660 MW高位布置汽轮机组给水系统可靠性提升与应用.pdf
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1、第5期660 MW高位布置汽轮机组给水系统可靠性提升与应用马锋,张精桥(国能锦界能源有限责任公司,陕西 神木719319)摘要:世界首例2660 MW高位布置汽轮发电机组汽动给水泵密封水出现油水互串和密封水无法回收技术难题,在无借鉴经验情况下,对存在的问题进行分析研究,提出了改进措施并实际应用;给水泵小汽轮机调节阀由单伺服阀控制不可靠,将小汽轮机调节阀改造为双伺服阀控制,互为热备、无扰切换,降低了给水泵组的误动率;小汽轮机速关组合件4 只停机电磁阀由任意“四取二”改为串并联“四取二”动作,可防止保护误动或拒动,有效提升了机组单列配置给水系统的可靠性。关键词:给水系统;小汽轮机;给水泵;控制;可
2、靠性中图分类号:TK223.5文献标识码:A文章编号:2096-7691(2023)05-057-04作者简介:马锋(1976),男,工程师,现任职于国能锦界能源有限责任公司,主要从事火电汽轮机设备管理工作。Tel:19929581761,E-mail:引用格式:马锋,张精桥.660 MW高位布置汽轮机组给水系统可靠性提升与应用 J.能源科技,2023,21(5):57-60.0引言陕西某煤电一体化项目三期 2660 MW机组采用世界首例汽轮发电机组高位布置、整体框架弹簧隔振汽轮发电机基座等国际领先技术,汽轮发电机组布置在65 m平台。机组给水系统配置单台100%容量的给水泵,由小汽轮机拖动,
3、2 台机组共用1台40%容量的启动定速给水泵。给水泵汽轮机组布置在7 层45 m平台,泵轴端密封设计为迷宫式水力密封,密封水为凝结水,由凝结水泵供给。汽轮机给水泵轴端密封水设计由密封水增压泵供给,密封水增压泵一运一备,回水通过U型水封排入布置在13 m的凝结水箱,落差为32 m。高位、单列布置的给水系统中,任何设备发生故障,就会造成机组的非停,因此单个设备的可靠性对机组的安全运行影响非常大。1机组概述1.1汽轮机汽轮机是哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的NZK660-28/600/620 型超超临界、一次中间再热、三缸两排汽、单轴。带有 1 100 mm 钢制末级动叶片的660 MW超超临界直接空
4、冷反动式汽轮机。汽轮机由1 个单流程高压缸、1 个双分流中压缸和1 个双分流低压缸组成,各汽缸串联布置,见表1。表1汽轮机性能参数序号1234567项目额定工况(TMCR工况)出力/MW额定主蒸汽压力/MPa额定主蒸汽温度/额定再热蒸汽进口温度/额定高压缸排汽口压力/MPa额定高压缸排汽口温度/热耗率(THA,不带低温省煤器)/(kJ (kWh)-1)数值660286006205.895364.67 542.81.2汽动给水泵组汽动给水泵是苏尔寿泵业有限公司生产的卧式多级双壳芯包式,型号为HPT400-420-6S;泵轴在易磨损处有可调换式的轴套,给水泵第二级上设有中间抽头,供再热器喷水减温使
5、用;轴承为乌金瓦轴承,润滑油冷却,推力轴承位于出水端,润滑油冷却;推力平衡采用平衡鼓与平衡盘联合结构,位于出水端。给水泵由小汽轮机拖动,汽轮机为单轴、单缸、反向双分流结构设计,型号WK63/71。采用节流调节,由上向下进汽和从下向上排汽的结构,两排汽出口分别进入主机凝汽器。前后汽封漏汽汇集后进入主轴封冷却器。润滑、控制油由独立集装式油站供给,调节用的高压抗燃油由主机油站供给。给水泵和小汽轮机之间第21卷 第5期Vol.21No.52023年10月Oct.2023第5期采用挠性联轴器连接。正常工作汽源采用五段抽汽,启停机切换为低压辅助汽源;六段抽汽作为汽源的补充进汽。2高位布置汽轮机组给水系统存
