350 MW機組汽動給水泵出力不足的分析與處理

田 平，李曉鵬，桂景海

（酒鋼集團宏晟電熱有限責任公司，甘肅嘉峪關 735100）

前言

某4×350 MW 電廠，每臺機組的高壓給水系統(tǒng)采用2×50%BMCR（鍋爐最大出力工況）的汽動給水泵組，兩臺機組共用1×50%BMCR 的電動調(diào)速給水泵組。給水泵汽輪機在鍋爐BMCR 工況，采用雙機并聯(lián)運行，當給水泵單臺運行時，給水泵汽輪機能隨給水泵超負荷運行，供給鍋爐60%THA 給水量。其汽動給水泵組由給水泵汽輪機、給水泵組成，其中,給水泵汽輪機采用NK50/56 型、單缸、單流、單軸、反動、純凝汽式給水泵汽輪機，給水泵采用HPT200-330M-6S型、節(jié)能多級清水離心泵。

按照設計說明，給水泵汽輪機采用3 路汽源驅(qū)動，其中正常運行汽源為主汽輪機四級抽汽，可接帶30%～120%THA 負荷，備用低負荷汽源為輔助蒸汽，可接帶0%～50%THA 負荷，為啟動調(diào)試用汽，備用高壓汽源為低溫再熱蒸汽（主機高壓缸排汽），3種汽源間切換為無擾切換。3 種汽源運行參數(shù)見表1。

表1 汽源運行參數(shù)

2018 年6 月起，給水泵汽輪機性能劣化趨勢明顯，在機組負荷75%以上時，給水泵汽輪機進汽壓力高于1 MPa,進汽溫度低于290 ℃，低調(diào)閥開度95%以上，且進汽壓力與溫度連續(xù)波動，根據(jù)汽源參數(shù)判斷，均存在低溫再熱蒸汽汽源頻繁介入,造成給水泵汽輪機出力不足。檢修人員按照常規(guī)檢修工藝，對給水泵汽輪機進行了汽封間隙調(diào)整、零部套清掃，并對給水泵芯包進行了返廠維修，但仍未解決。

1 汽動給水泵出力不足原因確認

通過對該廠給水泵汽輪機低溫再熱蒸汽頻繁介入、給水泵汽輪機出力不足的問題進行分析，排除常規(guī)檢修工藝問題，主要有以下三點原因。

1.1 給水泵汽輪機低調(diào)閥重疊度偏差，造成低調(diào)閥開度大[1]

按照給水泵汽輪機低調(diào)閥設計說明，其設計有5 個閥芯，由扁擔同時上、下操作，根據(jù)閥芯的門桿長度，自行控制閥門開啟點與行程，設計行程與低調(diào)閥結(jié)構見圖1。

圖1 低調(diào)閥重疊度

通過對低調(diào)閥進行解體、測量發(fā)現(xiàn)，因長期運行中，蒸汽吹損、機械摩擦、螺距松動，造成各門桿行程增加，見圖2。

圖2 門桿行程

表2為該廠#1機組A 給水泵汽輪機低調(diào)閥測量數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中可知，因低調(diào)閥各門桿行程增加，造成低調(diào)閥開度變大。以#1 門頭為例，原設計在低調(diào)閥開至4 mm 時，#1 門頭開啟，因#1 門頭行程增加，造成了在低調(diào)閥開至6 mm 時，#1 門頭才開啟，其他#2至#5門頭同理，導致低調(diào)閥需提高開度才能使給水泵汽輪機獲得原設計的蒸汽壓力與流量。

表2 #1機組A給水泵汽輪機低調(diào)閥測量數(shù)據(jù) 單位:mm

1.2 汽動給水泵進汽逆止閥閥瓣掉落

如圖3所示，汽動給水泵進汽管道由四級抽汽、低溫再熱、輔助蒸汽三路汽源接帶，正常運行期間，通過關閉電動閥門、投入連鎖操作，隔斷低溫再熱、輔助蒸汽汽源，僅由四級抽汽汽源接帶，在四級抽汽汽源不足以接帶負荷時，自動投入低溫再熱汽源。由于在運行過程中，需結(jié)合目前新能源消納要求，隨著機組負荷變動而調(diào)整給水流量，汽動給水泵的轉(zhuǎn)速需不斷進行調(diào)整，進汽參數(shù)隨之變動，四級抽汽的逆止門閥瓣會因氣流量變化而不斷擺動，造成閥瓣的門軸長期頻繁磨擦而磨損，最終造成斷裂導致閥瓣掉落。

圖3 進汽系統(tǒng)與汽源反竄

因四級抽汽至A 汽動給水泵逆止門閥瓣掉落，造成四級抽汽至A 給水泵汽輪機汽源堵塞，汽源不足，低溫再熱汽源至A汽動給水泵汽源投入，并且由于低溫再熱汽源壓力大于四級抽汽汽源，通過四級抽汽至A 汽動給水泵逆止門反竄至B 汽動給水泵，導致A 汽動給水泵低調(diào)閥開度大、低溫再熱汽源介入，同時B汽動給水泵四級抽汽汽源增加，此問題造成：A 汽動給水泵出力不足，B 汽動給水泵出力增加，A、B汽動給水泵進汽溫度同時下降[2]。

