给水泵汽轮机驱动汽源系统设置分析及优化

摘 要：文章介绍并分析湛江电力有限公司4×300MW汽轮发电机组给水泵汽轮机驱动汽源存在问题，提出优化改造方案并实施，有效地提高机组的可靠性和经济性。

关键词：驱动汽源；厂用汽；分析；优化

前言

湛江电力有限公司4×300MW汽轮发电机组配置的给水泵汽轮机为凝汽式汽轮机（小机），其驱动汽源为两路，一路低压汽源作为工作汽源；另一路高压汽源作紧急备用。由于设计考虑不周全，高压汽源系统在备用时多次出现故障，严重影响机组的安全经济运行。

1 驱动汽源系统简介

低压汽源作为主路，其汽源来自主机中压缸排汽（四段抽汽），低压工作汽源由一个低压主汽阀和8个低压调节阀控制；高压汽源来自主蒸汽作为辅助汽源在主路故障时作紧急备用，高压辅助汽源由一个联合的高压主汽阀控制。两路汽源有各自独立的进汽室，两路之间采用内切换方式，驱动汽源系统如图1所示。

图1

2 驱动汽源系统存在缺陷

因低压汽源作为工作汽源在机组运行时一直处于运行状态，高压汽源在机组运行时一直处于备用状态，除机组试运期间进行高压汽源系统运行试验外其它没投运过。高压汽源备用时高压主汽门须长期处于开启状态，在高温蒸汽的作用下阀杆及阀套易产生高温氧化皮导致阀门发生卡涩现象，无法发挥紧急备用的功能。由于该高压汽源来自主蒸汽，温度高压力高，长期处于备用状态，其疏水系统阀门不能关闭，阀门、管道、弯头易冲刷，造成阀门内漏及弯头减薄易出现泄漏现象，该系统与主蒸汽相连，无法隔离，必须停机处理而多次导致机组的非计划停运。且阀门内漏后主蒸汽漏汽进入小机高压喷嘴室对小机的正常运行造成蒸汽调节扰动和使小机产生振动。另外，高压汽源系统结构及控制调节系统复杂，设备维护及运行操作工作量大，消耗了大量的人力物力。

3 优化改造思路、方案

3.1 改造思路

因高压汽源系统存在安全隐患，不能起到紧急备用的效果，因此改造考虑取消了高压汽源系统。取消高压汽源后，当工作汽源系统发生故障时小机将无法继续运行，因此有必要加装一路低压备用汽源系统。另外，因机组启停时使用电泵上水，其经济性及可靠性相对较差，故低压备用汽源系统应考虑实现汽动给水泵上水功能，在主机启动之前，可以直接利用辅助蒸汽启动汽给水泵，从而实现机组的无电泵的启动和停机[1]。因厂用汽为母管制，且与四段抽汽参数相差不大，且可实现机组启停时汽动给水泵上水功能，故使用厂用汽作为备用驱动汽源。驱动汽源参数如表1所示。

3.2 优化方案

3.2.1 取消了高压汽源系统。拆除小机高压汽源侧的主汽门、调门（包括蒸汽管道、预热管道、疏水管道等），封堵高压汽源接口。

3.2.2 增设一路厂用汽至小机汽源系统。从厂用汽母管新增一路低压备用汽源系统至小机，加装电动门、电动调整门和调整门前后疏水器疏水系统，通过跟踪并调整使辅助蒸汽与四段抽汽参数一致，实现两路驱动汽源的无扰切换。优化改造系统图如图2所示。

图2

4 优化改造效果

4.1 增加机组启动时汽给泵上水功能

因厂用汽由#1～#4機组母管制供给，某台机组启停时可使用厂用汽至小机汽源系统驱动小机从而实现汽动给水泵的上水功能，因此在机组启停过程可用汽动给水泵进行上水而不必启动电动给水泵，电泵故障时也可启停机组。

4.2 系统可靠性高

优化改造后，通过对辅助蒸汽参数的精确调整，可实现工作与备用两路汽源的无扰切换，使小机可随机低负荷启动和避免高负荷下启动时对小机汽泵产生热冲击；由于厂用汽由#1～#4机组母管制供给，可以确保小机的驱动汽源绝对安全可靠，在电泵故障时可使用汽动给水泵进行上水对机组进行启停，避免任何情况下的锅炉断水事件的发生，防止出现“锅炉干锅”事故；优化改造杜绝了高压汽源泄漏导致机组非停事件的发生，且减少检修和运行操作的维护工作量，确保了小机的安全长周期运行。

4.3 经济效益显著

以#4机组某次启停汽动给水泵上水为例计算，电动给水泵配套电机为6KV电机#4机组启动过程中，电动给水泵运行平均电流为290A，每小时使用电量约为1740度电，平均转速约为3000-3200rpm；且开机过程中，电动给水泵电机电源由启备变供，电价按工业用电定价，按电价0.56元/度电计算，每小时损耗成本974.4元；采用汽动给水泵上水开机，开机过程中，给水泵汽轮机进汽压力平均为0.78MPa、温度平均为280℃，汽前泵（380V电机）电流平均电流为39A，损耗电量为14.82度电（合计成本8.29元），同时汽泵运行平均转速为3200rpm左右，为额定出力的58%，每小时损耗蒸汽量约为8t/h，折合成本约560元，共损耗成本568.29元，比电动给水泵上水每小时节能974.4-568.29=406.11元。节能效益达41%，给水泵运行时间为14小时（冷态启动），开机节约成本约5685.54元，停机时电泵运行时间约为14小时，则每次机组启停节约成本为5685.54×2=11371.08元。我公司4×300MW机组一年正常启停至少16次，每年可节约成本11371.08×16=18.20万元。

5 综合评述及对比情况

驱动汽源改造后杜绝了高压汽源泄漏导致机组非停事件的发生，减少了检修维护和运行操作的工作量，确保了小机的安全长周期运行，提高了机组的经济性和可靠性。系统改造效益显著。

通过统计每年每台机组可节约维护及备品配件费用约5.5万，还没有包括可能会导致机组非停和给水泵故障导致锅炉干烧等事件的重大损失费用，而改造该系统每台机组投入约9万元（含安装调试费用），不到一年即可收回投资。

6 结束语

给水泵汽轮机驱动汽源优化改造彻底解决了原高压汽源系统管路腐蚀老化、泄漏和进汽阀门经常发生卡涩及由此引起机组非停的安全问题，并实现了小机随机启动和无电动给水泵上水功能。该改造安全、系统简单化和投入费用低，改造后的系统更加可靠、高效、和实用。

参考文献

[1]樊印龙.给水泵汽轮机汽源配置浅析[J].浙江电力，2005（1）.

作者简介：欧伙明（1974-），男，广东吴川人，技师，现从事电厂辅机检修技术工作。