超超1临界1000MW机组利用汽泵直接启动方式研究.doc

超超临界1000MW机组利用汽泵直接启动方式研究宁海二期工程的给水系统取消了电动给水泵，只配置255%BMCR的汽动给水泵，一台汽动给水泵工作时，保证锅炉50%BMCR的给水量，两台汽动给水泵工作时，保证100%BMCR工况的给水量。给水泵汽轮机汽源有冷再蒸汽、四段抽汽和辅助蒸汽等三路。由于无电动给水泵，机组启动全过程均需由汽动给水泵来控制给水流量或压力，因此探求机组无电泵启动方式就十分必要。无电泵启动方式研究内容包括汽泵最小流量试验，给水旁路调节阀前后差压优化试验，给水泵低压汽源切换试验，单汽泵最大出力试验，小机高低压汽源切换试验，给水流量主、旁路阀切换试验等。通过这一系列试验，摸索出给水泵运行的上下左右等边界条件，为全程给水自动的实现创造硬件基础。4.6.1 汽泵最小流量试验在锅炉冲管期间，利用辅助蒸汽作为小机汽源，全开汽泵再循环门，关闭汽泵出口电动门，然后再逐步升高汽泵转速，从而探索出汽泵转速和汽出口压力以及给水泵汽轮机相关参数的关系，试验数据见下表：表 汽泵最小流量试验转速(r/min)进口压力(MPa)出口压力(MPa)进汽压力(MPa)进汽温度()排汽温度()泵组振动Um低压调门开度(%)6002.152.480.95211.945.528.16.98%12002.154.10.93725286.926.79.05%18002.156.70.907253.787.528.014%20002.177.870.905258.376.331.214.5%22002.179.00.9258.375.636.415.6%28002.1713.620.858258.673.524.320.6%29002.1814.50.853258.672.324.822.3%30002.1815.30.87263.745.825.122%31002.1816.10.865263.246.025.326.1%32002.1817.020.854263.545.827.927.4%33002.1818.160.84263.545.830.529.0%34002.1819.130.837263.545.833.030.8%35002.1820.130.819265.545.834.832.6%36002.1921.080.839265.945.935.134.8%37002.1922.260.819266.045.93939.0%38002.2023.250.806266.045.838.741.3%39002.1924.420.793266.045.840.143.8%40002.1825.640.816266.745.839.244.5%41002.2026.880.816266.745.838.849.2%42002.2028.00.802265.345.540.952.7%备注：因汽泵再循环方式时流量较小，测量不准确，流量值不作参考。从分析验数据：在汽泵走再循环通路的情况下，汽泵工作正常。只因流量无法监视，但汽泵的实际流量应在汽泵的最小流量特性曲线之上，换而言之，汽泵在再循环方式下运行泵是有足够的安全余量。另外，整个泵组在这转速区间内振动无明显变化，汽泵A最大为64m，汽泵B最大为58m，（125m跳机，100m报警），说明临界转速共振不明显。出现较大的问题是给水泵汽轮机，在低转速时排汽温度很高。主要原因是，转速过低时进入小机的蒸汽流量很小，不足以冷却排汽区域叶片鼓风生热。因此可以得出结论：1）应减少低转速（包括暖机）运行时间，在低转速运行时必须投用排汽减温水；2）小机在20005700r/min转速范围内可以稳定运行；3）再循环管路的通流能力满足各种转速下汽泵最小流量的要求。4.6.2给水旁路调节阀前后差压优化试验根据锅炉厂设计，在机组启停阶段，是采用给水旁路调节阀进行锅炉给水流量的控制。但沧东电厂在机组调试期间，由于该阀前后的差压过大，导致阀门损坏。