珠海发电厂汽动给水泵运行特性分析.doc

1、1珠海发电厂汽动给水泵运行特性分析摘要：在发电厂中，对汽动给水泵的运行特性进行分析具有重要的现实意义。本文首先分析了给水泵的驱动方式，指出采用汽轮机驱动具有较小节流阀压力损失，并且其排汽还能够回收等优点；汽动给水泵组的运行特性对机组的热经济性有十分重要的影响，本文对这种影响也进行了分析；最后针对珠海发电厂的实际情况，对汽动给水泵再循环阀的故障及其解决措施进行了相关研究。 关键词：发电厂给水泵汽轮机汽动给水泵运行特性 中图分类号：TM62 文献标识码： A 文章编号： 1 给水泵的驱动方式 目前出现的给水泵驱动方式有两种，分别为电动机驱动和汽轮机驱动。电动机驱动有定速运行和变速运行两种运行方式，

2、前者具有装置简单和较高可靠性的优点，并且成本也较低，但是由于是通过调节阀门来控制给水和流量的，会造成较大的节流损失；后者可以通过液力耦合器等变转速驱动系统来实现，根据给水的流量和压力变化来改变转速，有效的避免了节流的损失。 通常电动机驱动方式只能应用于容量较小的场合，随着电厂的机组容量逐渐增大，给水泵的工作转速会不断提高，这时，采用给水泵汽轮2机驱动给水泵是一种较好的选择，主要的优点有：1）由于给水泵汽轮机的功率不会像电动机那样受到限制，可以应用于大功率机组的要求；2）汽轮机是与电网相互独立的，当锅炉的负荷发生改变，可以通过调节转速的方式来避免阀门的节流损失；3）给水泵汽轮机与给水泵是直接连在

3、一起的，无需中间过程的能量转换，提高了效能；4）采用背压式后，排汽能够得到再次利用，排至凝汽器回收利用1。 珠海发电厂 700MW 机组给水系统所用的是两台汽动给水泵和一台电动给水泵。给水泵汽轮机采用高、低压两路汽源，低压汽源取自主汽轮机的中压缸排汽，由一个主汽阀和六个调节阀加以调节。高压汽源取自高压缸排汽，即冷再蒸汽，由一个主汽阀和一个调节阀加以调节。与主汽机不同，给水泵汽轮机并非根据转速和功率的要求通过调节阀开度的改变来调节，而是根据锅炉水位、给水流量和蒸汽流量的需要通过改变给水泵汽轮机的进汽量来改变转速，进行调节的。正常运行时，由主汽轮机中压缸排汽（低压汽源）供汽，主汽轮机低负荷时，高压

4、缸排汽作为高压汽源自动供给，两股蒸汽在调节级做功后混合，同时驱动给水泵汽轮机。 2 汽动给水泵运行特性对热经济性的影响分析 在火力发电厂中，随着汽轮机发电机组容量的不断提高，汽动给水泵系统对机组的热经济性影响受到越来越多人的关注，这不仅关系到整个机组的运行经济性，在节能降耗方面也有着重要的研究意义。对这一影响进行定性分析时能够得到较为直观的结果，但是定量计算中工作量较大，可以通过等效热降法进行局部定量分析，可知，如果汽动给水泵3和汽轮机的运行效率具有相同的下降幅度，则汽轮机会造成更大的装置循环效率下降幅度，主要原因是：在相同的流量下，给水泵的效率一旦得到降低，就会造成更大的机械能消耗，造成了能

5、量的更大损失，这一损耗的能量被水分吸收而使水温升高，高压加热器会受到这一温升的影响将部分抽汽排挤出来，被排出的抽汽在主汽轮机中需要做更多的功，从而降低了汽轮机装置的效率，如果降低了给水泵汽轮机的运行效率，没有被较好利用的能量会转变成热能，使得给水泵汽轮机温度升高，减小了做工量，主汽轮机的做工量也得到了减小，最终大大降低了汽轮机装置的效率。总之，与给水泵的运行特性相比，给水泵汽轮机对机组的热经济性影响更大2。 小机和主机一样，是以蒸汽的热动能为动力的原动机，其工作原理与主机相似，主汽轮机是在定速下由改变调门的开度即进汽量的多少来适应负荷，除了变压运行外进汽参数基本不变，可由进汽调门开度来表明负荷

