华能淮阴电厂330MW机组电泵改汽泵交流.doc

华能淮阴电厂#5机组电泵改汽泵交流华能淮阴电厂共安装4台330MW燃煤发电机组。锅炉为哈尔滨锅炉厂生产，汽轮发电机组为北京重型电机厂生产。机组原先配备3台50%容量电动给水泵，两用一备，给水泵为沈阳水泵厂产品，型号为CHTC5/6sp-3，前置泵为沈泵厂配套，型号为YNKN300/200-20J。前置泵、给水泵由同一台电机驱动，前置泵与电机直连，给水泵通过耦合器相连。改造前经统计，给水泵组厂用电率在75%负荷下约为2.6%。为了充分挖掘机组主、辅设备潜力，进一步降低厂用电率，以此提高电厂净供电能力，华能国际股份有限公司决定在我厂5号机组先行汽泵改造工作，以积累改造经验。一、汽动给水泵改造背景在国家实行节能调度政策下，电泵运行竞争优势不复存在；同时在部分负荷下，由于偶合器运行效率较汽轮机效率下降过多，致使电动给水泵组效率较低；也由于技术的提高，相应小汽轮机、给水泵效率均有所提高。基于以上原因，在30万等级，改造成汽泵运行就显得必要。二、汽动给水泵改造原则经过调研和专家进一步论证，我厂汽泵改造遵循以下原则：1. 选用一台100%容量汽轮机，杭汽厂产品，型号为NK63/71；选用一台100%容量主泵，上修厂产品，型号为HPT300-330m-5s；选用一台100%容量前置泵，上修厂产品，型号为FA1D67A；选用一台齿轮箱，南高齿产品，型号为NGGS-230。小机为双出轴，同时驱动主泵、减速箱和前置泵。2. 小汽轮机组布置在原C泵基础上，小机上排汽接入凝汽器。3. 小汽轮机不设备用汽源，不设油涡轮盘车和顶轴油泵。4. 保留原先的A泵和B泵以作启动、停机和紧急备用。5. 小汽轮机控制系统和大机控制系统协调一致，都选用上海新华控制工程有限公司产品。三、汽动给水泵改造目标和技术指标1. 完全目标：设备无损坏；人身无轻伤；在机组运行期间不发生非计停。2. 工期目标：主设备到货满足正常安装需要。机务影响基础拆除半个月；土建基础拆除1个月；土建基础维护1个月;主设备安装并预找中心和二次浇灌混凝土半个月；大修安装、冷热态调试和性能试验2个月。3. 改造费用：节约10%预算费用。4. 技术指标：厂用电率在75%负荷下降低2.6%；机组供电煤耗在75%负荷下降低0.86g/KWh；小机内效率在90%负荷下达到79.9%；给水泵效率在90%负荷下达到83.8%。四、汽动给水泵改造相关技术研究1. 小机排汽管道强度、热胀与设备接口的载荷验算以及小机排汽管与凝汽接口补强方案。根据南京晨光东螺波纹管有限公司吴建伏主任计算结果来看。强度方面：膨胀节按EJmA进行计算；管道按GB150进行强度校核，通过增加加强圈，管道能承受全真空压力。热胀方面：小机排汽口向上2mm，凝汽器接口向上3mm，侧向2.5mm。力和载荷方面：小机排汽口，允许载荷，每个方向1吨以下，力矩1.5吨米以下，实际计算结果满足；凝汽器接口，允许载荷，每个方向总力为35吨，力矩10吨米以下，实际计算结果满足。2. 小机排汽管道阻力计算以供杭汽厂小汽轮机末级叶片选型。有两种计算结果：第一种是我厂计算，结论是VWO工况下在排汽压力为5.4kPa下小机计算排汽阻力为864Pa；THA工况下在排汽压力为5.4kPa下小机计算排汽阻力为755Pa；TRL工况下在排汽压力为11.8kPa下小机计算排汽阻力为525Pa。第二种是西北院计算，结论是TRL工况下在排汽压力为12.3kPa，流量为11.6kg/s情况下小机排汽阻力为412Pa；TRL工况下在排汽压力为11.8kPa，流量为11.6kg/s情况下小机排汽阻力为428Pa；THA工况下在排汽压力为5.4kPa，流量为9.5kg/s情况下小机排汽阻力为599Pa。