6、在的问题及分析(1)给水泵汽源来自汽轮机第五段抽汽,为了实现高位布置机组厂房空间的综合利用,减少给水泵汽轮机进汽管道的长度,减少给水泵汽轮机进汽管道和排汽管道的阻力,给水泵的布置要靠近主机。汽动给水泵布置在45 m平台,设计的给水泵密封水回水管道从45 m落至13 m进入凝结水箱。同时,由于高位布置小汽轮机油系统的落差为18 m,致使油系统在排烟风机不运行时,轴承负压达到-3 000 Pa,水侧、油侧负压均很大,造成给水泵密封水回水腔和回油腔体负压极易不平衡,易导致水中进油、油中进水1,安全隐患大。机组调试期还发生过水封破坏异常情况,无法实现给水泵密封水的回收,系统补水量大,造成工质、热量的浪
7、费。(2)汽动给水泵组是单列配置给水系统的最重要设备之一,汽动给水泵小汽轮机控制的调节汽门、补汽调节汽门为高压抗燃油、单伺服阀控制,运行中如果小汽轮机主调节汽阀的伺服阀、伺服卡等设备出现故障,极有可能造成机组非计划停运,给单列配置机组安全运行带来很大的安全隐患。(3)给水泵组小汽轮机速关阀和补汽速关阀采用的是低压油控制,由速关组件通过电磁阀组控制,速关组合件停机电磁阀(编号为 2222、2223、2224、2225)采用任意“四取二”动作,易发生误动导致停机,陕西某电厂6 号机组曾发生一次误动事件。3给水系统可靠性提升技术研究及应用每台汽轮机组配100%BMCR容量的汽动给水泵及其前置泵2,2
8、 台机组共用1 台40%容量的启动定速给水泵,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。设置前置泵提高主给水泵入口的压头,满足净正吸入水头。针对高位布置单列配置机组给水系统问题,结合安装、调试、运行中经验,经检修、运行技术人员多次分析、研究、总结,制订了解决方案。(1)在汽机房五层(27 m)平台增加给水泵密封水回水中间水箱及附件。此水箱与大气相通,可以确保汽泵密封水回水畅通,不受凝结水箱负压及落差过高引起的负压对汽泵密封水回水的影响;水箱回水设置调节阀及带有远传功能的水位计以控制水箱水位;水箱设溢流管,达到溢流水位时溢流至无压放水,如图1所示。汽泵水箱溢流水箱10 方电
9、动隔离阀调节阀图1中间水箱按照设计方案安装了中间水箱及附属管道、阀门,水箱设计直径为2 m,高为3.2 m,有效容积为10 m3,材质为304不锈钢;对水箱承重基础进行了加固,新增钢梁的埋件进行了植筋后补埋处理。安装合格后进行了水箱冲洗、调试:关闭密封水回水至凝结水箱入口手动门,关闭中间水箱放水门,关闭中间水箱旁路手动门,开启中间水箱进水门。投入给水泵密封水,投入小汽轮机盘车,密封水回水进入水箱经溢流至无压放水。检查给水泵驱动端、非驱动端水侧负压达到-200 Pa;调整油侧负压约为-1 000 Pa,小汽轮机油箱负压为-100300 Pa;开启中间水箱放水门进行冲洗,每日化验水质,见表2。表2
10、小汽轮机密封水水质时间6月12日6月13日6月14日6月15日6月16日6月17日6月18日6月19日6月20日取样地点水箱出口水箱入口水箱出口水箱入口水箱出口水箱入口水箱出口水箱入口水箱出口pH值7.157.577.637.237.317.877.147.787.82钠/(gL-1)23.84.43.44.13.23.92.54.5铁/(gL-1)201515191510202010硅/(gL-1)10.910.415.83.96.83.24.27.55.2TOC/(gL-1)74.674.980.148.869.362.170.194.245.3水箱调门自动试验:关闭水箱放水门,开启水箱出
11、口电动门、手动门,开启水箱出口至无压放水手动门,水箱出口调门设定水位自动,水位设定值为1 000 mm,溢流水位为1 400 mm。进行阀门调节扰动,马锋等:660 MW高位布置汽轮机组给水系统可靠性提升与应用58第5期设定阀门PID参数。设定逻辑:为防止中间水箱液位低导致机组真空破坏,设置中间水箱出口电动门联锁关闭条件,当中间水箱液位小于800 mm时,保护关闭电动门。回收密封水:机组启动后,开启中间水箱至凝结水箱U型管底部放水,对管道进行冲洗,冲洗合格后,关闭中间水箱出口至无压放水手动门,缓慢开启中间水箱至凝结水箱入口手动门,检查中间水箱液位控制稳定,设定水位为1 0001 200 mm,
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