600 MW超臨界機(jī)組單汽泵小機(jī)汽源控制優(yōu)化

彭鈺君

(華電國(guó)際奉節(jié)發(fā)電廠，重慶 404600)

華電國(guó)際奉節(jié)發(fā)電廠(以下簡(jiǎn)稱“奉節(jié)電廠”)2×600 MW超臨界W火焰爐燃煤火力發(fā)電機(jī)組于2016年12月投產(chǎn)，鍋爐采用東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG-1852/25.31-II8型超臨界W火焰燃燒直流爐，汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N600-24.2/0.343/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)。該廠設(shè)計(jì)最為獨(dú)特之處是每臺(tái)機(jī)組只設(shè)計(jì)1臺(tái)汽動(dòng)給水泵，汽動(dòng)給水泵由1臺(tái)小汽輪機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“小機(jī)”)驅(qū)動(dòng)，小機(jī)汽源有輔汽(來至本機(jī)或鄰機(jī)或啟動(dòng)鍋爐)、四段抽汽、再熱冷段抽汽(以下簡(jiǎn)稱“冷再”)，未設(shè)置電動(dòng)給水泵。文獻(xiàn)[1]中強(qiáng)調(diào)了確保小機(jī)冷再汽源備用的重要性[1]。小機(jī)運(yùn)行正常與否關(guān)系到整個(gè)機(jī)組能否安全運(yùn)行。小機(jī)要安全運(yùn)行，其中汽源供給必須安全可靠?，F(xiàn)介紹奉節(jié)電廠為保證小機(jī)汽源安全可靠的切換所采取的措施，以供參考。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 汽動(dòng)給水泵及相關(guān)系統(tǒng)

給水為單元制系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1臺(tái)汽動(dòng)給水泵，不設(shè)電動(dòng)給水泵。設(shè)置3臺(tái)高壓加熱器和3#高加前置冷卻器，將給水加熱到所需溫度，送入鍋爐省煤器進(jìn)口聯(lián)箱。3臺(tái)高加設(shè)置1個(gè)大旁路。

給水系統(tǒng)設(shè)有單臺(tái)100%容量的汽動(dòng)給水泵作為工作用泵，汽動(dòng)給水泵通過齒輪減速箱驅(qū)動(dòng)給水泵前置泵，提高給水泵進(jìn)水壓頭。小機(jī)汽源設(shè)有輔助蒸汽、四段抽汽、冷再供汽，機(jī)組啟動(dòng)主要用啟動(dòng)鍋爐供汽或鄰機(jī)輔助汽源沖轉(zhuǎn)。小機(jī)排汽至獨(dú)立設(shè)置的小機(jī)凝汽器。主給水泵與其前置泵，以及給水泵小機(jī)組成汽動(dòng)給水泵組。汽動(dòng)給水泵組及前置泵同軸布置在汽機(jī)房機(jī)頭側(cè)6.9 m層。汽動(dòng)給水泵分別由變速小機(jī)驅(qū)動(dòng)，前置泵通過齒輪減速器由變速汽輪機(jī)帶動(dòng)，向鍋爐連續(xù)供水并向鍋爐再熱器及汽輪機(jī)高壓旁路提供減溫水。正常運(yùn)行時(shí)，由汽機(jī)四段抽汽作為小機(jī)的驅(qū)動(dòng)汽源，冷再供汽作為啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)的備用汽源。當(dāng)主汽機(jī)負(fù)荷低于35%BMCR時(shí)，四段抽汽參數(shù)不能滿足小機(jī)要求，則開啟冷再至小機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥(以下簡(jiǎn)稱“HGV閥”)補(bǔ)汽。輔助蒸汽汽源可作為小機(jī)調(diào)試及啟動(dòng)汽源。首臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，由啟動(dòng)鍋爐來汽作為調(diào)試用汽，沖轉(zhuǎn)小機(jī)，直接由汽動(dòng)給水泵實(shí)現(xiàn)鍋爐啟動(dòng)。