为了更加保险，专业人员决定小机排汽阻力按1500Pa考虑，据此作为杭汽厂小机末级叶片选型的依据。3. 前置泵、主泵同轴布置与前置泵单独电机驱动方案论证。从节约厂用电、现场布置以及设备投资和可控性来看，同轴布置占有绝对优势。4. 汽动给水泵土建基础技术方案论证。为满足小汽机自重、运行荷载的技术要求，本工程基础采用钢屑混凝土基础，混凝土强度等级C40，小机地脚螺栓采用直埋地脚螺栓，对本工程土建施工提出更高要求。5. 前置泵、主泵汽蚀余量核算。根据上修厂计算结果，前置泵在VWO工况下必须汽蚀余量Hr为4.2m，在THA工况下Hr为4.0m；主泵在VWO工况下Hr为44.61m，在THA工况下Hr为39.33m。根据我厂计算结果，前置泵在VWO工况下有效汽蚀余量Ha为7.8m；主泵在VWO工况下有效汽蚀余量Ha为155m。6. 给泵性能计算。根据上修厂计算结果，满足双驱轴布置前置泵和主泵特性匹配要求，也为选择齿轮箱减速比提供技术数据。7. 小机热力计算。根据杭汽厂计算结果，满足小机50%负荷以上各种工况下带负荷要求。同时提供90%THA考核工况下小机内效率79.9%技术数据。8. 小机进、排汽管道阻力计算及效率计算。根据我厂在THA工况下相关计算：小机进汽管道效率在99%；小机排汽管道效率在97.84%。根据我厂在75%THA工况下相关计算：小机进汽管道效率在99.2%；小机排汽管道效率在98.27%。9. 中、低压给水管道阻力计算。根据我厂在VWO工况下相关计算：低压给水管道阻力为84kPa；中压给水管道阻力为64kPa。10. 小机甩负荷后对锅炉汽包水位影响研究。根据我厂在100%负荷下小机甩负荷分析计算，锅炉汽包水位将在甩负荷后13秒下降101mm，不会影响汽包水位动作。11. 汽动给水泵组性能试验方案。根据我厂与性能试验单位及制造厂协调结果，为保证试验客观公正性，现场试验采用热力学法测定。根据给泵和前置泵试验结果，反推小汽轮机内效率。同时参考上修厂出厂试验记录。12. 汽泵改造对主机影响研究。根据北重厂提供技术资料，汽泵改造对主机影响有如下几个方面：（1） 在VWO工况下，汽轮机轴向推力为-7821.9kg，与改造前-6590.3kg相比变化1231.6kg。（2） 五级抽汽点前20级隔板结构经制造厂复核满足要求。（3） 与主机凝汽器排汽接口圆形尺寸为2100mm，但接口须补强。（4） 五级抽汽在不考虑厂用蒸汽、流速不超过50m/s情况下，可供小机55t/h蒸汽，而此时小机仅须41 t/h蒸汽。（5） 北重厂提供改造后的机组热平衡图以供性能试验参考。五、汽动给水泵施工方案1. 设备拆除以满足土建施工和设备安装运行方案。2. 土建施工方案。3. 小机直埋地脚螺栓方案。4. 小机现场扣缸方案。5. 汽动给水泵组找中心预留值，轴向膨胀及二次整体浇灌混凝土方案。6. 小机排汽管安装方案。7. 小机滤油方案。8. 热控控制方案。9. 小机调试方案。10. 性能试验方案。六、汽动给水泵组主要设备技术参数1. 小汽轮机本汽轮机是锅炉主给水泵用变速凝汽式汽轮机，与北重厂制造的N330-17.75/540/540型亚临界中间再热330MW汽轮机配套，按单元机组锅炉给水要求，每台主机配一台100%额定容量的汽轮给泵和两台50%额定容量的电动给泵作为备用。