托電五期新型汽泵密封水自動(dòng)增壓系統(tǒng)研究與應(yīng)用

王三明

【摘要】?jī)?nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托電廠五期2×660MW超超臨界空冷機(jī)組汽動(dòng)給水泵采用浮動(dòng)環(huán)密封結(jié)構(gòu)，KSB水泵廠規(guī)定浮動(dòng)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(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)，汽泵入口壓力較高，凝結(jié)水母管壓力無(wú)法維持上述保證值；在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，為維持密封水壓差，凝結(jié)水泵無(wú)法變頻運(yùn)行。需要增加汽泵密封水增壓系統(tǒng)。同時(shí)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(shí)現(xiàn)凝結(jié)水泵深度變頻，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)汽泵密封水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

【關(guān)鍵詞】汽泵；密封水；控制；優(yōu)化；改造

汽動(dòng)給水泵是大型汽輪發(fā)電機(jī)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(hù)，對(duì)保證機(jī)組安全運(yùn)行意義重大。對(duì)汽泵密封水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，我們進(jìn)行了深入的研究探討，提出改造方案并予以優(yōu)化實(shí)施，取得良好效果，為同類型其他汽輪機(jī)組提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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(tái)660MW超超臨界空冷機(jī)組設(shè)置1臺(tái)100%BMCR容量的汽動(dòng)給水泵，生產(chǎn)廠家為KSB水泵廠。汽動(dòng)給水泵前置泵與主泵同軸布置，由小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，小汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家為東方汽輪機(jī)廠。汽動(dòng)給水泵采用浮動(dòng)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(dá)汽泵軸端。

1.2 改造前汽泵密封水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

我廠汽泵密封為浮動(dòng)環(huán)密封， KSB水泵廠規(guī)定浮動(dòng)環(huán)密封水壓力應(yīng)比汽泵入口壓力高300kpa，不得低于250kpa。機(jī)組投入運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，由于高負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)，汽泵入口壓力較高，凝結(jié)水母管壓力無(wú)法維持上述保證值；在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，為維持密封水壓差，凝結(jié)水泵無(wú)法變頻運(yùn)行。汽泵密封水供水壓力不滿足要求。同時(shí)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(bào)警，90℃跳閘汽泵。汽泵密封水取自軸封加熱器后，在夏季時(shí)，直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溫度最高達(dá)到75℃左右，汽泵密封水供水溫度不滿足要求。特別是在機(jī)組升負(fù)荷時(shí)，汽泵密封水系統(tǒng)若調(diào)整不當(dāng)，將會(huì)影響機(jī)組安全運(yùn)行。變負(fù)荷機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)如表1：

2、解決方案

2.1 解決方案的制定與實(shí)施

通過(guò)對(duì)問(wèn)題的認(rèn)真分析，我們充分的進(jìn)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(shí)施。

為提高汽泵密封水供水壓力，實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水泵深度調(diào)頻，每臺(tái)機(jī)組增加兩臺(tái)汽泵密封水增壓泵，增壓泵額定流量約20t/h，揚(yáng)程約為1.5-2MPa。一臺(tái)設(shè)置變頻器作為正常運(yùn)行調(diào)節(jié)用，增壓泵變頻器投入自動(dòng)調(diào)節(jié)，減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)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(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定。另一臺(tái)增壓泵不設(shè)變頻器工頻備用。每臺(tái)增壓泵出口均設(shè)置電動(dòng)門(mén)，增壓泵出口電動(dòng)門(mén)與增壓泵運(yùn)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(dòng)門(mén)，兩臺(tái)增壓泵同時(shí)停運(yùn)時(shí)聯(lián)鎖開(kāi)增壓泵旁路電動(dòng)門(mén)。為保證汽泵密封水系統(tǒng)安全運(yùn)行，密封水增壓泵同時(shí)設(shè)置再循環(huán)，再循環(huán)管路安裝再循環(huán)電動(dòng)調(diào)節(jié)門(mén)，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(kāi)增壓泵再循環(huán)電動(dòng)門(mén)，增壓泵出口母管壓力低聯(lián)鎖關(guān)增壓泵再循環(huán)電動(dòng)門(mén)，保證增壓泵在安全工況下運(yùn)行。增壓泵的入口、出口、入口母管、出口母管均設(shè)置壓力測(cè)點(diǎn)，增壓泵出口母管設(shè)置供水流量測(cè)點(diǎn)。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(cè)點(diǎn)。

