★淮河能源淮南潘集发电有限责任公司刘为展

关键词：超超临界机组；汽动给水泵；小汽轮机；汽源切换；暖管方式

随着我国国内经济的快速发展，节能和环保压力日益增加。在“双碳”目标下，我们对火力发电厂的节能降耗提出了更高的要求。超超临界火力发电机组具有显著的节能和改善环境的效果，因此超超临界机组已经逐渐发展成为大趋势机组。目前超超临界机组均采用汽动给水泵，部分机组甚至只设置单台汽动给水泵。因此汽动给水泵的安全运行对机组的安全至关重要。本文对超超临界机组汽动给水泵小汽轮机汽源切换时存在的问题进行分析，对其备用汽源疏水系统进行改造，一方面减少了给水泵小汽轮机汽源切换的时间，另一方面大大提高了汽动给水泵小汽轮机汽源切换过程的安全性，避免了给水泵小汽轮机因汽源切换跳闸导致的机组“非停”。这样不但提高了机组运行的可靠性，而且减少了机组“非停”过程中电量、燃煤、燃油等能源的消耗，从而达到节能的目的。

1　设备概况

某厂一期为两台660MW超超临界、二次中间再热、单轴、五缸四排汽、凝汽式汽轮机，直流锅炉，配套一台30%容量启动用电动给水泵和一台100%容量汽动给水泵。

汽动给水泵小汽轮机配置的是东方汽轮机有限公司生产的单缸、单流、单轴、冲动式、纯凝汽型驱动给水泵用汽轮机。

小汽轮机设备规范如表1所示。

表1 小汽轮机设备规范

2　汽动给水泵小汽轮机汽源配置及疏水配置

2.1　汽动给水泵小汽轮机汽源配置方式

某厂一期工程配置的单台汽动给水泵小汽轮机汽源采用具有高、低压双路进汽的切换进汽方式。正常运行时，由主汽轮机的五段抽汽供给，调试时由辅助蒸汽系统供给，同时辅助蒸汽系统也满足给水泵汽轮机直接启动的要求。二次低温再热蒸汽作为备用汽，在五段抽汽不足时切换为二次低温再热供汽。

汽源蒸汽参数如表2所示。

表2 气源蒸汽参数

2.2　汽源切换方式说明

低压汽源切换点为30%（主机THA负荷，滑压运行）。当五段抽汽压力不能满足小机汽源压力要求时，自动切换为二次低温再热蒸汽供汽。此时五段抽汽供汽电动隔离门及低压主汽门、低压调节汽门处于开启状态。二次低温再热蒸汽通过管道调节门控制给水泵小汽轮机转速。

2.3　汽源疏水方式配置

常规给水泵小汽轮机备用汽源疏水采用一次、二次手动门，机组正常运行中保持关闭，需要投用汽源时手动开启。该系统配置如图1所示。

图1 常规系统配置图

部分给水泵小汽轮机备用汽源疏水采用一次、二次手动门中间带一个自动疏水器，机组正常运行中手动门保持开启，管道冷却时产生疏水通过疏水器排至疏水扩容器。该系统配置如图2所示。本厂最初设计为此种疏水模式。

图2 最初设计系统配置图

3　给水泵小汽轮机汽源切换存在的问题

给水泵小汽轮机由于正常运行中采用低压汽源为汽轮机五段抽汽压力，而五段抽汽压力随着汽轮机负荷降低而降低。运行中当机组负荷低五段抽汽压力不能满足小汽轮机汽源压力要求时，就需要自动切换为二次低温再热蒸汽供汽。此时五段抽汽供汽电动隔离门及低压主汽门、低压调节汽门处于开启状态。二次低温再热蒸汽通过管道调节门控制给水泵小汽轮机转速。

目前厂家设计的小汽轮机均可以做到主汽源与备用汽源进汽阀门的自动切换。但在机组实际运行中，在小汽轮机汽源自动切换过程中，由于备用汽源处于备用状态时蒸汽不流通，容易积水，备用汽源管道蒸汽温度与主汽源五段抽汽供汽温度不匹配。在机组故障、调峰降负荷等需要快速切换汽源的工况下，短时间内主汽源与备用汽源两路汽源突然混合会造成给水泵小汽轮机进汽蒸汽温度急剧下降，出现小汽轮机振动突增现象。给水泵小汽轮机进汽蒸汽温度过低，严重时甚至会造成小汽轮机振动大跳闸、小汽轮机水冲击事件。而对于单汽泵机组来说，小汽轮机跳闸就意味着机组“非停”，会对电厂造成非常严重的经济损失。由于我厂为调峰机组，所以正常运行中负荷变化较快、较多，给水泵小汽轮机备用汽源如何安全、快速的无扰切换尤为重要。

