660MW超超临界机组给水泵汽轮机汽源切换及给水控制方式优化.pdf

2 0 1 4 年第3 2 卷第 1 期 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNER MONGOL I A E L EC T RI C P O W E R 9 d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 8 6 2 1 8 2 0 1 4 O 1 0 1 0 6 6 0 MW 超超 临界机组给水 泵汽轮机 汽源切换及 给水控制 方式优化 段学友 ， 蔡利军 ， 刘晓鹏 ， 张谦 ， 焦晓峰 ( 1 内蒙古电力科 学研 究院 ， 呼和浩特0 1 0 0 2 0 ； 2 国电建投 内蒙古能源有限公司布连电厂， 内蒙古鄂尔多斯 摘要 ： 分析 了6 6 0Mw超超 临界汽轮机组 F C B工况时给水泵汽轮机汽源切换及给水控制 方式存在的问题 ， 优化 了F C B工况下高、 低压汽源控制模式及给水控制方式。通过试验方法 获得 了F C B工况时给水泵汽轮机 高压调节 门开度与机组 负荷的对应关系。经检验 ， 优化后机 组控制方式能够满足各 负荷下F C B工况的运行要求。 关键词 ： 6 6 0 MW超超临界机组 ； F C B； 给水泵汽轮机 ； 汽源切换方式 ； 给水流量控制 。 文献标志码 ： B 中图分类号 ： T K 3 2 3 ； T K 2 6 7 文章编号 ： 1 0 0 8 6 2 1 8 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 0 90 5 Op t i mi z a t i o n o f S t e a m S o u r c e S wi t c h i n g a n d F e e d W a t e r Co n t r o l Mo d e s o n F e e d W a t e r P u mp T u r b i n e i n 6 6 0 MW Ul t r a s u p e r c r i t i c a 1 Un i t D u a n X u e y o u ，C a i L i j u n ，L i u X i a o p e n g 。 ，Z h a n g Q i a n ， J i a o X i a o f e n g ( 1 I n n e r Mo n g o l i a P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ，H o h h o t 0 1 0 0 2 0 ； 2 I n n e r Mo n g o l i a E n e r g y C o ， L t d ，B u l i a n P o w e r P l a n t ，I n n e r Mo n g o l i a O r d o s 0 1 7 2 0 9 ) Ab s t r a c t ： Fo r a 6 60 MW u l t r a s u p e r c r i t i c a l s t e a m t u r b i ne u n i t t h e a r t i c l e a na l y z e d t ha t t h e s t e a m s o u r c e s wi t c h i n g a n d f e e d w a t e r c o n t r o l mo d e s o n f e e d w a t e r p u mp t u r b i n e wh i l e d o i n g F C B t e s t T h r o u g h o p t i m i z i n g t h e h i g h ( 1 o w )p r e s s u r e c o n t r o l v a l v e s a n d f e e d w a t e r c o n t r o l mo d e s o n F CB o p e r a t i o n c o n d i t i o n ， s u mma r i z e d t h e ma t c h i n g r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e h i g h p r e s s u r e r e g u l a t i o n v a l v e S o p e n i n g d e g r e e a n d u n i t S l o a d b y t h e F CB