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(jì)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(jì)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(duì)汽泵密封水系統(tǒng)邏輯進(jìn)行了深入的探討和論證，為確保機(jī)組安全，對(duì)凝泵系統(tǒng)邏輯同時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化修改。相關(guān)邏輯如下：

1、1號(hào)增壓泵變頻器控制

1）啟、停允許條件：

●變頻器無(wú)故障。

2）聯(lián)鎖啟動(dòng)條件：（或邏輯）

●2號(hào)增壓泵跳閘。

●2號(hào)增壓泵運(yùn)行時(shí)差壓低于0.1MPa，延時(shí)2秒，聯(lián)鎖啟動(dòng)1號(hào)泵。（差壓為汽泵進(jìn)水端、出水端密封水供水兩個(gè)調(diào)門(mén)后壓力低選值與汽泵入口壓力差值）

3）變頻器控制

汽泵進(jìn)水端、出水端密封水供水兩個(gè)調(diào)門(mén)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(hào)增壓泵變頻器頻率，設(shè)定值運(yùn)行人員手動(dòng)給定。

2、2號(hào)增壓泵控制

1）啟、停允許、聯(lián)鎖停條件：

●無(wú)。

2）聯(lián)鎖啟動(dòng)條件：（或邏輯）

●1號(hào)增壓泵跳閘。

●1號(hào)增壓泵運(yùn)行時(shí)差壓低于0.1MPa，延時(shí)2秒，聯(lián)鎖啟動(dòng)2號(hào)泵。（差壓為汽泵進(jìn)水端、出水端密封水供水兩個(gè)調(diào)門(mén)后壓力低選值與汽泵入口壓力差值）

3、增壓泵出口電動(dòng)門(mén)控制

1）開(kāi)、關(guān)允許條件：

●無(wú)。

2）聯(lián)鎖開(kāi)條件：

●對(duì)應(yīng)泵啟動(dòng)。

3）聯(lián)鎖關(guān)條件：

●對(duì)應(yīng)泵跳閘。

4、增壓泵再循環(huán)電動(dòng)門(mén)控制

●增壓泵出口母管壓力高于4.5MPa時(shí)開(kāi)啟，低于4.5MPa時(shí)關(guān)閉。

5、凝泵聯(lián)鎖啟邏輯優(yōu)化（與邏輯）

●汽泵實(shí)際轉(zhuǎn)速高于1800RPM。

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

●汽泵進(jìn)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(jī)組變負(fù)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(dāng)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(jì)效益不可估量，機(jī)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(dòng)控制，運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度得到很大改善，從改造完成運(yùn)行至今，尚未發(fā)生由汽泵密封水系統(tǒng)問(wèn)題導(dǎo)致的機(jī)組安全事故。

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

3.2經(jīng)濟(jì)效果分析

汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造后，低負(fù)荷時(shí)凝泵可以實(shí)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(bào)警，高二值90℃跳閘汽泵。托電五期每臺(tái)660MW超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)為單臺(tái)給水泵汽輪機(jī)，電泵為啟動(dòng)電泵不作為聯(lián)鎖備用，汽泵跳閘主給水中斷，就意味著機(jī)組跳閘。優(yōu)化后的汽泵密封水系統(tǒng)，能夠保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高機(jī)組發(fā)電能力，對(duì)機(jī)組發(fā)電效益的影響無(wú)法估算。若660MW機(jī)組一年由于汽泵密封水系統(tǒng)保護(hù)誤動(dòng)非停1次，按5小時(shí)計(jì)算，不考慮機(jī)組非停對(duì)設(shè)備的損壞，只從機(jī)組非停影響電量、兩個(gè)細(xì)則考核、啟停機(jī)燃油消耗方面考慮，至少影響效益200萬(wàn)元。

4、結(jié)論

托電五期汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造以來(lái)，運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)壓力得到減輕，系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，該系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)先、安全可靠、效果明顯，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)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(jī)組提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。汽泵密封水系統(tǒng)增壓改造不僅僅為了提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，而是更多的考慮到機(jī)組的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《KSB汽泵維護(hù)安裝手冊(cè)》

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