根据给水泵小汽轮机备用汽源疏水配置方式以及给水泵小汽轮机实际运行中的情况，我们综合分析得出上述图1、图2系统配置存在以下问题：

对于图1所示系统，虽然在降负荷时，可以提前手动开启给水泵小汽轮机高压备用汽源疏水，提前将备用汽源蒸汽温度提高，但仅仅局限于负荷缓慢、可控下降的情况。对于不可控甩负荷或深度调峰快速降负荷、主汽源故障时，给水泵小汽轮机汽源不能快速、安全地切换至备用汽源供汽。

对于图2所示系统在疏水手动门中间增加一个自动疏水器。机组正常运行中备用汽源蒸汽在温度下降至冷凝温度时，产生的疏水会克服阀芯自重打开疏水器，将疏水自动排至疏水扩容器，从而产生蒸汽流动，保证备用蒸汽管道蒸汽温度不至于过低。但当冷凝水全部疏至输水扩容器后，自动疏水器在阀芯自重作用下会自动关闭，备用蒸汽管道的蒸汽又重新处于不流通状态。这种疏水模式显然比图1疏水模式的备用汽源蒸汽温度要高，但在需要汽源切换前仍然需要手动开启自动疏水器旁路门提前暖管。即便这种模式缩短了暖管时间，但仍然无法满足给水泵小汽轮机对汽源切换的快速性、安全性的要求。

4　针对问题采取的改造方案及措施

针对上述图1、图2给水泵小汽轮机汽源疏水配置方式存在的问题进行分析后，我厂对给水泵小汽轮机备用蒸汽疏水方式进行了改造。具体方案如下（见图3）：

将自动疏水器去除，增加一个节流孔板。启动前需要疏水时开启旁路截止门一次门、二次门，暖管结束后关闭。正常运行中保持节流孔板前后手动截止门开启，给水泵小汽轮机备用汽源蒸汽通过节流孔板流通一股很少的蒸汽至疏水扩容器，从而保证给水泵小汽轮机备用汽源蒸汽流通，保持给水泵小汽轮机备用汽源蒸汽温度在正常的二次低温再热蒸汽温度水平，与汽轮机五段蒸汽温度相匹配。在给水泵小汽轮机汽源需要自动切换时随时可以自动切换，无需再提前手动暖管。

图3 改造后系统配置图

5　改造后运行方式及效果比较

5.1　改造后运行方式

经过上述对给水泵小汽轮机备用汽源疏水方式进行的改造后，在机组正常运行时，保持节流孔板前后手动截止门开启，当给水泵小汽轮机汽源需要自动切换时随时可以无扰切换为二次低温再热蒸汽控制给水泵小汽轮机转速。

5.2　改造后效果

某次机组接到调令进行深度调峰，机组负荷快速下降至260MW，汽泵小汽轮机汽源自动切换为二次低温再热蒸汽。切换后汽泵运行稳定，保证了机组负荷快速下降时锅炉给水的需要，没有因为汽泵小汽轮机汽源蒸汽压力不足造成给水泵转速低进而发生给水流量低MFT动作的事故，避免了一次“非停”。类似的例子在机组调峰和故障甩负荷等工况还有很多。

某次机组运行中，汽轮机五段抽汽供汽电动隔离门突然故障关闭，汽泵小汽轮机汽源自动切换为二次低温再热蒸汽。切换后汽泵运行稳定，没有因为汽泵汽源蒸汽中断发生给水流量低锅炉MFT动作的事故，避免了一次“非停”。

6　结论

通过对给水泵小汽轮机备用汽源疏水改造，给水泵小汽轮机备用汽源一直处于暖管备用状态。给水泵小汽轮机可以在机组调峰负荷变动、故障甩负荷、主汽源中断等工况下快速、灵活、安全地自动切换汽源，真正做到了汽源的无扰切换。这次改造大大增加了给水泵小汽轮机运行的安全性，在实际运行中不仅可以加快机组负荷跟踪AGC调令减少AGC调节精度考核，还大大提高了给水系统运行的安全性，从而提高了整个机组运行的可靠性。

因此实事求是地根据不同机组给水泵小汽轮机的汽源配置方式，开展汽源无扰切换的分析和改造，对机组的安全、稳定、经济运行意义重大。

作者简介：

刘为展（1983-），男，山东潍坊人，工学学士，现就职于淮河能源淮南潘集发电有限责任公司，主要从事火力发电厂汽轮机运行方面的研究。

参考文献：

[1] 淮河能源淮南潘集发电公司. 660MW集控运行规程[S].

[2] 章德龙. 单元机组集控运行[M]. 北京: 中国电力出版社, 1991.

[3] 东方电气集团东方汽轮机有限公司. 小汽轮机运行说明书[S].

摘自《自动化博览》2024年4月刊