规 范单 位运 行 参 数型号NK63/71/0型式单缸、单流、单轴、FAN动式、纯凝汽最大功率kW10813 （对应主机额定工况）汽门前额定参数汽压MPa0.8801汽温345.44额定汽耗率kg/kW.h5.238排汽压力kPa6.4旋转方向顺汽流方向为顺时针排汽方式排汽口向上进入主凝汽器 设计工况点为主机90%THA 负荷工况设计工况点轴功率kW5816设计工况点轴转速r/min4965VWO工况点轴功率kW7447VWO工况点轴转速r/min5314THA工况点轴功率kW6960THA工况点轴转速r/min523480%THA工况点轴功率kW497680%THA工况点轴转速r/min476870%THA工况点轴功率kW402870%THA工况点轴转速r/min449860%THA工况点轴功率kW259360%THA工况点轴转速r/min3868临界转速r/min1200-1700运行转速范围r/min3000-5538 电气超速动作转速r/min6092未级叶片高度mm303.1轴封汽系统与主机轴封汽系统合用汽轮机级数一个速度压力级+ 10 个反动压力级调节系统的速度迟缓率 05%速关阀速关时间S1制造厂家杭州汽轮机厂 2. 主给水泵HPT 型泵是Sulzer技术生产的水平、多级、筒式壳体、并具有整抽式芯包设计的离心泵，筒体由锻造加工而成，以中心线方式安装，并具有导向系统以便于各方向的对正。该设计可确保与底板安装牢固，并可允许泵在各个方向的自由热膨胀。大端盖由与筒体材料相同的锻件加工而成。通过缠绕垫片及成型密封垫实现高压密封。芯包组件包括所有的旋转部件、导叶、内泵壳、轴承和所有磨损部件。该设计可使部件的更换既快速又方便，大大地缩短了维护所需的停机时间。内泵壳：由单独的螺栓联结在一起，避免了长螺栓联结引起的振动问题。内泵壳间的密封是通过精确加工的金属表面之间的金属对金属密封实现的，最终，密封金属面通过作用在末级内泵壳上的水压力紧贴在一起。规 范单 位运 行 参 数额定工况(90%THA)最大流量设计点单泵最小流量（保证效率点）（VWO）泵型号HPT300-330M-5S进水温度176182182176进水压力MPa(g)2.392.732.842.39进水流量m3/h947.821169.191317.81253.13出水流量m3/h947.141150.541265.82253.13扬程M1953.352057.252097.722275.24效率%83.883.8382.3642.54必需汽蚀余量M32.144.6156.7320.7密封型式机械密封转速r/min4965531455384965出水压力MPa(g)19.420.5121.0322.38轴功率kW5357.766841.387879.473289抽头压力MPa(g)9.279.869.9610.46抽头流量m3/h0.6818.6551.990轴承座振动Mm0.038接口法兰进口MPa(g)4公称压力抽头MPa(g)16出口MPa32接口管子规格(S)进口Mm37710抽头Mm766出口Mm355.625重量Kg10500泵入口滤网阻力KPa1525泵入口流量测量装置阻力KPa20旋转方向顺时针（从传动端向自由端看）轴承型式滑动轴承+推力轴承驱动方式由小汽机驱动 3. 