配置兩臺100%電動給水泵機組滿負荷切換試驗研究

邱樹良　王真　宋瑞福　陶蕊　張巖　祝寶營

【摘 要】介紹了國外135MW循環流化床機組配置兩臺100%電動給水泵，在機組滿負荷時模擬一臺泵發生故障跳閘，另一臺泵安全成功啟動的切換試驗，并在試驗后對相關邏輯和參數進行了優化。

【關鍵詞】電動給水泵；滿負荷；故障跳閘；切換試驗

0 引言

菲律賓普丁巴圖項目循環流化床機組設計兩臺100%容量電動液力耦合器給水泵，一臺運行，一臺備用，當一臺給水泵跳閘后另外一臺泵聯鎖啟動，這個過程既要保證汽包水位波動正常，鍋爐不發生MFT，又能穩定機組安全運行，而在實際的DCS邏輯設計過程中沒有考慮到該功能，只是給水泵能夠聯鎖啟動，不能實現備用泵啟動后，自動調節汽包水位至正常值，給機組的安全運行帶來了很大的風險，通過對機組的給水控制邏輯和聯鎖條件進行設計，并在機組50%、75%和100%負荷下，進行給水泵的切換試驗，驗證了邏輯設計的正確性，滿足現場運行的要求。

1 試驗方案策劃

針對此項試驗，設計了如下試驗方案：在給水泵100%負荷切換過程中不能有人為干預，完全自動控制，備用泵聯鎖啟動后，立即投入給水自動，保證汽包水位正常變化，不能超出跳閘值。對組態進行了設計、修改以及仿真，由于機組100%負荷時給水泵出力可達450t/h，而汽包水位要求變化只能在-280mm～+200mm以內，超出該范圍，鍋爐就會發生MFT從而引起機組跳閘，因此，在調試邏輯時，設計了以下控制思路：

1）在給水泵切換的瞬間，備用泵啟動后，一旦給水流量達到200t/h馬上自動關閉給水旁路再循環門，保證運行泵跳閘后備用泵能迅速給鍋爐汽包補水，維持汽包水位不突降。

2）投入搶水按鈕后，備用泵置于40%液耦開度，帶負荷啟動，并讓該泵開度跟蹤運行泵開度超調20%，保證備用泵瞬間啟動，水量足夠滿足汽包水位突降變動量。

3）因在給水泵切換時給水流量變化較大，此時不宜投入汽包水位三沖量控制，故在延時13秒后投入汽包水位單沖量控制，等待180秒，給水流量穩定后投入給水三沖量控制。

4）在給水泵切換時，將正常狀況下汽包水位偏差大超過-100mm～+100mm切除自動改為-200mm～+150mm切除自動，避免在水位變化較大的情況下切除自動，造成水位異常停機，從而保證熱控自動調節系統將汽包水位維持在合理范圍0mm以內。

5）在機組滿負荷運行過程中給水泵跳閘瞬間，備用給水泵帶40%負荷啟動，如果此時馬上增加液耦開度至滿出力負荷的1.2倍，會造成給水泵電機過電流保護跳閘，我們在邏輯設計時增加5秒延時，避開給水泵的啟動瞬間，保證給水泵安全啟動。

2 試驗的責任劃分

在進行該試驗前，對試驗的方案進行了詳細的策劃計算以及精密部署。

試驗總指揮負責方案的策劃與制定，控制思路的指導，并在過程中時刻提醒試驗人員注意各個危險點，為試驗成功奠定堅實基礎。

試驗副總指揮負責協調各專業并現場指揮，確保人員及時到位。

熱控專業負責熱控自動控制方案的詳細制定與試驗過程中參數的優化，并在試驗過程中時刻關注水位曲線，優化控制參數。

汽機專業負責設備滿足條件審核和試驗的現場實施。

鍋爐專業負責事故預案和操作監控。

電氣專業負責事故應急合閘。

3 試驗過程

首先，進行了第一次50%負荷的給水泵切換試驗，在50%負荷初次試驗后發現，給水泵勺管如果未增加20%的超調量會引起汽包水位持續降低，水量維持不住，水位變化過大超過-100mm～+100mm，水位控制容易切除自動。在切泵過程中，給水流量變化過大，給水三沖量控制不穩定，針對此種狀況我們對此邏輯進行了優化，延時投入三沖量，并修改了切除手動定值，試驗數據如下：

