給水泵汽輪機驅動汽源系統設置分析及優化

摘 要：文章介紹并分析湛江電力有限公司4×300MW汽輪發電機組給水泵汽輪機驅動汽源存在問題，提出優化改造方案并實施，有效地提高機組的可靠性和經濟性。

關鍵詞：驅動汽源；廠用汽；分析；優化

前言

湛江電力有限公司4×300MW汽輪發電機組配置的給水泵汽輪機為凝汽式汽輪機（小機），其驅動汽源為兩路，一路低壓汽源作為工作汽源；另一路高壓汽源作緊急備用。由于設計考慮不周全，高壓汽源系統在備用時多次出現故障，嚴重影響機組的安全經濟運行。

1 驅動汽源系統簡介

低壓汽源作為主路，其汽源來自主機中壓缸排汽（四段抽汽），低壓工作汽源由一個低壓主汽閥和8個低壓調節閥控制；高壓汽源來自主蒸汽作為輔助汽源在主路故障時作緊急備用，高壓輔助汽源由一個聯合的高壓主汽閥控制。兩路汽源有各自獨立的進汽室，兩路之間采用內切換方式，驅動汽源系統如圖1所示。

圖1

2 驅動汽源系統存在缺陷

因低壓汽源作為工作汽源在機組運行時一直處于運行狀態，高壓汽源在機組運行時一直處于備用狀態，除機組試運期間進行高壓汽源系統運行試驗外其它沒投運過。高壓汽源備用時高壓主汽門須長期處于開啟狀態，在高溫蒸汽的作用下閥桿及閥套易產生高溫氧化皮導致閥門發生卡澀現象，無法發揮緊急備用的功能。由于該高壓汽源來自主蒸汽，溫度高壓力高，長期處于備用狀態，其疏水系統閥門不能關閉，閥門、管道、彎頭易沖刷，造成閥門內漏及彎頭減薄易出現泄漏現象，該系統與主蒸汽相連，無法隔離，必須停機處理而多次導致機組的非計劃停運。且閥門內漏后主蒸汽漏汽進入小機高壓噴嘴室對小機的正常運行造成蒸汽調節擾動和使小機產生振動。另外，高壓汽源系統結構及控制調節系統復雜，設備維護及運行操作工作量大，消耗了大量的人力物力。

3 優化改造思路、方案

3.1 改造思路

因高壓汽源系統存在安全隱患，不能起到緊急備用的效果，因此改造考慮取消了高壓汽源系統。取消高壓汽源后，當工作汽源系統發生故障時小機將無法繼續運行，因此有必要加裝一路低壓備用汽源系統。另外，因機組啟停時使用電泵上水，其經濟性及可靠性相對較差，故低壓備用汽源系統應考慮實現汽動給水泵上水功能，在主機啟動之前，可以直接利用輔助蒸汽啟動汽給水泵，從而實現機組的無電泵的啟動和停機[1]。因廠用汽為母管制，且與四段抽汽參數相差不大，且可實現機組啟停時汽動給水泵上水功能，故使用廠用汽作為備用驅動汽源。驅動汽源參數如表1所示。

3.2 優化方案

3.2.1 取消了高壓汽源系統。拆除小機高壓汽源側的主汽門、調門（包括蒸汽管道、預熱管道、疏水管道等），封堵高壓汽源接口。

3.2.2 增設一路廠用汽至小機汽源系統。從廠用汽母管新增一路低壓備用汽源系統至小機，加裝電動門、電動調整門和調整門前后疏水器疏水系統，通過跟蹤并調整使輔助蒸汽與四段抽汽參數一致，實現兩路驅動汽源的無擾切換。優化改造系統圖如圖2所示。

圖2

4 優化改造效果

4.1 增加機組啟動時汽給泵上水功能

因廠用汽由#1～#4機組母管制供給，某臺機組啟停時可使用廠用汽至小機汽源系統驅動小機從而實現汽動給水泵的上水功能，因此在機組啟停過程可用汽動給水泵進行上水而不必啟動電動給水泵，電泵故障時也可啟停機組。

4.2 系統可靠性高

優化改造后，通過對輔助蒸汽參數的精確調整，可實現工作與備用兩路汽源的無擾切換，使小機可隨機低負荷啟動和避免高負荷下啟動時對小機汽泵產生熱沖擊；由于廠用汽由#1～#4機組母管制供給，可以確保小機的驅動汽源絕對安全可靠，在電泵故障時可使用汽動給水泵進行上水對機組進行啟停，避免任何情況下的鍋爐斷水事件的發生，防止出現“鍋爐干鍋”事故；優化改造杜絕了高壓汽源泄漏導致機組非停事件的發生，且減少檢修和運行操作的維護工作量，確保了小機的安全長周期運行。

4.3 經濟效益顯著

以#4機組某次啟停汽動給水泵上水為例計算，電動給水泵配套電機為6KV電機#4機組啟動過程中，電動給水泵運行平均電流為290A，每小時使用電量約為1740度電，平均轉速約為3000-3200rpm；且開機過程中，電動給水泵電機電源由啟備變供，電價按工業用電定價，按電價0.56元/度電計算，每小時損耗成本974.4元；采用汽動給水泵上水開機，開機過程中，給水泵汽輪機進汽壓力平均為0.78MPa、溫度平均為280℃，汽前泵（380V電機）電流平均電流為39A，損耗電量為14.82度電（合計成本8.29元），同時汽泵運行平均轉速為3200rpm左右，為額定出力的58%，每小時損耗蒸汽量約為8t/h，折合成本約560元，共損耗成本568.29元，比電動給水泵上水每小時節能974.4-568.29=406.11元。節能效益達41%，給水泵運行時間為14小時（冷態啟動），開機節約成本約5685.54元，停機時電泵運行時間約為14小時，則每次機組啟停節約成本為5685.54×2=11371.08元。我公司4×300MW機組一年正常啟停至少16次，每年可節約成本11371.08×16=18.20萬元。

5 綜合評述及對比情況

驅動汽源改造后杜絕了高壓汽源泄漏導致機組非停事件的發生，減少了檢修維護和運行操作的工作量，確保了小機的安全長周期運行，提高了機組的經濟性和可靠性。系統改造效益顯著。

通過統計每年每臺機組可節約維護及備品配件費用約5.5萬，還沒有包括可能會導致機組非停和給水泵故障導致鍋爐干燒等事件的重大損失費用，而改造該系統每臺機組投入約9萬元（含安裝調試費用），不到一年即可收回投資。

6 結束語

給水泵汽輪機驅動汽源優化改造徹底解決了原高壓汽源系統管路腐蝕老化、泄漏和進汽閥門經常發生卡澀及由此引起機組非停的安全問題，并實現了小機隨機啟動和無電動給水泵上水功能。該改造安全、系統簡單化和投入費用低，改造后的系統更加可靠、高效、和實用。

參考文獻

[1]樊印龍.給水泵汽輪機汽源配置淺析[J].浙江電力，2005（1）.

作者簡介：歐伙明（1974-），男，廣東吳川人，技師，現從事電廠輔機檢修技術工作。