關(guān)于提高閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的探討

張海軍

（深能合和電力（河源）有限公司,廣東 河源 517000）

關(guān)于提高閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的探討

張海軍

（深能合和電力（河源）有限公司,廣東 河源 517000）

摘要：閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行對(duì)于火力發(fā)電廠來說其重要性不言而喻，作為汽輪機(jī)輔助系統(tǒng)中的重要組成部分其運(yùn)行可靠性關(guān)系到鍋爐給水、凝結(jié)水等系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文旨在分析目前采用北京ABB貝利控制有限公司Symphony分散控制系統(tǒng)時(shí)由于邏輯閉鎖原因造成閉式水泵在極端工況下全停故障出現(xiàn)，從而造成鍋爐MFT故障，影響火力發(fā)電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：閉式循環(huán)水泵；MFT；給水泵；凝結(jié)水泵；全停

0　引言

超臨界機(jī)組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力22.12兆帕的機(jī)組，而亞臨界機(jī)組通常指出口壓力在15.7～19.6兆帕的機(jī)組。習(xí)慣上，又將超臨界機(jī)組分為兩個(gè)層次：一是常規(guī)超臨界參數(shù)機(jī)組，其主蒸汽壓力一般為24兆帕左右，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為540～560℃；二是超超臨界機(jī)組，其主蒸汽壓力為25～35兆帕及以上，主蒸汽和再熱蒸汽溫度一般580℃以上。在超超臨界狀態(tài)，水由液態(tài)直接成為汽態(tài)，即由濕蒸汽直接成為過熱蒸汽、飽和蒸汽，熱效率較高，因此超超臨界機(jī)組具有煤耗低、環(huán)保性能好、技術(shù)含量高的特點(diǎn)，機(jī)組熱效率能夠達(dá)到45％左右。節(jié)煤是超超臨界技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)，它比國內(nèi)現(xiàn)有最先進(jìn)的超臨界機(jī)組的熱效率提高2％到3％。超超臨界火電機(jī)組技術(shù)屬于高新技術(shù)，研制和生產(chǎn)代表一個(gè)國家工業(yè)水平，研發(fā)高效率、高可靠性超超臨界火電機(jī)組已成為國際上先進(jìn)火電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)它也對(duì)生產(chǎn)技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員提出了更高的要求。綜上所述超超臨界機(jī)組的安全運(yùn)行對(duì)于設(shè)備本身及區(qū)域電網(wǎng)來說具有重要意義，結(jié)合多年實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)目前機(jī)組運(yùn)行情況提出相關(guān)合理化建議，維護(hù)超超臨界機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1　閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概述

閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是火電廠中重要的輔助系統(tǒng)，閉式冷卻水系統(tǒng)的作用是向汽輪機(jī)、鍋爐輔助設(shè)備及化學(xué)取樣裝置提供冷卻水，該系統(tǒng)為一閉式回路。適用于用水量較小、水質(zhì)要求較高且冷卻設(shè)備進(jìn)口管徑較小容易積垢的設(shè)備。工作循環(huán)過程中閉式循環(huán)冷卻水熱交換器通過用開式循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻。為減少對(duì)設(shè)備的污染和腐蝕，使設(shè)備具有較高傳熱效率，閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用除鹽水作為冷卻介質(zhì)。一般火電廠中配置的閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)2×100％容量的閉式循環(huán)冷卻水泵。系統(tǒng)設(shè)有一只高位布置的閉式水膨脹水箱，其作用是對(duì)系統(tǒng)起到穩(wěn)定壓力，消除流量波動(dòng)和吸收水的熱膨脹等作用，并且給閉式冷卻水泵提供足夠的凈正吸入壓頭。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水和啟動(dòng)前對(duì)系統(tǒng)的充水都通過膨脹水箱進(jìn)行。在運(yùn)行時(shí)，閉式膨脹水箱的水位由補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，補(bǔ)水來自凝結(jié)水系統(tǒng)中凝結(jié)水精處理設(shè)備出口及凝結(jié)水輸送泵出口（除鹽水）接出。

圖1

2　閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要流程及用戶

2.1流程

閉式水膨脹水箱→閉式循環(huán)冷卻水泵→閉式循環(huán)冷卻水熱交換器→閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用戶→閉式循環(huán)冷卻水泵入口。

2.2用戶

（1）凝結(jié)水泵機(jī)械密封冷卻水；（2）凝結(jié)水泵軸承冷卻水；（3）凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)空氣冷卻器冷卻水；（4）汽泵主泵機(jī)械密封冷卻器冷卻水；（5）汽泵主泵冷卻室冷卻水；（6）汽泵前置泵軸承冷卻室冷卻水；（7）汽泵前置泵冷卻室冷卻水；（8）電動(dòng)給水泵主泵機(jī)械密封冷卻器冷卻水；（9）電動(dòng)給水泵主泵冷卻室冷卻水；（10）電動(dòng)給水泵前置泵軸承冷卻室冷卻水；（11）電動(dòng)給水泵前置泵冷卻室冷卻水；（12）汽水取樣冷卻裝置冷卻水；（13）鍋爐等離子點(diǎn)火發(fā)生器冷卻水；（14）鍋爐啟動(dòng)循環(huán)泵充水清洗冷卻器冷卻水。

