托電五期新型汽泵密封水自動增壓系統(tǒng)研究與應(yīng)用

王三明

【摘要】內(nèi)蒙古大唐國際托克托電廠五期2×660MW超超臨界空冷機組汽動給水泵采用浮動環(huán)密封結(jié)構(gòu)，KSB水泵廠規(guī)定浮動環(huán)密封水壓力應(yīng)比汽泵入口壓力高300kpa，不得低于250kpa。但由于高負荷運行工況時，汽泵入口壓力較高，凝結(jié)水母管壓力無法維持上述保證值；在低負荷運行時，為維持密封水壓差，凝結(jié)水泵無法變頻運行。需要增加汽泵密封水增壓系統(tǒng)。同時汽泵密封水取自軸封加熱器后，密封水供水溫度偏高，需要增加密封水冷卻器。因此，為實現(xiàn)凝結(jié)水泵深度變頻，保證機組安全穩(wěn)定運行，需要對汽泵密封水系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。

【關(guān)鍵詞】汽泵；密封水；控制；優(yōu)化；改造

汽動給水泵是大型汽輪發(fā)電機組的重要設(shè)備之一，汽泵密封水回水溫度高是汽泵的重要保護，對保證機組安全運行意義重大。對汽泵密封水系統(tǒng)存在的問題，我們進行了深入的研究探討，提出改造方案并予以優(yōu)化實施，取得良好效果，為同類型其他汽輪機組提供了寶貴經(jīng)驗。

1、概述

1.1 改造前汽泵密封水系統(tǒng)介紹

托電公司五期每臺660MW超超臨界空冷機組設(shè)置1臺100%BMCR容量的汽動給水泵，生產(chǎn)廠家為KSB水泵廠。汽動給水泵前置泵與主泵同軸布置，由小汽機驅(qū)動，小汽輪機生產(chǎn)廠家為東方汽輪機廠。汽動給水泵采用浮動環(huán)密封結(jié)構(gòu)，汽泵密封水取自軸封加熱器后的凝結(jié)水，到達汽泵軸端。

1.2 改造前汽泵密封水系統(tǒng)存在的問題

我廠汽泵密封為浮動環(huán)密封， KSB水泵廠規(guī)定浮動環(huán)密封水壓力應(yīng)比汽泵入口壓力高300kpa，不得低于250kpa。機組投入運行后發(fā)現(xiàn)，由于高負荷運行工況時，汽泵入口壓力較高，凝結(jié)水母管壓力無法維持上述保證值；在低負荷運行時，為維持密封水壓差，凝結(jié)水泵無法變頻運行。汽泵密封水供水壓力不滿足要求。同時汽泵密封水供水允許溫度20-60℃，密封水溫升最大允許10℃。密封水回水溫度65℃報警，90℃跳閘汽泵。汽泵密封水取自軸封加熱器后，在夏季時，直接空冷機組凝結(jié)水溫度最高達到75℃左右，汽泵密封水供水溫度不滿足要求。特別是在機組升負荷時，汽泵密封水系統(tǒng)若調(diào)整不當，將會影響機組安全運行。變負荷機組相關(guān)運行參數(shù)如表1：

2、解決方案

2.1 解決方案的制定與實施

通過對問題的認真分析，我們充分的進行了調(diào)研論證，提出了相應(yīng)的優(yōu)化解決方案并予以實施。

為提高汽泵密封水供水壓力，實現(xiàn)凝結(jié)水泵深度調(diào)頻，每臺機組增加兩臺汽泵密封水增壓泵，增壓泵額定流量約20t/h，揚程約為1.5-2MPa。一臺設(shè)置變頻器作為正常運行調(diào)節(jié)用，增壓泵變頻器投入自動調(diào)節(jié)，減輕運行人員勞動強度，密封水與汽泵入口壓差作為變頻器的被調(diào)量，設(shè)定值由運行人員手動設(shè)定。另一臺增壓泵不設(shè)變頻器工頻備用。每臺增壓泵出口均設(shè)置電動門，增壓泵出口電動門與增壓泵運行狀態(tài)設(shè)置聯(lián)鎖。密封水增壓泵設(shè)置旁路，旁路管路安裝密封水增壓泵旁路電動門，兩臺增壓泵同時停運時聯(lián)鎖開增壓泵旁路電動門。為保證汽泵密封水系統(tǒng)安全運行，密封水增壓泵同時設(shè)置再循環(huán)，再循環(huán)管路安裝再循環(huán)電動調(diào)節(jié)門，再循環(huán)管路工質(zhì)接入排氣裝置回收利用，增壓泵出口母管壓力高聯(lián)鎖開增壓泵再循環(huán)電動門，增壓泵出口母管壓力低聯(lián)鎖關(guān)增壓泵再循環(huán)電動門，保證增壓泵在安全工況下運行。增壓泵的入口、出口、入口母管、出口母管均設(shè)置壓力測點，增壓泵出口母管設(shè)置供水流量測點。增壓泵供水管路設(shè)置濾網(wǎng)系統(tǒng)，濾網(wǎng)設(shè)置差壓大監(jiān)視測點。