前置泵规 范单 位运 行 参 数 额定工况(90%THA)最大流量设计点单泵最小流量（保证效率点）（VWO）泵型号FA1D67A进水温度176182182176进水压力MPa(g)1.0951.281.281.095流量m3/h947.821169.191317.81253.13扬程M154.43173.29185.18161.73效率%78.8682.2283.5438.47必需汽蚀余量M3.54.24.51.9密封型式机械密封转速r/min1490159516621490出水压力MPa(g)2.442.782.892.51前置泵轴功率kW450.24593.53703.59258.15减速箱效率%98小机轴功率kW459.43605.6718263.42轴承座振动Mm0.05接口法兰进口MPa(g)2.5公称压力出口MPa(g)4接口管子规格(S)进口Mm48014出口Mm37710重量Kg3250旋转方向顺时针（从传动端向自由端看）轴承型式滑动轴承+推力轴承驱动方式通过减速箱由小汽机驱动4. 减速箱规 范单 位参 数型号NGGS230 额定功率 KW 704.62输入转速RPM5538输出转速RPM1662传动比3.296使用方法减速使用系数1.4齿轮精度5 ISO1328油品VG32油量 MaxL/min60供油压力MPa0.150.2供油温度4248回油温度78油滤精度25轴瓦报警温度117轴瓦停机温度127箱体振动um50制造厂家南京高精齿轮集团有限公司5. 控制系统本次#5机组C给水泵由电动改为汽动，需相应增加一套对给泵小汽轮机及其相关系统（设备）的监控系统。考虑到新增监控系统应与5机组原有DCS系统可靠兼容、运行人员的操作界面统一、改造后机组的整个控制系统应确保稳定安全等等因素，决定采用控制系统软硬件一体化的方案，通过对原有DCS系统增加小机监控子系统进行扩展的方法来实现。具体的做法是，要求小汽轮机厂家配供的小汽机控制系统（MEH+ETS），采用上海新华公司生产的与我厂5机组现有DCS系统完全一样的软硬件，不再配置操作员站和工程师站等人机接口。同时，小机TSI系统也由杭汽公司统一配供与我厂5大机一样的系统，以便于日常维护和统一备品备件。因改造工作在5机组A级检修中实施，时间短、任务重，为尽量减少对机组原有DCS系统的改动，也为了节省投资，电厂在控制系统的设计上采取了在新增控制子系统的同时，原有DCS系统也保留一部分设备监控的原则。新增的子系统配置一对控制器不但用以完成给泵小汽机MEH+ETS的基本控制功能，还承担汽泵改造中如小机进汽电动门、真空排汽电动碟阀、气动疏水阀、小机油系统等新增系统和设备的监控。MEH+ETS作为DCS的一个子系统，两路供电电源（一路UPS、一路保安）仍统一取自DCS系统电源分配柜；子系统A/B网直接接入相应交换机，融入DCS环形主干网。本次改造选用的小机控制系统为新华的MEH-V系统，该系统的主要任务是通过控制汽轮机的转速来控制锅炉的给水流量，包括：给水泵汽轮机转速自动控制、调节阀阀位控制、正常运行操作和监视、超速保护和试验、调门在线试验等功能。给水泵汽轮机阀门采用低压透平油系统执行机构液压驱动，低压电液转换器与就地油动机可形成伺服闭环。MEH输出到电液转换器处为4-20mA控制信号。MEH系统除了上述对小机的基本控制功能外，还包括了汽泵改造新增系统和设备的监控如小机进汽电动门、真空排汽电动碟阀、气动疏水阀、小机油系统设备等。七、电泵改汽泵经验1. 重视电泵改汽泵协调工作。小机改造涉及到设计、制造、安装、土建、调试、性能试验以及原制造厂等众多单位，没有专人进行协调以及他们的理解和支持，没有股份公司和厂部的关心和帮助，要想在规定的时间内完成此项工作是不可能的。2. 建立电泵改汽泵强有力的组织机构是改造成功的必要条件。我厂领导高度重视#5机组电泵改汽泵工作：明确各部门职责，明确工作小组任务；多次召开安全工作会议和技术汇报会；明确要出工作简报，各项施工方案和作业指导书、调试日报等。这些措施，有力地保证电泵改汽泵工作安全、进度和质量。3. 重视电泵改汽泵技术研究工作。建立电泵改汽泵工作小组，共同讨论研究电泵改汽泵过程中碰到的技术难题。