6、的大小，但是小机却是一种变参数，变转速，变功率的原动机。正常情况由主机的抽汽作为汽源，其排汽进入主机凝汽器，发出功率又直接用于驱动给水泵，其工作情况除与主机工况密切相关外，还与给水泵密切相关。 小机在主机变工况时的调节特点，当主机负荷下降，锅炉给水也相应变化，主机功率和小机的耗功是有不同规律变化的，主机功率基本上是与蒸汽流量成正比的，而给水泵的耗功则同时与给水的流量和压头有关，给水流量基本与蒸汽流量成正比，与此同时，其压头也随着流量的下降而下降。在这两个因素的影响下，给水泵的耗功最初比主机的功率4下降的更快。但是当给水流量小到一定程度后，由于给水泵的效率下降严重，给水泵的耗功反而会下降得更慢一

7、些甚至不再下降，所以必须调节，假如不调节，小机的进汽量是与主机相应抽汽点的压力成正比，而抽汽点的压力又与主机流量成正比，所以小机进汽量会与主机进汽量成正比。由变工况特性可知，主机功率基本与流量成正比，这样，小机功率也基本与主机流量成正比变化。主机功率变化，要保持汽泵平衡运行，需对小机进汽进行喷嘴配汽调节。随着主机负荷下降，调节汽门逐个关闭，关闭到一定程度，主机负荷继续下降，调节汽阀又要逐个开启，直至所有汽阀全部打开，主机负荷继续下降，小机功率已不能满足给水需要，小机供汽由主机低压抽汽口切至高压抽汽口，随着主机负荷继续下降，高压蒸汽流量不断加大，而低压蒸汽流量不断减少，直至为零。因此汽动给水泵在

8、机组负荷变化的工况下，其变参数，变转速，变功率的汽动调节必然对机组运行中的抽汽量产生影响，对于不使用电泵节省的厂用电，对机组的经济运行更是有利。 3 汽动给水泵再循环阀内漏对机组运行的影响 我厂汽动给水泵的最小流量设定值为 427t/h，最大出力是1535t/h。如果泵的入口流量小于 427t/h，给水泵将跳闸，以保护给水泵。由于机组负荷经常变动的原因，总给水量也相应的变化，引起汽动给水泵最小流量阀经常处于开关的临界点运行（即机组负荷约340MW400MW，泵的入口流量约 760t/h，最小流量阀开始开启） ，总给水量的小量变化便引起给水泵最小流量阀频繁动作。汽动给水泵最小流量控制阀是美国 C

9、OPES-VULCAN 公司生产的，机组投运后发现使用情况及其5不正常，主要现象有阀门开启时振动大，给水流量波动大；阀芯组件吹损严重，内漏严重。到现在为止，更换的阀芯组件已经有十多套，虽然在前面已对再循环阀进行热工逻辑的更改，但目前 2 号机组仍然存在给水泵再循环阀内漏的情况。下面是目前 1/2 号机组负荷在 680MW/640MW情况下的数据： 从上面两台机组数据看，1 号机组的给水泵进口流量与减温水以及给水流量基本是平衡的，即 1237+1105-2316-38.8-12.5 是接近于零的，而2 号机组的给水泵进口流量与减温水以及给水流量存在了较大差值，即1193+1244-2232-13

10、.8-22 其差值较大，大约有 170t/h。这体现了给水泵再循环阀内漏有 170t/h。由于再循环阀内漏，两台给水泵的出力，进口流量，以及小机转速都已经接近了额定出力（给水泵规程中铭牌额定参数为：额定转速 5260rpm，额定容量 1278t/h） ，这就要求机组必须限制负荷运行，2 号机组只能带到 640MW 负荷。从上面数据看出，主机真空和小机排汽压力以及小机用汽量有所不同，但小机排汽压力仍在设计范围内，其它主要参数基本相同，这就给两台机组进行对比的前提。由于主机真空 2 号机组较低，其小机用的低压抽汽参数也有所不同，小机的用汽量也就相对增大，由于汽动给水泵是变参数，变转速，变功率的汽动

11、调节，它接受了三冲量给水调节，由于凝汽器真空不同，抽汽参数不同，做功能力减弱，但最终为了达到总给水量的调节目的，其用汽量也就增加，从而满足了给水调节的要求，从而使两台给水泵的出力已经接近了6额定出力和转速，这就限制了机组带负荷的能力，目前 2 号机组只能带到 640MW，有时更低。虽然，主机真空偏低和空预器烟气进出口差压大问题也是 2 号机组不能带满负荷的主要原因之一，但单从给水流量和给水泵转速看，也已经接近了额定参数，这势必影响了机组带满负荷的运行。4 珠海发电厂汽动给水泵再循环阀的故障及处理措施分析 在珠海发电厂中，采用的是汽动给水泵和电动给水泵给 700MW 的机组提供动力，其中的汽动给

