300MW机组汽动给水泵控制系统改造.pdf

2 0 0 7年 6月 第 3 5卷 第 3 期 ( 总 第 1 9 0期 ) J u n ． 2 0 0 7 Vo 1 ． 3 5 No ． 3( S e r 。 No 。 1 9 O ) 3 0 0 MW 机组汽动给水泵控制系统改造 Re f o r mi n g o n Co nt r o l Sy s t e m o f S t e a m W a t e r Pump o f 3 0 0 M W Uni t s 刘永 生 ， 牟长婧。 ( 1 ． 沙角 A 电厂， 广东 东莞 5 2 3 9 0 8 ； 2 ． 国电吉林龙华长春热 电一厂， 吉林 长春 1 3 O O 5 2 ) 摘要 ： 针对沙角 A 电厂二期 3 0 0 Mw 机组 汽动给水泵 控制系统 润滑油和保安 调节系统结 构 比较复 杂 ， 运行 过程 经常出现漏 油及 转速波动调节不稳 等现象 ， 分别对 2台 3 0 0 MW 机组的给水泵汽 轮机 控制系统及 润滑系统进 行 了 改造 ， 在新润滑油系统 隔膜 阀前加装蓄能器 ， 调节保 安系统采 用电液转换器 ， 由电一 液调节改 为纯电调控制 。系统 改造后 ， 其可控性 、 稳 定性均得 到提 高。 关 键词 ： 给水泵 ； 控制 系统 ； 技术 改造 中图分类号 ： TK2 8 4 ． 7 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 — 5 3 0 6 ( 2 0 0 7 ) 0 3 — 0 0 3 3 — 0 3 给水泵是基本的朗肯热力循环四大组成装置之 一 ，是汽轮机组将化学能转化成电能不可缺少 的设 备。沙角 A 电厂二期 3 0 0 MW 机组 ND( G) 8 3 ／ 8 3 ／ 0 7 — 2给水系 统采用 了 3台容量为 5 0 ％的给水泵 向 锅炉供水 ， 以满足锅炉负荷的要求 。 正常运行时 2台 汽动给水泵投入工作 ， 另一 台电动给水泵作为备用 ， 汽动 给 水泵 调 速范 围为 3 0 0 0 6 0 0 0 r ／ mi n 。机组 从 1 9 9 3年投产运行以来 ， 汽动给水泵控制系统在改 造以前 ， 无论是润滑油系统还是保安调节系统 ， 都相 对 比较复杂 ， 运行过程经常出现 漏油及转速波动调 节不稳 等 现象 。 由于该 系统对 机 组安 全运 行造 成 极 大威胁 ， 同时 由于该套油系统复杂 ， 调节操作 困难 ， 故障率较高 ， 维护及检修工作量大 ， 且其 冲转需在备 用操作盘上进行强行手动操作 ， 无法纳入准备改造 的主机 D E H 控制系统 ， 因此 ， 2 0 0 3年 1 0月和 2 0 0 5 年 5月分别对 2台 3 0 0 Mw 机组的给水泵汽轮机控 制系统及润滑系统进行 了改造 。 系统 改造后 ， 其可控 性 、 稳定性均得到大大提高 ， 先改造 的 4号机组运行 已近 3年， 没有 出现过漏油及转 速波动调节 不稳等 问题 。 1 系统改造 前存在 的问题 a ． 远 方挂 闸困难 ， 启动阀驱动电机 电气故 障率 高导致需就地挂 闸冲转小机 。 b 。 给水泵调节采用模 拟信号控制 ， 中间环节较 多， 在调节过程转速波动大， 造成汽包水位不稳 。 C ． 整个 控制 系统复杂 ， 零部件多并容易产生渗 漏 ， 当油泄漏至高温部件保温层时容易冒烟着火。 d 。 润滑油工作油泵在与备用油泵进行定期切换 时油压不稳， 有时油压下降至跳 闸值导致停机 。 e ． 润滑油泵在运行 中机械密封经 常失效漏油 ， 导致 油箱 经常 补油 ， 且 维护 量 大 。 - f 。 当机组出现异 常情况 ， 给水调节 由自动控制 转为手动控制时 ， 由于在手操盘直接拨动转速滑块 ， 导致操作员很难精确控制 给水泵转速 ， 造成锅炉上 水流量波动大 。 2 系统设备改造 2 ． 1 润滑 油 系统 该润滑油系统用 2台新型的双压油泵取代 了原 来 的交流管道油泵 ， 并且取消了射油器 ， 组成新 的供 油系统 。双压泵是 由同 1台电动机带动的同轴布置 低压叶轮和高压叶轮组合而成 的新型油泵 ， 低压油 泵直接从油箱中吸油并将透平油增压至 0 ． 2 5 MP a ， 然后输送至冷油器 ， 经过滤器 为给水泵及其驱动汽 轮机轴承提供润滑用油， 以及盘车润滑用油； 而高压 油泵则位于低压油泵出 口上方， 将 0 ． 