4. 高度重视小机真空排汽管道布置研究。从布置上来看，经过三次各方技术人员讨论，决定用8段来连接，实践证明是完全必要的。应选用有实力的厂家来设计制造排汽管道。5. 控制油系统油质非常重要。从油循环开始就要求油质从纳氏7级提高到纳氏5级。为此采取以下控制措施：一是确保油循环不少于2个星期；二是专门增加滤油设备，最细滤网为3m；三是设备连接管道全部采用不锈钢，增加管道连接前蒸汽冲洗，氩弧焊接。由于以上措施实施，油质最终控制在纳氏5级。6. 小机RB设计非常重要。首先是大于190MW RB后应尽快使大机带负荷降至180MW；其次是RB后启动二台电泵，但其中一台只启动不带负荷（勺管处于零位）。7. 小机取消盘车装置是可行的。由于泵厂一般不希望进行盘车运行，而小机厂一般希望投盘车运行。本次改造小机厂从技术上主动提出不设盘车，根据已改汽泵运行电厂经验，我厂决定不设盘车。经多次试验检验是可行的。但是根据经验，应尽量缩短投轴封汽时间。8. 小机运行经验总结：（1）小机停机一天以上，开机前4小时手动盘车180度。（2）小机开机尽量减少轴封汽投入时间。（3）润滑油温在小机开机前不低于35，且不高于45。（4）小机停机后采用闷缸手段。（5）小机开机及正常运行期间排汽缸疏水门打开。（6）小机停机转速建议设在5800rpm。（7）小机RB发生后建议负荷快速降到18万KW。八、电泵改汽泵教训1. 真空蝶阀的布置。由于我厂现场布置要求真空蝶阀阀轴垂直布置，而杭汽订购时并未提出这一顾客要求。使得蝶阀阀芯下移0.60mm，后经技术人员调整，阀密封面间隙仅为0.06mm。2. 小机油箱的布置。由于我厂现场布置，要求在满足小汽轮机泵组用油前提下尽量体积要小，而杭汽在外购时并未注意到这一顾客要求。使得小机油箱布置勉强，占地面积较大。经双方技术人员讨论，决定在以后生产的小机油箱在长度、宽度方向各减少200mm。3 小机前轴头膨胀量。由于我厂小机双出轴布置，要求小机满负荷工况下膨胀不影响齿轮箱。经专业人员同上修厂及联轴器制造厂共同努力，目前叠片联轴器补偿量最大为5.2mm。小机厂已发传真，确认小机正常膨胀量为4.1mm，最大膨胀量为5.1mm。另外联轴器罩壳膨胀量由4mm修改到6.0mm。4. 安装中技术风险。由于是改造项目，这是北重330MW机组第一次重大技术改动。国内还没有成熟可供借鉴的经验，技术上也存在一定的风险。如轴向位移的调整，由于TSI和MEH分属两个制造厂存在配合问题；如排汽补偿装置，厂家无技术资料，安装单位仍凭以前工作经验，致使调整出现误差；如前置泵机械密封水，制造厂未规定密封压力，设计院凭以前工作经验，致使设计有误。5. 由于杭汽厂对调节系统缺乏专用说明书等原因，致使速关阀等部套不能及时带蒸汽投入使用，严重影响小机开机达3小时之久，投入小机轴封汽过长对小机转子带来不安全影响。主要原因是现场须调节启动油回油节流孔，使得速关阀与启动油差压达0.4MPa左右即可。这一点请使用单位引起高度重视。6. 由于杭汽厂存在问题，致使转速控制指令和实际转速存在严重偏差。导致这一事件的原因是二次油进油节流孔、震颤节流孔需调节、反馈调整不当以及电液转换器X1位置调整有偏差。九、以后工程中应吸取的经验1. 除氧器下水口应按全容量设计，以保证前置泵入口有效汽蚀余量。2. 建议小机蒸汽管道应按3258mm设计。取消流量测量装置和逆止门，以进一步提高小机入口蒸汽管道效率。3. 真空蝶阀支承部分改造以适应垂直布置。目前已有改造方案，可以解决电动头过热问题。4. 小机油箱体积过大适当减小以适应现场布置。目前已有改造方案，可以解决回油不畅等问题。