12、水泵采用的是日本三菱公司制造的，具有 50%锅炉最大连续蒸发量的两台汽泵，主要的性能参数包括有：给水温度在188 摄氏度，额定流量为 1278 吨每小时，扬程为 2115 米，转速为5260RPM，调速主要是通过改变小汽轮机的转速来实现的。 在汽泵组的运行中，再循环阀的正常运行非常重要，它不仅是汽泵组安全的重要保证，也关系到机组给水的稳定性。在实际运行中，珠海发电厂的汽泵再循环阀出现过如下故障： 1）机组的负荷并不是恒定不变的，而是经常会发生一些改变，造成总给水量的变化，导致汽泵的再循环阀常常处在临界开关状态，即使是总给水量变化很小，也会引起汽泵再循环阀的频繁动作，造成其剧烈的振动，长时间的振

13、动后，阀体的密封性会遭到磨损，甚至是破坏，阀门的附属部件也会出现松脱的现象，在最严重的情况下，汽泵的入口管路也随之产生振动，导致机组无法在安全的环境下运行。在珠海发电厂，2号机 A 汽泵的再循环阀就发生过 2 次停泵处理，都是因为阀体的密封性遭到破坏，1 号机 A 汽泵再循环阀也曾经被迫停泵，是由于阀门的控制接7线出现松脱，从而导致了再循环阀的突然全开。 2）2A 汽泵再循环阀也曾经出现过阀杆和阀芯的脱离，这样造成在启动汽泵的时候无法打开再循环阀，形成流量低的入口，导致保护动作的跳泵。同时，2A 汽泵的再循环阀在检修之后，如果没有将阀芯的零位和控制零位对齐，再循环阀会出现内漏，将造成泵组的出力

14、无法满足机组的负荷要求。 3）在启动汽泵时，将再循环阀全部打开，如果没有将阀门的限位开关压到位，就无法正行启动泵组，这也是经常出现的故障之一3。 针对以上提出的这些汽泵运行中的故障，可以通过以下一些措施予以消除。 为了消除在频繁操作再循环阀过程中出现的管路剧烈振动的故障，可以在出现临界负荷的时刻将变负荷率增加，将这一段运行的时间缩短；当机组必须在临界负荷处运行，可以采用手动控制的方法对汽泵的再循环阀进行控制，将其开升到 1/5 的位置后保持不变，当然，如果采用手动控制再循环阀，会给机组的安全稳定运行带来影响，这时如果出现机组或者汽泵本身的故障，需要对给水量进行快速控制，而手动控制无法快速响应这

15、一变化，造成机组的跳闸，因此，当机组不是在临界负荷状态运行时，应该将控制方法换回到自动控制状态。 当机组的负荷降低时，如果气泵的入口流量达到了 660 吨每小时，应该立即将再循环阀开到 18%的开度，并且保持这一状态不变，以防两台汽泵的再循环阀出现反复开关的现象，但同时，这也会引起汽泵的转速升高，造成较大的入口流量，继续降低机组的负荷，给出流量将会再次8到达最低值，这时的再循环阀将会按照调节曲线来进行自动调节；当机组的负荷处于上升的过程，应该在一开始就将再循环阀全部打开，保证入口流量，当给水流量达到一定的数值，再逐渐减小再循环阀的开位，减小至 18%时，保持这一数值不变，这时可以采用增加汽泵转

16、速的方法来适应给水流量的要求，继续将机组的负荷加大，直到 400MW，应该立即将再循环阀关掉，通过汽泵的转速来调节给水量。这种方法适用的前提是，汽泵应该具有良好的调节能力，否则，在机组的负荷上升时，当再循环阀的开度由大变小时，汽泵的入口流量将会降低到 427 吨每小时以下，造成汽泵的跳闸。在珠海发电厂，采用这种方法取得了很好的效果，但同时，这种方法也造成了汽泵的运行效率下降。 5 结束语 采用汽动驱动给水泵具有较大优势，它实现了热功直接转换，不仅能够节约用电，也避免了各种不必要的能量损耗，另外，它也实现了变速调节水泵，提高系统的安全可靠性；汽动给水泵系统对机组的热经济性影响受到越来越多人的关注，这不仅关系到整个机组的运行经济性，在节能降耗方面也有着重要的研究意义，本文对此也做了相应探讨；对汽动给水泵的运行特性进行分析，针对汽泵中的再循环阀出现的故障进行研究，具有重要的现实意义，它会影响到机组的出力，本文对此也提出了一些应对措施，在珠海发电厂中，这些方法取得了较好的效果。 参考文献： 1罗志刚.火电厂循环水泵和给水泵经济运行研究D .华北电力大学,2005. 92刘桂华.汽动泵变工况特性及对机组经济性影响分析D.东北电力大学, 2008 3张艾萍,刘桂华,王国栋等.基于热力学方法的给水泵性能曲线计算.流体机械, 2008, 36(1): 3033