淺析350 MW機(jī)組小汽輪機(jī)汽源存在的問題及對策

劉艷明

摘 要：文章針對吉電股份四平熱電公司一臺350 MW供熱機(jī)組小汽輪機(jī)汽源在試運(yùn)過程中出現(xiàn)的問題展開了分析和探討，并在邏輯修改和運(yùn)行方式上實(shí)施了一系列的優(yōu)化方案。實(shí)踐證明此方案是可行的，小汽輪機(jī)汽源是穩(wěn)定安全的。

關(guān)鍵詞：小汽輪機(jī)；汽源；問題；對策

中圖分類號：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）23-0141-01

我公司2010年新建一臺哈爾濱汽輪機(jī)廠產(chǎn)350 MW供熱機(jī)組，此機(jī)組為二期擴(kuò)建工程和一期機(jī)組相鄰而建，機(jī)組設(shè)計為2臺50%汽動給水泵（無電動給水泵）。新機(jī)組的啟動汽源全部來自一期50 MW機(jī)組的三抽工業(yè)抽汽，再到二期350 MW機(jī)組的14.0 m給煤機(jī)平臺的輔汽聯(lián)箱，輔汽聯(lián)箱工況（溫度240℃以上，壓力0.6以上）達(dá)到要求后通過輔汽聯(lián)箱至小汽輪機(jī)調(diào)試電動門分別到2臺小汽輪機(jī)的入口電動門，作為小汽輪機(jī)的工作汽源。小汽輪機(jī)同軸帶動汽動給水泵運(yùn)行，為鍋爐提供給水。

1 存在問題

本機(jī)組在初啟試運(yùn)期間，機(jī)組啟動后帶190 MW負(fù)荷運(yùn)行。由于汽輪機(jī)五號軸承X和Y方向軸振迅速增大同時帶動其他軸承軸振增大，在查找振動原因的同時機(jī)組立即減負(fù)荷至120 MW。當(dāng)負(fù)荷減至120 MW時鍋爐滅火、汽輪機(jī)跳閘、發(fā)電機(jī)解列。跳閘的原因不是機(jī)組軸振大而是鍋爐汽包水位低三值保護(hù)動作而導(dǎo)致鍋爐滅火。原因是此時鍋爐負(fù)荷率太低導(dǎo)致燃燒減弱，汽包水位波動很大，兩臺小汽輪機(jī)并列運(yùn)行時轉(zhuǎn)速變化很大（3 500～3 900 r/min之間），汽動給水泵供水沒有滿足鍋爐汽包水位變化要求而導(dǎo)致水位保護(hù)動作鍋爐滅火。通過查找機(jī)組DCS歷史追憶曲線發(fā)現(xiàn)輔汽聯(lián)箱壓力波動范圍很大（0.3～0.9 MPa之間），而且小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速變化加減的給水量和汽包需要水量出現(xiàn)不匹配，致使出現(xiàn)調(diào)節(jié)滯后。在處理事故過程中，根據(jù)汽泵最小流量閥的邏輯保護(hù)當(dāng)單臺汽泵的入口流量小于180 t/h以下最小流量閥迅速開啟，達(dá)到360 t/h以上時迅速關(guān)閉，這又加劇了汽包水位的波動，增加了汽包水位的調(diào)節(jié)難度。主要原因就是小汽輪機(jī)的汽源不足，異常情況下汽泵不能滿足汽包水位波動時的正常調(diào)節(jié)供水，要想小汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，汽包水位控制在正常范圍內(nèi)汽源問題必須解決。

2 原因分析和對策

公司在350 MW機(jī)組擴(kuò)建時，一期三抽工業(yè)抽汽至二期汽源管道設(shè)計時管徑過小而且有一段地下管路利用了原來對外供汽的管路，管徑比新鋪設(shè)的還小20 mm，盡管一期把三抽工業(yè)抽汽壓力提至1.5 MPa最大壓力，由于汽源管徑過小蒸汽流量不夠?qū)е缕疵黠@不足，根據(jù)汽泵的特性曲線，小汽輪機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速差值越來越大（汽源足夠的情況下應(yīng)該一致的），而且超出了其線性控制范圍，由于汽泵目標(biāo)轉(zhuǎn)速跟蹤給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，汽泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速滯后無法滿足實(shí)際鍋爐給水的需要，即小汽輪機(jī)的汽源工況無法滿足汽泵轉(zhuǎn)速的要求。對此管路改造勢在必行，但是由于是冬季和其他技術(shù)問題無法進(jìn)行改造，在不影響機(jī)組整套試運(yùn)的情況下必須考慮其他的對策。