5. 设计图纸的质量和进度是影响本工程最大问题。由于西北院工程太多，无法在小机改造派出足够力量进行设计和现场服务，致使设计质量不高，进度不能满足改造工程要求。十、设备厂家主要存在问题杭汽厂主要缺陷：1. 未提供小机调节系统说明书。2. 真空蝶阀未注明垂直订货条件。3. 速关阀出厂阀座严重偏离进汽中心线造成节流损失。4. 小机油箱主油泵设计未经业主同意就更改，造成控制箱订货失误。5. 小机油箱主油泵容量减少后，油箱容积未及时更改过大。6. 小机机头膨胀量计算出现失误后，业主多次传真联系未见答复。7. 小机位移变送器供电装置漏发，造成调试推迟多日。8. 小机油动机漏油太多，已连续处理多次，系因出厂无验收造成。上修厂主要缺陷：1. 未及时提供辅机说明书。2. 齿轮箱节流孔未设计造成油压降低过多。3. 发货附件如地脚螺栓、叠片联轴器未供影响现场安装进度。4. 主泵、前置泵温度测点漏油严重。5. 前置泵水平结合面垫片漏水。6. 主泵漏水严重。十一、小机带负荷后相关数据1. 主机280MW，小机RB后汽包水位降低120mm。与先前计算比较，主要是大机降负荷不快造成。2. 小机在主机负荷 330 MW时： （1）相对振动最大 23.3 m。（2）轴向位移最大 0.14 mm。（3）瓦温最大 67.9 。（4）小机前端最大膨胀 3.2 mm。3. 泵组在主机负荷 330 MW时：（1）主泵相对振动最大 29.8 m。（2）瓦温最大 69.2 。十二、小机性能试验结果1. 在90%THA工况下主泵效率为 84.03 %；前置泵效率为 77.69 %。2. 在90%THA工况下小机内效率为 80.74 %。3. 在100%THA工况下进汽管效率为 99 %；在100%THA工况下排汽阻力为 1.0 kPa。十三、汽动给水泵改造目标和技术指标完成情况1. 完全目标：三项目标均以实现。2. 工期目标：按计划工期完成，从拆除到投产仅4个半月。3. 改造费用：约节约300万元。4. 技术指标：厂用电率在75%负荷下降低2.6%以上；机组供电煤耗在75%负荷下降低 g/KWh；小机内效率在90%负荷下达到80.74%；给水泵效率在90%负荷下达到84.03%。改造目标均已实现。指标优于合同目标值。十四、运行情况：1、小机出力方面：改进后的汽泵完全能够满足带足额定负荷要求，330MW时给泵转速为5370转/分，低于给泵最高允许连续运行转速5538转/分；2、各重要监测点状态：给泵及小机各部温度显示均在正常值之内；3、轴系振动及声音：各轴承振动值正常，均在报警值以下，转动平稳，无异音；4、排汽缸温：因本机为上排汽方式，故未设计后缸喷水，在机组空负荷时排汽缸温度低于80度，正常；5、轴向位移：轴向位移显示正常，各推力瓦瓦温及其回油温度正常；6、转速控制系统：小机转速平稳，转速波动值在15转/分之内；7、水位调节灵敏度：水位自动调节灵活，遥控协调自如，机组投入AGC后运行状态良好；8、各种复杂工况应变能力方面：在机组A修后整组启动中进行了汽泵的各类试验，均能够正常动作，分别在180MW、220MW、280MW三个负荷点进行了汽泵跳闸试验，备用给泵联动正常，RB动作正确，逻辑设计合理十五、汽动给水泵主要工作进度1. 2008年2月：2月18日完成可行性研究报告编制工作。2月21日完成报告评审工作。2. 2008年3月：3月份完成主要设备生产厂家调研工作。3. 2008年4月：4月9日，5号机组电泵改汽泵调研情况专门向电厂领导和相关人员进行汇报。4月22日，电厂向股份公司生产部提交5号机电泵改汽泵改造工程招议标请示。4. 2008年5月： 5月