1.2 小機(jī)設(shè)備規(guī)范

小機(jī)設(shè)備規(guī)范如表1所示。

表1 小機(jī)設(shè)備規(guī)范

表1 (續(xù))

1.3 小機(jī)汽水系統(tǒng)

小機(jī)汽水系統(tǒng)如圖1所示。

2 小機(jī)汽源原切換方式及改動(dòng)

文獻(xiàn)[2]中介紹了火電廠給水泵汽輪機(jī)高低壓汽源切換過程及注意事項(xiàng)[2]。奉節(jié)電廠小機(jī)汽源有輔助蒸汽、四段抽汽、冷再。小機(jī)低壓汽源(輔助蒸汽、四段抽汽)和高壓備用汽源(冷再)之間采用外切換的方式。當(dāng)四抽汽源異常或30%額定負(fù)荷(滑壓)以下，低壓蒸汽流量不能滿足給水泵的功率要求時(shí)，手動(dòng)將切換閥(HGV閥)打開，將冷再汽引入作補(bǔ)充汽源。通過切換閥的節(jié)流調(diào)節(jié)后，相繼通過低壓主汽閥、低壓調(diào)節(jié)閥，然后進(jìn)入噴嘴做功。由于HGV閥需運(yùn)行人員手動(dòng)開關(guān)，往往存在調(diào)整不及時(shí)或調(diào)整幅度不當(dāng)?shù)那闆r，其結(jié)果是造成小機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，進(jìn)而導(dǎo)致給水流量波動(dòng)大，影響機(jī)組安全運(yùn)行。當(dāng)用該低壓汽源供汽而未及時(shí)切除高壓汽源時(shí)，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降。為提高小機(jī)高壓備用汽源的可靠備用性，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，且減少運(yùn)行人員手動(dòng)操作強(qiáng)度，奉節(jié)電廠生產(chǎn)人員進(jìn)行了以下工作。

圖1 小機(jī)汽水系統(tǒng)圖

2.1 數(shù)據(jù)收集

文獻(xiàn)[3]中討論并試驗(yàn)了汽動(dòng)給水泵汽源切換方式。奉節(jié)電廠運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組多次啟動(dòng)、停運(yùn)情況，以及平時(shí)運(yùn)行工況，將機(jī)組不同負(fù)荷下小機(jī)轉(zhuǎn)速、小機(jī)主汽門前壓力、給水流量、小機(jī)低壓調(diào)門開度、大機(jī)主蒸汽壓力、四段抽汽壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，取出有代表性數(shù)據(jù)，得出HGV閥設(shè)定參考值，與小機(jī)調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)如表2所示。

2.2 設(shè)置小機(jī)HGV閥自動(dòng)設(shè)定壓力值函數(shù)

根據(jù)上述小機(jī)轉(zhuǎn)速與主汽門前壓力相關(guān)參數(shù)表，設(shè)置小機(jī)HGV閥自動(dòng)設(shè)定壓力值函數(shù)。設(shè)定壓力值在充分考慮了小機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度及給水流量安全的情況下，適當(dāng)?shù)陀谛C(jī)主汽門前汽壓，目的是為了減少高壓汽源用量，多用低壓抽汽量以提高小機(jī)經(jīng)濟(jì)性。最終得出HGV閥自動(dòng)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

2.3 功能驗(yàn)收

2018年5月，經(jīng)以上優(yōu)化后，將HGV閥投入自動(dòng)后，運(yùn)行人員在不同負(fù)荷下通過關(guān)小四段抽汽門，改變小機(jī)主汽門前壓力，HGV閥均能自動(dòng)按設(shè)定壓力開關(guān)控制小機(jī)主汽門前壓力。在開停機(jī)過程中，只要冷再蒸汽具備投運(yùn)條件，隨即投入HGV閥自動(dòng)，大大降低了運(yùn)行人員的操作量。