3　現(xiàn)有運(yùn)行設(shè)備控制邏輯說明及風(fēng)險(xiǎn)分析

我公司是華南地區(qū)的一家大型火力發(fā)電廠，目前擁有兩臺(tái)600MW超超臨界燃煤機(jī)組，二期建設(shè)兩臺(tái)1000MW超超臨界高效機(jī)組。一期兩臺(tái)機(jī)組DCS控制系統(tǒng)采用了北京ABB貝利控制有限公司Symphony分散控制系統(tǒng)，整套系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）（含旁路控制系統(tǒng)）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）等各項(xiàng)控制功能，是一套完成全套機(jī)組各項(xiàng)控制功能的完善的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能覆蓋面廣，自動(dòng)化水平高，居國內(nèi)DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用先進(jìn)水平，代表了超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。本DCS系統(tǒng)應(yīng)用軟件控制策略是以日本三菱公司提供的控制策略為基礎(chǔ)，結(jié)合西安熱工研究院以及華北電力大學(xué)有關(guān)專家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并吸取了西安熱工院前期設(shè)計(jì)的同類型超超臨界機(jī)組在其它電廠應(yīng)用的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，與國內(nèi)以往超臨界機(jī)組控制策略有很大差異，控制方案復(fù)雜完善，聯(lián)鎖保護(hù)覆蓋面廣。

目前我廠閉式水泵啟動(dòng)允許條件中要求閉式水膨脹水箱水位≥700mm與此模擬量測(cè)點(diǎn)壞質(zhì)量判斷取非，邏輯控制圖如圖1。依此邏輯看，若閉式水膨脹水箱水位模擬量測(cè)點(diǎn)壞質(zhì)量時(shí)，將閉鎖閉式水泵啟動(dòng)允許。若此時(shí)運(yùn)行泵由于各種原因跳閘且暫時(shí)無法恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，由于閉式水膨脹水箱水位模擬量測(cè)點(diǎn)壞質(zhì)量將閉鎖備用泵正常聯(lián)啟，這時(shí)就出現(xiàn)兩臺(tái)閉式水泵全停的工況。兩臺(tái)閉式水泵全停的直接結(jié)果將導(dǎo)致運(yùn)行中的凝結(jié)水泵跳閘，而兩臺(tái)閉式水泵全停觸發(fā)凝泵跳閘條件存在，又會(huì)使備用凝結(jié)水泵啟動(dòng)允許條件不滿足，從而造成兩臺(tái)凝結(jié)水泵全停工況的出現(xiàn)。雖然兩臺(tái)凝結(jié)水泵全停工況并不會(huì)直接觸發(fā)汽輪機(jī)跳閘或鍋爐MFT，但兩臺(tái)凝結(jié)泵全停后，除氧器水位將直接受到影響，若除氧器水位下降過多是必會(huì)造成給水泵因除氧器水位保護(hù)而全停，而觸發(fā)鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組解列。另一方面，兩臺(tái)閉式水泵全停也會(huì)造成運(yùn)行中的給水泵機(jī)械密封循環(huán)液溫度及各轉(zhuǎn)機(jī)軸承溫度快速上升而達(dá)到設(shè)備保護(hù)定值動(dòng)作跳閘，造成給水泵全停而觸發(fā)鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組解列。

4　預(yù)防措施及優(yōu)化建議

為提高機(jī)組運(yùn)行安全可靠，避免上述情況的發(fā)生，建議在閉式水泵啟動(dòng)允許條件中要求“閉式水膨脹水箱水位≥700mm“與”此模擬量測(cè)點(diǎn)壞質(zhì)量判斷取非”這項(xiàng)中增加閉式水泵入口母管壓力（模擬量）作為另一個(gè)判據(jù)，邏輯控制圖如圖2。閉式水膨脹水箱是設(shè)置在除氧器平臺(tái)上的，它與閉式水泵入口母管直接連通，所以閉式水泵入口母管壓力從一個(gè)側(cè)面也可以反映出閉式水膨脹水箱液位實(shí)際情況，從而避免只是單單由于閉式水膨脹水箱水位（模擬量）壞質(zhì)量后所引發(fā)的相關(guān)問題。

5　結(jié)語

經(jīng)過各專業(yè)工程師共同討論后，目前我廠已對(duì)此邏輯進(jìn)行了修改，現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行安全可靠，此合理化建議完善了大型火電機(jī)組控制邏輯的可靠性。

圖2　綠色部分為增加邏輯

參考文獻(xiàn)：

[1]河源電廠.超超臨界600MW機(jī)組汽輪機(jī)培訓(xùn)教材[S].2007.

[2]西安熱工研究院.河源電廠2×600MW超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)說明[S].2006.

[3]百度百科.超超臨界火電機(jī)組[Z].2014.

[4]廣東電網(wǎng)電力科學(xué)研究院.1000MW超超臨界火電機(jī)組技術(shù)叢書[M].中國電力出版社，2011.

[5]北 京ABB貝 利 控 制 有 限 公 司Symphony分散控制系統(tǒng),2007.