2 5 MP a的透 平油增压至 1 ． 2 MP a后 ， 输送到保安部套和隔膜 阀 收稿 日期 ： 2 0 0 7 — 0 3 — 2 0 作者简介 ： 刘永 生( 1 9 7 2 一 ) ， 男， 工程师 ， 从 事火 电厂汽机运行技 术工作。 33 维普资讯 2 0 0 7年 6月 第 3 5卷 第 3期( 总第 1 9 0期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r J u n ． 2 0 0 7 Vo l _ 3 5 No ． 3 ( S e r ． No ． 1 9 0 ) 做为低压安全油 。 改造后双压油泵完全浸在油箱 中， 避免了机械密封漏油现象。 保留原直 流油泵管道系统 ， 作为双压油泵故障 时提供给水泵及其驱动汽轮机轴承润滑用油 ， 以及 盘车润滑用油 ， 确保给水泵安全停运 。 同时在润滑油 系统 中安装 了一个充氮压力为 0 ． 7 MP a的低压氟 橡胶皮囊式充氮蓄能器 ， 以维持系统压力稳定 ， 避免 油泵运行 中切换时油压波动大现象。改造前后系统 如 图 1所 示 。 供润 a ． 改造前 供调节油 b ． 改造 后 图 1 改 造 前 后 给 水 泵 汽 轮 机 润 滑 油 系统 2 ． 2 调节保安系统 调节保安系统作为给水泵驱动汽轮机控制系统 的执行机构 ， 主要接受电调装置发出的指令 ， 完成挂 闸、 驱动阀门及遮断机组等任务 。 2台给水泵驱动汽 轮机 的调节保安油系统 ， 改造后共用 1套高压供油 装置 ， 高压抗燃油经油 泵输 出后供 2台给水泵驱动 3 4 汽轮机的执行机构和高压遮断系统。在每台给水泵 驱动汽轮机的调节保安系统供油管道上装有高压蓄 能器， 而在回油管道上也各设置了 1个低压蓄能器 ， 蓄能器均为氟橡胶皮囊式充氮蓄能器 ， 用 以补充系 统瞬间增加的耗油及减小 系统油压脉动及机组遮断 时吸收瞬间增加 的排油 ， 防止排油背压过高。 改造后的给水泵驱动汽轮机控制系统采用了东 方汽轮机厂的微机 电液控制 系统 ME H。控制系统 接受锅炉协调控制系统 C C S来 的 4 ～2 0 mA 的锅 炉三冲量信号( 给水流量、 蒸发量和锅炉水位) ， 实现 大范 围转速闭环控制 ， 以适应锅炉给水量 自动调节 的要求 ； 也可根据 阀位信号实现手动控制 。运行时， 转 速 自动控制系统能很好地 跟踪锅炉 自动控 制系 统， 当切除 C C S控制转为转速 自动控制方 式时， 不 会产生任何扰动 。改造后所有汽动给水泵的启动均 可在 C RT控制面板上根据指令进行操作。从挂闸、 冲转至给水泵带负荷 ， 均可实现计算机控制， 大大缩 短了汽泵启动时间 ， 同时增加了在线进行 的主汽门 活动试验及充油试验等功能。 3 改造后实 际运 行性能分析 2 0 0 3年 1 0月 4号机组汽动给水泵控制系统改 造 后 运行 了 3年 多 ， 没 有 出 现过 因系 统 问 题 导致 汽 动给水泵运行不正常现象 ， 改造后的系统安全性 、 可 靠性均大大提高。 a ． 改造后 的给水泵驱动汽轮机液压系统保 留了 原系统的机械超速保护部分和手动脱扣器 ， 增加高、 低压油路 电磁阀， 实现电气遮断 ， 从而提高了保护的 可靠 性 。 b ． 采用新型立式液下布置的双压泵 ， 低压泵布 置在油箱中， 而高压泵则位于油箱顶部 ， 低压泵出口 油量为 1 5 0 0 L ／ mi n， 其 中 1 2 0 0 L ／ mi n的流量作为 低压润滑油 ， 而其余的则进入到高压泵进 口。高、 低 压泵 问通过齿形联轴器连接 ， 因而在低压泵处无须 密封装置 ， 只在齿形联轴器处安装 了密封 ， 该处油压 约为 0 ． 2 5 MP a( 改 造 前 交 流 油 泵 轴 封 需 承 受 1 ． 2 MP a 的压力) ， 采用 了 J型无骨架橡胶密封 ， 防 止漏油。 C ． 系统 改造前 ， 润滑油泵倒换经常出现油压波 动、 油压低导致给水泵驱动汽轮机跳闸。 为了解决这 个问题 ， 在新 系统隔膜阀前 加装 了蓄能器以保证油 压稳定 。 系统改造运行 3年 ， 在油泵倒换及油泵异常 联动等过程 中没有出现过油压下 降和波动现象 。 维普资讯 2 0 0 7年 6月 第 3 5卷 第 3 期( 总第 1 9 0期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r J u n ． 