1）汽包水位變化量：-2mm～+102mm。

2）電泵電流未超過報警值。

3）負荷波動3MW。

4）汽包水位10分鐘后達到穩定值0mm。

其次，進行了75%負荷下的給水泵切換試驗，將汽包水位維持在0mm正常水位范圍內，手動跳閘運行電動給水泵，備用給水泵聯鎖啟動，在機組75%負荷下給水泵切換試驗時發現兩臺給水泵出力不同，導致液耦超調20%，對此我們對給水泵的超調量進行了優化，更改為A泵液耦超調20%，B泵液耦超調15%。試驗數據如下：

1）汽包水位變化量：-79mm～+146mm。

2）電泵超電流20秒。

3）負荷波動3MW。

4）汽包水位9分鐘后達到穩定值0mm。

最后進行了機組100%負荷下給水泵試驗，總指揮下令準備進行給水泵100%切換試驗，副總指揮安排各專業準備就位，機務專業倒數指令3、2、1，手動跳閘運行給水泵，備用給水泵聯鎖啟動，汽包水位緩慢調整到0mm，試驗完成。試驗結束后其技術指標如下：

1）汽包水位最低達到-109mm，最高達到56mm。

2）電泵超電流560A 持續7秒鐘。

3）機組負荷波動3MW。

4）汽包水位11分鐘內穩定至0mm。

5）汽包自動控制水位單沖量/三沖量控制平穩無突變。

6）機組CCS負荷控制基本無擾動。

4 試驗中發現的問題及建議

根據本次電動給水泵各個負荷段下切換試驗結果，提出以下幾點建議。

4.1 在給水泵的100%切換過程中，給水泵再循環閥門由于壓差原因未全部打開，經過力矩調整后，閥門勉強打開，建議在設計選型過程中計算力矩，選擇力矩滿足要求的閥門。

4.2 在給水泵的100%切換過程中，在給水短時間中斷期間，備用泵聯鎖啟動后電機有超電流現象，建議設計計算給水泵電機容量時，選擇滿足給水泵滿負荷切換工況下的電機，避免出現給水泵超電流現象。

5 試驗的邏輯及參數優化

在50%負荷給水泵切換試驗后，對存在的邏輯問題進行了修改，因運行給水泵跳閘后，另一臺給水泵聯鎖啟動至額定負荷約需要5秒鐘，所以備用泵啟動瞬間，增加5秒延時然后迅速跟蹤跳閘泵負荷的1.2倍，通過試驗發現，跳閘泵負荷的1.2倍數值偏小，給水量補充不足，汽包水位下降很快，有發生汽包水位低MFT的風險，通過對電動給水泵啟動電流的比較，此時電流還遠未達到報警值，所以將跟蹤跳閘給水泵負荷的1.2倍改為1.25倍，通過機組75%和100%負荷給水泵切換試驗驗證，此數值較合理，滿足安全運行需求。

6 試驗結果及應用

兩臺電動給水泵各個負荷工況下切換試驗成功后，運行人員可以在機組正常運行中投入搶水按鈕，在事故泵跳閘后，無需運行人員干預，備用泵聯鎖啟動，迅速調整汽包水位至正常值，避免了因給水泵跳閘汽包水位波動劇烈引起的機組跳閘。保證了機組的安全運行。

此次給水泵滿負荷熱態切換試驗的成功經驗完全可以應用于以后的新建機組調試和老機組的改造過程中，給機組的安全經濟運行提供了很好的示范，同時也可以減輕運行人員的工作強度。

[責任編輯：田吉捷]