為滿足汽泵密封水供水溫度要求，增壓泵出口母管設(shè)置閉式水冷卻器，冷卻水使用閉式水冷卻。我廠閉式水設(shè)計最高溫度為37℃，汽泵密封水供水夏季最高溫度約為75℃，預(yù)計將汽泵密封水溫度降至50℃左右。

汽泵密封水增壓系統(tǒng)如下圖：

2.2 汽泵密封水增壓系統(tǒng)控制邏輯

此次改造我們對汽泵密封水系統(tǒng)邏輯進行了深入的探討和論證，為確保機組安全，對凝泵系統(tǒng)邏輯同時進行了優(yōu)化修改。相關(guān)邏輯如下：

1、1號增壓泵變頻器控制

1）啟、停允許條件：

●變頻器無故障。

2）聯(lián)鎖啟動條件：（或邏輯）

●2號增壓泵跳閘。

●2號增壓泵運行時差壓低于0.1MPa，延時2秒，聯(lián)鎖啟動1號泵。（差壓為汽泵進水端、出水端密封水供水兩個調(diào)門后壓力低選值與汽泵入口壓力差值）

3）變頻器控制

汽泵進水端、出水端密封水供水兩個調(diào)門后壓力低選值與汽泵入口壓力差值作為變頻器被調(diào)量，輸出控制1號增壓泵變頻器頻率，設(shè)定值運行人員手動給定。

2、2號增壓泵控制

1）啟、停允許、聯(lián)鎖停條件：

●無。

2）聯(lián)鎖啟動條件：（或邏輯）

●1號增壓泵跳閘。

●1號增壓泵運行時差壓低于0.1MPa，延時2秒，聯(lián)鎖啟動2號泵。（差壓為汽泵進水端、出水端密封水供水兩個調(diào)門后壓力低選值與汽泵入口壓力差值）

3、增壓泵出口電動門控制

1）開、關(guān)允許條件：

●無。

2）聯(lián)鎖開條件：

●對應(yīng)泵啟動。

3）聯(lián)鎖關(guān)條件：

●對應(yīng)泵跳閘。

4、增壓泵再循環(huán)電動門控制

●增壓泵出口母管壓力高于4.5MPa時開啟，低于4.5MPa時關(guān)閉。

5、凝泵聯(lián)鎖啟邏輯優(yōu)化（與邏輯）

●汽泵實際轉(zhuǎn)速高于1800RPM。

●汽泵進水端、出水端密封水供水兩個調(diào)門后壓力低選值與汽泵入口壓力差值低于0.1MPA。

●汽泵進水端密封水溫升大于15℃ 或 汽泵出水端密封水溫升大于15℃

3、汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造效果分析

3.1 安全效果分析

托電五期汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造后，汽泵密封水壓力與汽泵入口壓力差滿足機組變負荷要求，由于改造后密封水增加了閉式水冷卻器，汽泵密封水出水溫度也得到了保障，徹底避免了因調(diào)節(jié)不當導(dǎo)致汽泵密封水回水溫度高跳閘汽泵的事件發(fā)生，經(jīng)濟效益不可估量，機組安全性大大提高。改造后的汽泵密封水系統(tǒng)調(diào)節(jié)投入自動控制，運行人員勞動強度得到很大改善，從改造完成運行至今，尚未發(fā)生由汽泵密封水系統(tǒng)問題導(dǎo)致的機組安全事故。

此次汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造成功，可給國內(nèi)同類型機組的發(fā)電企業(yè)提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

3.2經(jīng)濟效果分析

汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造后，低負荷時凝泵可以實現(xiàn)深度變頻調(diào)節(jié)，節(jié)能效果明顯。另外，汽泵密封水出水溫度高一值65℃報警，高二值90℃跳閘汽泵。托電五期每臺660MW超超臨界機組設(shè)計為單臺給水泵汽輪機，電泵為啟動電泵不作為聯(lián)鎖備用，汽泵跳閘主給水中斷，就意味著機組跳閘。優(yōu)化后的汽泵密封水系統(tǒng)，能夠保證機組安全、穩(wěn)定運行，提高機組發(fā)電能力，對機組發(fā)電效益的影響無法估算。若660MW機組一年由于汽泵密封水系統(tǒng)保護誤動非停1次，按5小時計算，不考慮機組非停對設(shè)備的損壞，只從機組非停影響電量、兩個細則考核、啟停機燃油消耗方面考慮，至少影響效益200萬元。

4、結(jié)論

托電五期汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造以來，運行人員監(jiān)盤壓力得到減輕，系統(tǒng)沒有出現(xiàn)過問題，該系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)先、安全可靠、效果明顯，在機組運行過程中應(yīng)用很好。既為用戶提供了更加優(yōu)質(zhì)可靠的用電，又為其他火力發(fā)電機組提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造不僅僅為了提高機組經(jīng)濟性，而是更多的考慮到機組的安全性。

參考文獻：

[1] 《KSB汽泵維護安裝手冊》

[2] 《內(nèi)蒙古大唐國際托克托電廠五期空冷機組給水泵組技術(shù)協(xié)議》