300MW亚临界机组100%汽泵RB试验研究

2015-05-27邹包产韩秋喜

电气技术 2015年6期

邹包产韩秋喜李云

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司，西安 710065）

汽动给水泵RB 指因为汽动给水泵跳闸等原因，导致给水系统不能满足当前负荷下机组运行的需求，按照既定要求快速降负荷至当前给水系统能满足的负荷水平。目前国内300MW 亚临界机组给水系统一般配置为：2 台50%汽动给水泵和1 台30%电动给水泵，或3 台50%的电动给水泵。近年来为了节能降造，陆续出现了1 台100%汽动给水泵和1台50%电动给水泵的配置，这种特殊配置在汽动给水泵跳闸后给水系统会短暂中断，极可能造成汽包水位低停炉，100%汽动给水泵RB 能否成功实现，对机组的稳定运行至关重要。

1 机组概况

某300MW 亚临界汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司制造的HG-1025/17.5-HM 型，一次中间再热、自然循环汽包炉。汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的CN300-16.7/537/537 型，单轴、两缸双排汽、单抽供热凝汽式汽轮机。发电机为哈尔滨汽轮发电机有限公司制造的QFSN-300- 2 型，采用水、氢、氢冷却方式。单台机组配50%容量电动给水泵组1 台，用于机组起动及备用，设置100%容量汽动给水泵组1 台，用于机组正常运行。汽动给水泵与其前置泵组成锅炉给水泵组，它向锅炉连续供水并向锅炉过热器、再热器及汽轮机高压旁路提供减温水。单台锅炉配置5 台MPS190HP-Ⅱ型中速磨煤机，机组满负荷运行磨煤机4 运1 备。

2 电动给水泵性能分析

100%汽动给水泵配置的给水系统RB 成功的首要条件就是电动给水泵的快速起动出力。某300MW亚临界机组电动给水泵为上海电机厂有限公司制造，型号为DG600-240VM，使用额定电压6kV/AC，额定电流为584A，额定转速5410r/min，额定出水能力为563.75t/h，扬程2424.9m。

正常情况下，为防止电动给水泵起动时过流，将勺管开度放在较低开度起动，起动后由运行人员手动增加勺管开度，增加给水流量。但在发生汽动给水泵RB 情况时，要求电动给水泵快速起动并增加出力，但勺管开度太大容易导致电动给水泵过流保护动作。为防止RB 瞬间电动给水泵起动后过流保护动作，电动给水泵必须有合适的初始开度，并在起动电流恢复后以合适的升速率增加出力，以及限制其最大开度，方能保证系统安全。为此通过认真分析研究，并进行了电动给水泵起动专项试验，最终得出电动给水泵初始最优开度开度为55%，起动电流在6s 后恢复，最大开度为70%。

3 控制方案优化

汽动给水泵RB 成功的另一个关键因素是如何保证汽包水位在安全范围内。机组在正常情况下，影响汽包水位的主蒸汽流量和给水流量两个因素是相互平衡的。从汽动给水泵跳闸RB 动作到电动给水泵出力，给水流量快速下降、中断到逐渐增加的过程。这一过程给水流量始终小于主蒸汽流量，所以在汽动给水泵RB 动作后要求机组快速降负荷，机组降负荷速率的实质是由汽轮机控制机前压力的设定值速率快慢决定，但减负荷速率太快将导致汽包压力快速上升，给水母管压力增加，这将降低电动给水泵给水能力[1]。因此为保证汽动给水泵RB时汽包水位在安全范围内，既要考虑机组快速降负荷以减少主蒸汽流量输出对汽包水位的亏空；又要考虑采用滑压方式使汽包压力迅速下降，进而保证电动给水泵快速起动出力保证汽包上水[2]。

3.1 电动给水泵勺管控制

根据机组给水系统设备出力的实际情况和专项试验得出，正常运行下电动给水泵投备用，勺管初始开度选择给水PID 输出指令函数与55%小值，避免低负荷非汽动给水泵RB 工况电泵联锁起动后出力过大导致汽包水位失控。汽动给水泵RB 触发后，电动给水泵迅速联锁起动，勺管位置保持55%，延时8s 后以1%/s 速率开至70%，等待汽包水位上升至正常水位后，电动给水泵勺管自动投入，维持汽包水位。当勺管开度到70%后，运行人员也可根据水位变化趋势对其进行手动干预，保证水位平稳。控制逻辑如图1所示。

3.2 机组协调控制

给水RB 触发后，机组协调切至机跟随方式，采用变速率滑压方式，主汽压目标设定值至为12.0MPa，滑压速率在给水RB 触发30s 内设置为0.3MPa/min，30s 后电动给水泵出力至最大，滑压速率设置为0.1MPa/min，以保证电动给水泵上水正常。之所以采用变速率滑压方式，目的是为了保证给水RB 触发后快速降低汽包压力满足电动给水泵迅速增加出力，当电动给水泵出力正常后，减小滑压速率使机组快速降负荷，减少主蒸汽流量，维持给水流量与主蒸汽流量平衡，最终保证汽包水位安全。

图1 电动给水泵勺管控制逻辑

3.3 制粉系统控制

以时间间隔为5s，从上至下跳磨，保留下层两台磨，为防止燃料主控因跳磨反向调节，燃料主控在给水RB 触发30s 内闭锁增，然后以300MW/min的速率控制到目标煤量。目标煤量采用RB 动作前机组实际负荷对应煤量与RB 目标负荷计算得出。

3.4 一次风系统控制

为了配合锅炉快速降低热负荷，磨煤机跳磨时间间隔缩短为5s，一次风系统调节会出现反复振荡，所以当给水RB 触发后，一次风机执行机构超迟8s开度减少一定量（根据磨煤机跳闸憋压情况得出），一次风母管压力设定值以一定速率降至目标煤量对用值，配合锅炉快速降负荷，辅助汽包水位控制。

3.5 燃油系统控制

为减小RB 动作跳磨对炉膛燃烧的扰动幅度，增加RB 动作触发燃油点火程控起动，先投入1、3号点火油枪，RB 动作延时5s 后再投入2、4 号点火油枪。同时，增加RB 动作闭锁燃油母管压力偏差大切除自动条件。

4 给水RB 逻辑试验

试验前机组处于满负荷炉跟机协调控制方式，给水、引风、送风、一次风、制粉等主要控制系统均在自动控制方式，A、B、C、D 磨煤机运行。机组进行汽动给水泵RB 试验，小汽轮机在操作盘打闸，切除汽动给水泵，触发给水泵RB，D 磨煤机跳闸，5s 后C 磨煤机跳闸，协调切至机跟随滑压方式。试验曲线见图2，主要参数统计见表1。