表2 小機(jī)轉(zhuǎn)速與主汽門前壓力相關(guān)參數(shù)表

圖2 壓力-轉(zhuǎn)速曲線圖

3 小機(jī)汽源切換功能完善

3.1 HGV閥增加壓力偏值設(shè)定

由于抽汽管路上的門較多，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)有的門開關(guān)不到位，或大機(jī)主汽壓力在相同負(fù)荷下有時(shí)控制不一樣，從而使HGV閥壓力設(shè)定與需求存在一定偏差。為解決這一問題，對(duì)HGV閥增加壓力偏值設(shè)定，運(yùn)行人員可根據(jù)需求設(shè)置壓力偏值以滿足實(shí)際需求。

3.2 增加小機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度大于75%報(bào)警功能

由于汽源、主汽壓、負(fù)荷等原因小機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度可能出現(xiàn)大于75%的情況，小機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度大于75%后調(diào)節(jié)性能變差。為此，增加小機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度大于75%的報(bào)警功能，當(dāng)小機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度大于75%時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提醒運(yùn)行人員，運(yùn)行人員立即排查原因并處理，以保證機(jī)組安全運(yùn)行。

3.3 將四段抽汽至小機(jī)供汽電動(dòng)門改為調(diào)節(jié)型

四段抽汽至小機(jī)供汽電動(dòng)門最初設(shè)計(jì)為開關(guān)型，在開機(jī)或停機(jī)過程中當(dāng)進(jìn)行四段抽汽與冷再汽源切換時(shí)，為防止汽源大幅波動(dòng)引起小機(jī)轉(zhuǎn)速大幅波動(dòng)而造成給水事故，每次均需要派人就地手動(dòng)緩慢開關(guān)四段抽汽至小機(jī)供汽電動(dòng)門，由于該電動(dòng)門較大，每次操作需耗費(fèi)較大的人力。為減少人力消耗且讓汽源切換更加平穩(wěn)，將四段抽汽至小機(jī)供汽電動(dòng)門由開關(guān)型改為調(diào)節(jié)型，運(yùn)行人員在進(jìn)行汽源切換時(shí)，根據(jù)小機(jī)當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)速、給水流量、小機(jī)主汽門前壓力，控制四段抽汽至小機(jī)供汽電動(dòng)門的開關(guān)速度和開度大小，確保汽源平穩(wěn)切換。

4 單汽泵小機(jī)汽源控制優(yōu)化效果分析

1)奉節(jié)電廠對(duì)單汽泵小機(jī)汽源控制優(yōu)化后，將原隨時(shí)由人員監(jiān)視并關(guān)HGV閥的操作改由計(jì)算機(jī)智能控制，確保備用汽源隨時(shí)處于備用中，改變了原來工作汽源異常后由人員判斷且手動(dòng)調(diào)節(jié)的情況，縮短了小機(jī)汽源異常的處理時(shí)間。

2)HGV閥設(shè)置壓力偏值后成功解決了設(shè)定函數(shù)與實(shí)際運(yùn)行中因系統(tǒng)問題造成的偏差，讓運(yùn)行方式得到較大優(yōu)化。

3)增加小機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度大于75%聲光報(bào)警功能后，運(yùn)行人員每次均能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)分析原因并處理。

4)將四段抽汽至小機(jī)供汽電動(dòng)門由開關(guān)型改為調(diào)節(jié)型后，大大減少了人員操作強(qiáng)度且讓汽源切換更加平穩(wěn)。

采取以上措施后，自2018年5月以來，奉節(jié)電廠小機(jī)備用汽源可靠性大大提高，運(yùn)行人員工作強(qiáng)度下降，小機(jī)再未發(fā)生由汽源失備及操作造成的機(jī)組安全性下降。

5 結(jié)語

600 MW超臨界機(jī)組單汽泵配置方式下，小機(jī)運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的安全，小機(jī)跳閘則機(jī)組跳閘，而600 MW機(jī)組每次跳閘將給電網(wǎng)帶來較大沖擊，也給電廠帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。奉節(jié)電廠對(duì)本廠600 MW超臨界機(jī)組單汽泵小機(jī)汽源進(jìn)行控制優(yōu)化，達(dá)到了提高機(jī)組安全性及經(jīng)濟(jì)性的目的。