1.3 汽動給水泵內(nèi)汽封體變形錯位

經(jīng)對汽動給水泵進行揭缸檢修發(fā)現(xiàn)，汽動給水泵室內(nèi)存在零星濾網(wǎng)碎片、螺桿、螺帽等雜物，對進汽通道造成少量堵塞，同時，內(nèi)汽封總成（平衡活塞汽封）動、靜葉汽封全部磨損斷裂，且磨損、斷裂嚴重，造成汽封間隙變大，導致汽耗偏高。

按照設計說明要求，平衡活塞汽封間隙要求為：動齒單邊0.65 mm～0.92 mm，靜齒單邊0.85 mm～1.12 mm。參考汽輪機汽封間隙要求，此間隙相對較大，判斷汽封齒磨損的原因與轉(zhuǎn)子對汽缸洼窩中心無關，通過對內(nèi)汽封體進行上、下半進行合體、空扣外缸檢查發(fā)現(xiàn)，平衡活塞汽封體上、下半有明顯錯位，造成動、靜部位發(fā)生磨擦，導致汽封齒在高速旋轉(zhuǎn)下出現(xiàn)破損。見圖4。

圖4 汽封錯位

2 汽動給水泵出力不足解決對策及實施

通過對該廠汽動給水泵低溫再熱蒸汽汽源頻繁介入、汽動給水泵出力不足的問題原因進行分析后，得出結(jié)論，造成汽動給水泵出力不足的主要原因是：汽動給水泵低調(diào)閥重疊度偏差，進汽管道逆止門閥瓣掉落汽源反竄，內(nèi)汽封體變形。以上問題造成了進汽量不足、汽耗量增大，解決以上問題的根本為：恢復低調(diào)閥原設計重疊度、修復進汽系統(tǒng)閥門、消除汽封體變形。

2.1 低調(diào)閥重疊度偏差大的解決方案

考慮到低調(diào)閥在制造中的復雜工藝與經(jīng)濟因素，排除對門桿、門頭進行加工的方式，采取現(xiàn)場手工鉆取門頭與門桿的定位銷（定位銷見圖2），重新定位后，鉆孔裝配定位銷的方式進行調(diào)整，對給水泵汽輪機低調(diào)閥#1～#5 門頭進行行程測量，按照設計要求重新定位。

2.2 進汽管道逆止門閥瓣掉落的解決方案

此問題解決工藝為常規(guī)閥門檢修工藝，現(xiàn)場采取提高銷軸材質(zhì)（建議采取汽輪機報廢螺栓，其材質(zhì)硬度較高）方式對逆止門銷軸進行高材質(zhì)替換，或者整體更換高一等級逆至門的方式解決此問題，并定期對逆至門進行檢查。

2.3 內(nèi)汽封體錯位的解決方案

通過對內(nèi)汽封體上、下半把合，單獨裝配至給水泵汽輪機下缸內(nèi)，采用汽輪機安裝工藝，洼窩中心拉鋼絲，利用內(nèi)徑千分尺多點測量，記錄、計算徑向錯位量，根據(jù)變形量計算與調(diào)整，見圖5。洼窩鋼絲安裝后，測量前、后洼窩鋼絲中心，將前、后洼窩處的鋼絲調(diào)整至A=B=C；鋼絲拉設并調(diào)整好后，利用鋼絲測量內(nèi)汽封體上、下半的中心A1、A2、B1、B2、C1、C2，并調(diào)整至A1=A2，B1=B2，C1=C2，其中A1 與A2、B1 與B2 的調(diào)整，通過以內(nèi)汽封體下半為基準，左右移動上半的方式進行調(diào)整，移動量按照（A1-A2）/2 與（B1-B2）/2 的計算結(jié)果為依據(jù)綜合考慮，哪邊小向哪邊移動，C1 與C2 的調(diào)整，通過加減內(nèi)汽封體水平中分面的調(diào)整墊片的方式進行調(diào)整；調(diào)整完成后，以內(nèi)汽封體下半左右兩側(cè)定位銷孔為基準，重新鉆配上半銷孔，再對磨損汽封齒進行拆卸、更換，調(diào)整間隙。

圖5 汽封體調(diào)整

3 實施效果

2020年10月份,對#1機組A、B 給水泵汽輪機實施上述方案，再按照常規(guī)檢修工藝進行回裝、聯(lián)軸器連接等工作。

在機組正常運行后進行檢修前后數(shù)據(jù)收集對比，檢修前330 MW 工況下，A 給水泵汽輪機低調(diào)閥開度95%，B 給水泵汽輪機80%，冷段汽源介入，進氣壓力1.1 MPa，溫度280 ℃，檢修后負荷330 MW時，A、B 給水泵汽輪機低調(diào)閥開度均60%左右，進氣壓力0.8 MPa，溫度340 ℃，冷段汽源未介入，給水泵汽輪機低溫再熱蒸汽汽源頻繁介入、給水泵汽輪機出力不足的問題得到解決。對比數(shù)據(jù)見表3。

表3 修前修后對比數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

根據(jù)對該廠給水泵汽輪機進汽量不足、汽耗量增大問題的原因分析與處理，有效地解決了給水泵汽輪機低溫再熱蒸汽汽源頻繁介入、給水泵汽輪機出力不足的現(xiàn)象。給水泵汽輪機出力不足的原因諸多，查找分析造成出力不足的原因是解決問題的根本。通過分析與處理過程中的實踐和總結(jié)，針對進汽量不足、汽耗量增大而造成的給水泵出力不足問題，對于其他給水泵汽輪機同類型問題，此方案有參考作用。