再仔细查阅宁海二期的调门资料，发现厂家确实对此有严格规定，规定如下图（X轴是阀后压力、Y轴是阀前压力，曲线下方是调节阀允许运行的区间）：解决这一难题的方法是：在锅炉上水阶段，利用汽泵前置泵完成锅炉上水；锅炉上水后，给水旁路调节阀后水静压约为0.6MPa，从给水旁路调节阀压差限值表中可以看出，阀前压力最高限值约为8MPa。此时再根据汽泵最小流量试验的结果，发现2100r/min转速比较适合锅炉大流量冲洗及点火升压阶段的汽泵运行。因为此时转速既在小机安全运行的范围之内，另外给水旁路调节阀前后的差压也能满足要求。根据这一思想，利用B汽泵向锅炉上水冲洗时安排了给水旁路调节阀差压优化试验，寻求给水流量调节阀开度与给水流量、阀前压力的关系。具体参数见下表：转速r/min汽泵进口流量前置泵电流汽泵进口压力汽泵出口压力给水旁路调节阀开度汽泵再循环阀开度省煤器出口流量省煤器进口流量炉水泵出口调节阀开度210065769.52.087.5614.9699.21121884.925210076272.92.067.092099.21214939.623.22100893.676.22.056.572599.214091007202100952.378.32.046.0630.1599.214681071202100979.378.92.025.9735.299.214061028152100106480.142.05.7040.399.215421112152100119784.452.04.7145.4599.21766124315.2100129488.51.973.9649.4699.219531377152100142892.91.972.8455.199.22127148715 试验数据表明：在2100r/min转速下，给水旁路调节阀前最大为7.56Mpa，小于8Mpa的允许限制。而且在这转速下，通过调节阀开度调整，锅炉上水流量可以在01428t/h之间任意变动，充分满足给水流量调整的需要。下表是某次机组启动过程中的给水系统参数记录：表 机组启动过程中的给水系统参数机组状态点火前锅炉升压升压至冲转压力锅炉升压洗硅主汽压力（MPa）0 MPa1.1368.4211.02给水泵转速（r/min）2000220030523530给水泵进口流量（t/h）60978912921492给水泵再循环阀开度（）100000给水旁路调节阀开度（）13.0624.2543.345.2省煤器进口流量（t/h）1005 122013001360给水流量（t/h）343584946.41089辅汽压力（MPa）0.700.700.6660.6238小机排汽温度（）90.677.14946.5给水压力（MPa）5.227.3411.9815.04给水旁路调节阀压差（MPa）4.635.62.683.234.6.3给水泵汽轮机低压汽源切换试验小机低压汽源有两路汽源，一路为辅汽，一路为四抽。正常情况下，小机由四抽供汽，在机组启动或汽机甩负荷后，采用辅助蒸汽供给。为了保证汽机跳闸，四抽汽中断后能快速的将辅汽通入，避免小机断汽，因此辅汽供小机的截止门采用气动门，这就导致机组从启动过渡到正常运行时，先打开四抽至小机电动门，再快关辅汽至小机气动门的作法。考虑这种切换存在一定扰动，因此在机组带50负荷时，进行A小机低压汽源切换试验，观察小机转速及给水流量的波动，情况如下。状态50额定负荷小机A低压汽源切换前小机A低压汽源切换时小机A低压汽源切换后汽机转速（r/min）3000300030003000功率（MW）502.7512.9512.6513.5主汽压力（MPa）13.0613.5413.5413.54给水泵A转速（r/min）3509360635513609给水泵B转速（r/min）3523362336293633给水泵A进口流量（t/h）1106117911261168给水泵B进口流量（t/h）1102118712101187省煤器进口流量（t/h）1332143114201425给水泵A再循环开度（）100100100100给水泵B再循环开度（）100100100100给水旁路调节阀开度（）56.058.3958.3958.2给水流量（t/h）1372