另外技術改造時增加的氣動關斷門需設置聯(lián)鎖關閉條件，當水箱水位低時聯(lián)鎖關閉，避免水位低影響凝汽器真空，提高系統(tǒng)的可靠性。

圖4 技術改造后密封水系統(tǒng)

4 改造效果及成本核算

2016年1月份利用3號機組小修機會，對密封水回收系統(tǒng)進行了技術改造，運行中密封水回收系統(tǒng)泄漏真空及長期溢流問題得到了解決，系統(tǒng)運行的可靠性、穩(wěn)定性和靈活性得到了提高，機組的補水量大大降低。經過一段時間的運行觀察，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，未發(fā)生回收水箱溢流及凝汽器泄漏真空現(xiàn)象。根據機組日報表數據，3號機日補水量下降250 t左右，如表1所示。每臺機組日節(jié)約除鹽水量按200 t計算，每年機組運行天數按300 d計，年節(jié)約除鹽水量可達6萬t，以每噸除鹽水8元成本計算，年節(jié)約費用48萬元，經濟效益可觀。技術改造完成后，給水泵密封水全部回收至凝汽器，避免了密封水回水長期溢流至地溝的現(xiàn)象，密封水回水溫度36～45℃，不僅回收了工質，也回收了熱量，凝汽器的熱經濟性有所提高。

給水泵密封水回收系統(tǒng)技術改造項目總共花費材料及人工費共計15萬元，但通過技術改造可節(jié)約除鹽水費用48萬元/年，機組正常運行3個多月即可收回成本，屬于小投資大回報的項目。鑒于3號機組給水泵密封水回收系統(tǒng)改造的經驗，對2號機組給水泵密封水回收系統(tǒng)也進行了技術改造，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，降低了2臺機組的除鹽水補水量，2臺機組節(jié)約除鹽水費用將近100萬元/年，大大提高了發(fā)電廠運行的經濟性。

表1 技改前后節(jié)水數據

[1]李大才.1 000 MW機組汽泵密封水多級水封問題分析及治理[J].中國電力，2014，47（11）∶1-4.

[2]朱云，張宇林.汽動泵密封水系統(tǒng)對真空影響的原因分析及改進[J].中國電力，2008，41（12）∶48-48.

[3]呂中法，常煥濤，竇麗霞.FK4E39型汽動給水泵密封水系統(tǒng)改造[J].東北電力技術，2006（4）∶35-37.

[4]宮詩璐.135 MW汽輪機給水泵密封水回水回收裝置改造分析[J].華電技術，2014，36（4）∶17-18

[5]康曉妮，蔣輝，周瑾源，等.汽輪機組汽動給水泵密封水回水系統(tǒng)改造[J].熱力發(fā)電，2012，41（10）∶87.

[6]胥靜.珠海電廠給水泵密封水回收系統(tǒng)設計[J].科技信息，2008（17）∶382-383.

（本文編輯：陸 瑩）

Problem Analysis and Disposal for Sealing Water System of Feed Water Pump in 600 MW Unit

ZHAO Shiwei，XU Fei，WANG Chuanchuan

（CPI Henan Company Pingdingshan Power Branch，Pindingshan Henan 467312，China）

In Alan Power Plant，the feed water pump sealing water system of 2×600 MW unit has some problems in the operation，such as vacancy leakage and frequent overflow.By systematic analysis of the problem，the operating mode of sealing water system is optimized，and technological transformation on the system is implemented.The problem in the sealing water system is solved，and operation safety，stability and economy are guaranteed.

feed water pump；sealing water；analysis；optimization

TM621

B

1007-1881（2016）11-0046-04

2016-08-23

趙世偉（1982），男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠安全運行管理工作。