t e s t i n g By o p t i mi z a t i o n ，t h e l o g i c a l c o u l d me e t t h e r e q u i r e me n t s o f t h e F C B o p e r a t i o n r u l e s Ke y wo r d s ： 6 6 0 MW u l t r a l s u p e r c r i t i c a l u n i t ； F C B；f e e d w a t e r p u mp t u r b i n e ； s t e a m s o u r c e s wi t c h i n g mo d e ；f e e d w a t e r fl o w c o n t r o l 0 引言 机组快速减负荷 ( F a s t C u t B a c k ， 简称 F C B ) 是 指并网机组或电网发生故障时， 机组主变开关跳 闸、 锅炉快减燃料量 ( 维持最低稳燃负荷 ， 保持主蒸 汽参数稳定 ) ， 汽轮机维持额定转速 、 发 电机快速 降 负荷 ( 只带厂用 电) 的“ 孤岛运行” 方式n 1 。具备 F C B 功能的机组不但可 以减少机组的故 障停机次数 ， 而 且在 电网故障排除后 ， 可 以迅速并 网回带负荷。通 过F C B 功能试验可以检验机组在故障情况下各系 统间的协调控制能力 以及各 自动控制 系统 的调节 功能 。 收稿 日期】2 0 1 4 0 1 0 3 【 作者简介】 段学友( 1 9 7 7 一) ， 男， 内蒙古人， 硕士， 高级_丁程师， 从事汽轮机调整试验及生产试验l l 作。 l 0 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 4 年第3 2 卷第l 期 1 设备概况 1 1 主设备 国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂( 以下 简称布连电厂 ) 锅炉型式 为超超临界 、 单炉膛 、 一次 中间再热、 变压运行、 前后墙对冲燃烧、 直流燃煤锅 炉 ； 汽轮机型式为超超临界 、 1 次 中间再热 、 3 缸 2 排 汽 、 单轴 、 直接空冷 、 凝 汽式 机组 ； 配备型号 为 Q F S N 一 6 6 0 2 型 、 水一氢一氢冷发电机。汽轮机旁路系 统为高、 低压2 级串联旁路系统 ， 高压旁路为 1 0 0 容量 ， 低压旁路为 6 5 容量 。 1 2 给水泵汽轮机及汽源切换方式 1 2 1 给 水 泵汽轮机 给水系统配置单台1 0 0 容量的汽动给水泵 ， 给 水泵汽轮机型式为单缸 、 双流程 、 下排汽凝汽式 ( 自 带 水冷凝汽器 ) ， 运行方式 为变参数 、 变功率 、 变转 速 。前 置泵 与汽动给水泵 同轴 布置于汽轮机 的 同 一 侧。 给水泵汽轮机额定转速4 9 3 4 d ra i n ， 额定输出 功率2 2 8 5 5 k W， 驱动汽源有2 个： 1 个为正常工作汽 源 ， 蒸汽压力较低 ； 另 1 个 为备用汽源 ， 蒸汽压力较 高 ， 由高压管道调节 阀控制。正常工作汽源采用主 机 4段抽汽 ， 汽轮机额定进 汽压力 1 1 7 9 MP a ， 温度 3 7 9 4 o C ， 流量 1 0 1 t h ， 排汽压力5 6 k P a 。调试、 启动 汽源来 自于辅助蒸汽系统 ， 蒸汽压力 0 51 6 MP a ， 温度 3 0 03 5 0 o C， 流量 1 03 O 。 1 2 2汽 源切 换 方式 l - 2 2 1 切换系统 再热冷段高压蒸汽、 4 段抽汽低压蒸汽和辅汽 联箱蒸汽在给水泵汽轮机速关阀前汇合 ， 经低压调 节阀进入机组喷嘴室做功。汽源切换采用外切换 方式 ， 在给水泵汽 轮机外部管道 中完成 ， 切换系统 示意图见图 1 所示。 1 2 2 2 切换过程 F C B信号发 出后 ， D C S 发指令联开冷再至辅汽 调节阀前后电动门、 辅汽至给水泵汽轮机供汽电动 门、 冷再至给水泵汽轮机供汽电动门， 关闭4 段抽汽 至给水泵汽轮机供汽电动门。当进汽压力降低时， 由于给水泵汽轮机要维持一定转速运行， 此时低压 调节门逐渐开启 ； 开度 8 5 时， 联动开启给水泵汽 轮机高压调节门。高压调节门与低压调节门开度 按照设 定的函数关系进行 自动调节 ( 低压调节门开 度8 5 1 0 0 对应高压调节门开度0 1 0 0 ) 。当 给水泵汽轮机低压调节门开度 8 5 时， 联动关闭 低压 图 1 给水泵汽轮机汽源切换系统示意图 高压调节 门， 完 成汽源切换过程 ， 给水泵汽轮机转 速 由低压调节门指令控制 ， 根据锅炉煤水 比对锅炉 给水量进行调节。 