經(jīng)過查閱DCS歷史追憶曲線發(fā)現(xiàn)以下幾個問題并進(jìn)行了優(yōu)化：其一，單臺汽泵最小流量閥在入口流量低于180 t/h時迅速開啟，高于360 t/h時迅速關(guān)閉。在最小流量閥開關(guān)時嚴(yán)重影響給水上水量，即使在小汽輪機(jī)汽源充足的情況下，也無法完成汽包水位的正常調(diào)節(jié)，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全性。經(jīng)和熱工人員分析進(jìn)行了優(yōu)化，將汽泵入口流量高于360 t/h時迅速關(guān)閉最小流量閥邏輯保護(hù)取消，同時規(guī)定在汽泵入口流量低于260 t/h時手動開啟此泵的最小流量閥（7%～14%之間）使其流量大于260 t/h以上。這樣在手動開啟最小流量閥后若入口流量大于360 t/h最小流量閥也不會關(guān)回，減少異常情況下汽包水位波動的因素。其二，在ABB公司的DEH系統(tǒng)中小汽輪機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差達(dá)到500轉(zhuǎn)時小汽輪機(jī)保護(hù)跳閘。公司在整套試運(yùn)初期，由于汽源不足的因素和調(diào)整不及時轉(zhuǎn)速偏差達(dá)到500轉(zhuǎn)出現(xiàn)小汽輪機(jī)跳閘現(xiàn)象。對這個問題求助了ABB公司的技術(shù)人員并進(jìn)行了優(yōu)化，在不影響小汽輪機(jī)安全和汽泵安全性能的前提下將小汽輪機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差達(dá)到500轉(zhuǎn)時小汽輪機(jī)保護(hù)跳閘改為800轉(zhuǎn)跳閘，這為防止類似問題出現(xiàn)時的處理贏得了時間，也為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行贏得了一份保障。其三，由于一期來汽汽源無法改造所以只能在運(yùn)行方式上進(jìn)行優(yōu)化。在機(jī)組啟動初期，鍋爐的用水量不是很大，根據(jù)汽源的情況只啟動一臺小汽輪機(jī)運(yùn)行，經(jīng)過了幾次的啟停機(jī)效果很好。當(dāng)機(jī)組并列后帶負(fù)荷至80 MW時開始沖第二臺小汽輪機(jī)暖機(jī)（如果此時汽源影響到了第一臺小汽輪機(jī)運(yùn)行則停止第二臺運(yùn)行）。當(dāng)再熱器冷段的蒸汽壓力大于當(dāng)時輔汽聯(lián)箱設(shè)定壓力時（0.8 MPa）暖管投入冷再至輔汽聯(lián)箱汽源，作為補(bǔ)充汽源。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到140 MW時，將暖機(jī)結(jié)束的第二臺小汽輪機(jī)沖至3 200 r/min（或沖動第二臺小汽輪機(jī)），此時可將兩臺汽泵并列運(yùn)行，兩臺汽泵運(yùn)行穩(wěn)定后保持輔汽聯(lián)箱壓力不變逐漸開大冷再汽源的開度，同時關(guān)小一期汽源的來汽調(diào)整門至30%后將冷再至輔汽聯(lián)箱氣動調(diào)整門投入自動方式（考慮到冷再汽源要比一期來汽穩(wěn)定，而且氣動調(diào)整門的特性優(yōu)化的比一期來汽氣動調(diào)整門好，跟蹤壓力及時穩(wěn)定）。停機(jī)的時候?yàn)楸ＷC一期來汽汽源充足在負(fù)荷減至140 MW時將兩臺并列運(yùn)行汽泵中的一臺停運(yùn)，通過一年的幾次啟停機(jī)效果很明顯，再也沒有因汽源不足汽包水位波動而出現(xiàn)的不安全事件。其四，按機(jī)組的設(shè)計正常的運(yùn)行方式應(yīng)該是機(jī)組帶50%負(fù)荷以上時小汽輪機(jī)的汽源改為本機(jī)的四抽帶，但是由于本機(jī)的四抽還為除氧器提供汽源所以低負(fù)荷時弱顯不足。實(shí)際情況是用四抽汽源單獨(dú)帶小汽輪機(jī)時負(fù)荷在260 MW時四抽運(yùn)行壓力0.42 MPa，兩臺小汽輪機(jī)的主汽門開度為35%左右，當(dāng)負(fù)荷減至150MW時（由于電網(wǎng)原因，低谷時經(jīng)常調(diào)峰），四抽壓力僅為0.14 MPa，此時兩臺小汽輪機(jī)的主汽門開度為50%～60%之間波動，負(fù)荷低鍋爐燃燒減弱，汽包水位波動范圍擴(kuò)大，小汽輪機(jī)主汽門的開度波動范圍也擴(kuò)大，有時達(dá)到70%以上，根據(jù)小汽輪機(jī)的特性，當(dāng)小汽輪機(jī)主汽門開度達(dá)到70%以上時已經(jīng)超出其線性控制區(qū)域，即汽泵此時提供的給水流量不能滿足汽包缺水的要求流量。故本機(jī)目前的小汽輪機(jī)的汽源運(yùn)行方式優(yōu)化為：由冷再蒸汽為主調(diào)節(jié)汽源投入自動方式運(yùn)行，本機(jī)四抽汽源至小汽輪機(jī)的電動門、逆止門及之間的疏水門開啟，達(dá)到熱備用條件，作為小汽輪機(jī)的備用汽源，一期來汽氣動調(diào)整門開15%熱備用作為備用和事故汽源。

3 結(jié) 語

①公司設(shè)計時就沒有電動給水泵，只有兩臺50%汽動給水泵。而且沒有啟動鍋爐提供穩(wěn)定的汽源，對一期來汽管路和小汽輪機(jī)汽源匹配方面設(shè)計不合理。

②技術(shù)儲備不足。對機(jī)組無電動啟動給水泵的運(yùn)行方式和小汽輪機(jī)方面的特性、邏輯掌握的不全面，導(dǎo)致在試運(yùn)中走了很多彎路。

③對新建機(jī)組的培訓(xùn)要科學(xué)、全面，及時和同類型機(jī)組的兄弟單位進(jìn)行學(xué)習(xí)、考察，編寫符合本機(jī)組的技術(shù)規(guī)程和技術(shù)措施。

④經(jīng)過以上的優(yōu)化，目前威脅機(jī)組安全的因素都得到了很好的控制，在保證機(jī)組的安全性方面取得了明顯的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊樹旺.350 MW機(jī)組小汽機(jī)高壓汽源切除的探討與研究[J].東方汽輪機(jī)，2012，（4）.