2 0 0 7 Vo 1 ． 3 5 No ． 3( S e r ． No ． 1 9 0 ) d ． 新 的控制系统采用 电液转换器( 伺服阀) ， 由 电一 液调节改为纯电调控制 ， 并且取 消了旧系统 的液 调部套 ， 使该系统简化 ， 可靠性得到提高。系统改造 后直接将给水信号转化 为数字信号 ， 让 电液转换器 对油动机油缸的进、 出油实行控制 ， 从而控制油动机 的行程 ， 这使系统 的迟缓率大大降低， 对油压波动也 不 再 敏感 ( 一般 在 1 2 ～1 6 MP a范 围 内能正 常 工 作) 。 同时去掉了原来电液转换器电一气一液中的气 液转换器环节 ， 减少了中间环节的影响， 大大提高了 调节精度 。 e ． 改造系统控制用油为 E H 油， 具有较好的抗 燃性能 。本厂 由于 5台机组的辅助蒸汽通过母管相 连 ， 辅汽供应可靠性很高 ， 所以给水泵驱动汽轮机切 除了高压供汽只利用温度不超过 4 0 0℃的四段抽汽 和辅汽供汽 ， 所 以即使 E H油发生泄漏至高温部件 上也不会 引起火灾 ， 从而使机组运行 的安全性得到 保证。 f ． 给水泵 驱动汽 轮机 的所 有控制功 能均 能在 C R T上的 OI S操作员站操作 ， 取代 了以前不利操作 的 B T G 盘硬 手操 ， 所 以操作 员操 作时 更方 便、 快 捷 。以前启动 1台汽动给水泵 ， 冲转需1 ～2 h， 而改 造后 由计算机控制 ， 只需要十几分钟就可 以启动 1 台汽泵 ， 大大提高了机组带负荷 的时间。 4 系统 改造后存在 的问题 从近几年的运行情况看 ， 控制系统 的改造是成 功的， 不管是运行安全性、 可靠性均大大提高 ， 同时 设备维护量大幅减少 ， 设 备故 障率从 4 ． 1 6次／ a降 为 1 ． 0 4次／ a 。但系统改造后还存在以下问题 。 a ． ME H 虽然可 以在 线进行 喷油 试验 ， 以检验 飞锤是否卡涩， 但 由于液压 回路 中没有隔离 油路部 写 作 知 识 分 ， 试验时会使给水泵驱动汽轮机跳闸， 导致该试验 无法在给水泵驱动汽轮机运行时进行 ， 而只能在给 水泵驱动汽轮机投人运行前进行 。因此需在机组停 运大修时找机会为给水泵驱动汽轮机的液压回路上 设置隔离阀 ， 使其在运行中也可以做充油试验 。 b ． 高 压遮 断集 成 块 中 的 电磁 阀 5 YV、 6 YV、 7 YV、 8 YV 在正常运行 中带电关 闭 ( 保证 热工电源 消失时给水泵驱动汽轮机能安全停运) ， 只有存在电 气跳闸信号时才失 电开启泄掉高压安全 油压 。由于 这 4个 电磁阀长期带电 ， 导致发热严重 ， 曾经出现过 线圈高温烧毁使电磁阀失磁打开 。为了达到试验 目 的， 4个 电磁阀被布置成双通道 ， 任一个电磁 阀单独 打开并不会造成给水泵 驱动汽轮机跳 闸； 但若再有 1个并 不 属 同 一试 验通 道 的 电磁 阀烧 毁 ， 则 会 造 成 给水泵驱动汽轮机跳闸。 C ． 润滑油双压泵为液下泵 ， 其低压泵浸入油中 利用短轴与油箱顶部的高压泵相联 ， 因此运行中油 箱需保持较高的油位才能保证双压泵的正常运行 。 5 结束语 给水泵驱动汽轮机的控制系统改造结束后 ， 其 可控性 、 稳定性均得到 了提高 ， 经过磨合后故障率很 低 ， 避免了 旧系统存在 的问题， 相对 旧系统更加 简 单 、 直观， 而且利于操作员操作 。 虽然存在一些问题 ， 但在高压遮 断集成块 中的电磁 阀更换成更能耐 高 温、 性能更优 良的进 口电磁阀后主要矛盾得到了解 决 ， 改造后水泵 的运行安全性得到了很大的提高， 对 主机的安全运行也提供 了一个更好 的保 障。 科技论 文 中引言的写法 ( 编 辑郝 竹 筠) 引言( 或称前言) ， 作为一篇科技论文的开场 白， 一般 以简单概括的语 言， 综述前人研 究的历 史与研 究现 状 ， 以及作者需要解决的问题 、 技术方案的选择 等。切 忌与摘要相 同， 且不要详述教科 书上或同行熟知的 内 容 ， 避免 自我评价性的语言， 如“ 填补 国内外空白” 、 “ 有很 高的学术价值” 、 “ 首次” 等。引言一般 不分段 。如果 正文中采用比较专业的术语或缩写词 ， 最好先在 引言中定义说 明。 本刊编辑部 35 维普资讯