2 F C B试验故障情况分析及给水控制方式 优化 给水泵汽轮机汽源切换过程 中， 可能会发生汽 源流量迅速降低或失去汽源等情况， 造成给水泵汽 轮机转速骤降或“ 闷泵” 现象 ， 甚至会因锅炉给水流 量降至保护定值而触发锅炉给水流量保护 MF r r l 。 2 1 锅炉给水流量保护 布连电厂 6 6 0 MW超超临界机组锅炉给水 流量 低保护动作逻辑 ： ( 1 )任意煤层投运， 锅炉给水流量信号( 3 取2 ) 低 值 ， 延 时2 0 S ， MF T 首 出； ( 2 )或省煤器入 口流量低 值 ； ( 3 )或锅炉给水流量信号( 3 取 2 ) 低 值 ， 延时 2 S ， MF T首出； ( 4 )或省煤器入 口流量低 值。 2 2 故障现象及原 因 机组首 次进行 5 0 额 定负荷 F C B试 验时 ， 4 段 抽 汽汽源消失 ， 给水泵汽轮机高 、 低压调节 门快速 开启 ； 高压调节 门开启过程 中， 给水泵 汽轮机转速 从3 5 5 9 d m i n 最低降至3 2 5 5 d ra i n ； 泵出口压力降至 1 7 7 8 MP a ， 低于汽轮机主汽压 力( 1 8 1 9 MP a ) ， 造成 汽泵“ 憋泵” 现象 ； 锅炉给水流量迅速 由9 2 0 d h 降至 3 6 0 t h 以下， F C B 试验 1 4 S 后给水流量低保护动作， 锅 炉灭火 。试验 过程中给水 系统主要参数变 化过 程如图2 所示 。 F C B 功能动作后， 4 段抽汽断汽， 因给水泵汽轮 机汽源切换仍按照低负荷切换方式进行控制 ， 造成 锅炉给水流量下降至保护定值而引起锅炉灭火。 F C B 工况时， 给水泵汽轮机给水流量控制方式不合 理是造成此次故障的直接原因， 需进行优化改进才 l 2 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 4 年第3 2 卷第1 期 给水 锅炉指令给水流量 给水泵汽轮机 转 速给定 a 转速 给定形成逻辑 给水泵 汽 轮机 人 口 给水泵汽轮 给水泵汽轮机转速给定转速实际值 压力设定 机入 口压力 b 高调门指令形成逻辑 图3 给水泵汽轮机控制原理图 负荷下 给水泵汽轮机高压调节门的开度值 、 冷段压 力 、 4 段抽汽压力等数据 。根据运行工况 ， 布连电厂 机组试验时共记录了3 3 06 6 0 MW 7 个工况点的数 据 ， 见表 1 。 表 l 机组不同负荷工况下对应的给水泵汽轮机 各汽源压力和高压调节门开度 2 3 1 2 F C B 试验时给水泵汽轮机高压调节门开度 与机组负荷关系 通过给水泵汽轮机冷段汽源和 4 段抽汽汽源切 换试验 ， 根据给水泵汽轮机不 同负荷点只有冷再供 汽情况下的高压调节门开度数据 绘制了给水泵汽 轮机高压调节门开度与机组负荷关系， 见图4 所示。 由图4 可以拟合出高压调节门阶跃开度与机组 负荷 的线性关 系为 ： y = 0 0 3 3 3 x + 1 2 8 4 7 ， 其 中， Y 为机 组F C B 时高压调节门阶跃开度 ， ； 为机组发生 F C B 信号时的负荷， M W。机组触发F C B 时， 高压调 节门阶跃开度与机组负荷 由试验得出 的函数关系 熙 恒 暴 机组负荷 M w 图4 高压调节门阶跃开度与机组负荷关系 决定， 如机组在6 0 0 M W负荷工况下触发F C B ， 给水 泵汽轮机高压调节门阶跃开度指令应为 3 2 8 3 。 2 3 2优化 效 果 给水泵 汽轮机汽源切换及给水控制方式经过 优化后 ， 机组负荷为3 3 7 MW时进行了 F C B试验 ， 试 验过程 中给水 系统主要参数变化情况见图5 所示 。 ( 1 )试验时 ， D E H系统接 收到 F C B信号后 ， 给 水泵汽轮机立即转入F C B 模式， 给水泵汽轮机高压 调节门阶跃开启至 2 4 后转入压力控制调节模式 ， 低压调节门则根据锅炉水煤比进行转速调节 。 ( 2 )试验开始瞬间， 给水泵汽轮机转速从 3 5 7 8 ff m i n 最低 降至 3 2 9 6 d ra i n ， 然 后升至 3 6 8 8 d m i n ， 最 后逐 渐稳定在 3 3 4 0 r rai n ， 锅炉 给水 流量从 9 8 1 t h 最低 降至5 8 1 6 h ， 最后 回调稳定在 7 4 5 6 h 。 ( 3 )试验过程 中， 给水 泵汽轮机转速及锅炉给 水流量未出现大幅波动现象， 满足机组 F C B 工况稳 定运行要求 。给水泵 汽轮机 汽源切 换过程 中参 数 具体变化情况见表 2 所示。