147514531460辅汽压力（MPa）0.7790.7790.810.78辅汽温度（）292.3292.3292.3285.5四抽压力（MPa）0.585MPa0.5920.5920.581四抽温度（）/330.8330.8328.6给水压力（MPa）16.3516.8916.8616.98给水旁路调节阀压差（MPa）1.841.7321.641.82A小机低调门开度（）33.834.1243.345.3B小机低调门开度（）38.038.9736.138.6备注小机A低压汽源由辅汽切至四抽试验，切换约2分钟后稳定。从表中数据可以分析：四抽压力达到0.5MPa左右时进行小机低压汽源切换比较合适，原因是此时四抽压力接近但又略小于辅汽压力，打开四抽供汽电动门可避免蒸汽进入引起小机转速大幅上升，切断辅汽后四抽压力与辅汽压力相当，无需小机低压调门过多调整小机仍可维持原转速运行。4.6.4给水泵汽轮机高、低压汽源切换试验在进行单汽泵最大出力试验时，同步进行了高低压汽源切换试验。试验时，由于汽泵A出力增大，四抽压力不足，小机低压调门逐渐开大，当MEHA流量指令达到76.79时，低压调门指令升至90.5 %时，此时高压调门开始缓慢开启，直至汽泵达到最大出力2083th时，MEH流量总指令达到83.69%，低压调门指令为83.69%，高压调门指令为29.1，此时转速由高、低压调门共同控制。小机A高、低压汽源切换试验中高、低压调门开启重叠度范围正常，转速控制稳定，小机及汽泵轴承振动无明显变化，轴瓦温度略有升高，小机轴向位移略有增大。试验情况见下表：参数试验前试验后低压进汽压力0.46MPa0.5 MPa低压进汽温度317.2318.3高压进汽压力3.0MPa3.26MPa高压进汽温度319.1317.3汽泵A进口流量1596t/h2083t/h汽泵A转速4070r/min4593r/min发电机功率507MW561MW低调门开度反馈84.9%95.1%高调门开度反馈-2.5%29.1%MEHA流量指令76.79%83.69%低调门指令90.5%98.6%高调门指令0.88%32%小机A轴向位移0.268mm0.311mm4.6.5单汽泵最大出力试验根据系统设计说明，苏尔寿HZB303720卧式离心汽动给水泵单台泵可供锅炉55BMCR给水量，可保证55THA以上工况下给水量，为考查汽泵最大工作能力，安排了单汽泵最大出力试验。试验在500MW左右时进行，通过降低汽泵B转速，逐步将汽泵B撤出运行，不向锅炉供水，同时逐步增加汽泵A转速，直至锅炉供水全部由汽泵A供，单汽泵最大出力试验结果为：汽泵A进口流量2083t/h，机组负荷566MW，小机及汽泵轴承振动无明显变化，轴瓦温度略有上升，小机轴向位移略有增大。单汽泵最大出力试验曲线如下：4.6.6给水旁路调节阀与主阀切换试验随着负荷增加，机组给水流量增大，给水旁路调节阀的通流能力接近极限，此时必须切换到主阀运行。考虑主辅阀切换，可能会有流量扰动，为此在机组带负荷阶段进行了主辅阀切换试验，试验情况如下：状态A、B小机均用四抽切主阀前切主阀时切主阀后汽机转速（r/min）3000300030003000功率（MW）505563.4563.2565主汽压力（MPa）15.116.1416.1416.2给水泵A转速（r/min）3686370436863633给水泵B转速（r/min）3699370636873634给水泵A进口流量（t/h）1081104110861021给水泵B进口流量（t/h）1092103010751028省煤器进口流量（t/h）1558171417961703给水泵A再循环开度（）0000给水泵B再循环开度（）0000给水旁路调节阀开度（）61.076.7775.050给水流量（t/h）1587172918261730给水压力（MPa）/19.118.47四抽压力（MPa）0.4430.4940.4940.497A小机低调开度（）64.2855.355.352.27B小机低调开度（）70.5260.560.957.38从上表可见：主辅阀切换应选择在锅炉转干态后，