135MW級機組凝結水泵設計選型建議

陳 昕，秦 淵，黃志超

(1.中南電力設計院，湖北 武漢 430071；2.上海電氣電站集團，上海 201100)

火力發電廠的凝結水系統是電廠熱力系統的主要系統之一，凝結水泵又是其中的關鍵設備，保證電廠的汽水系統循環可以持續正常運行。凝結水系統供雜用部分系統支路繁瑣眾多，而雜用凝結水這部分設計往往受到設計人員的忽視。

1 實際工程介紹

內蒙古鄂爾多斯某電廠一期工程建設2臺135MW循環流化床機組，汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司N135-13.24/535/535型超高壓、一次中間再熱凝汽機組，每臺機組配備2臺110%凝結水泵，型號ZD12NLT，額定流量342 t/h，揚程184m。

該項目一期工程已投產，1號機組經過半年運行，現場反映凝結水泵單泵運行、在機組115MW(85%)負荷時，凝汽器水位開始逐漸升高，除氧器水位降低，均不能維持正常水位，雙雙報警。為了保證機組滿負荷運行，凝結水泵雙泵投運，無備用。

2 分析原因

根據現場反應實際問題，我們從設計、運行以及設備自身等方面分析查找原因。

2.1 凝結水泵設計選型

本工程為單元制凝汽式機組，根據《火力發電廠設計技術規范》(DL—5000—2000)，單臺凝汽式機組宜裝設兩臺凝結水泵，每臺凝結水泵容量為最大凝結水量的110%。經查汽機廠熱平衡圖，汽機最大進汽工況的凝汽量、凝汽器的疏水量、純凝機組的正常補水量之和為310.7 t/h，310.7 t/h ×1.1=342 t/h，依照規范，凝結水泵設計選型無問題。本工程進行施工圖設計時，還沒有發布執行新版的《大中型火力發電廠設計規范》(GB50660-2011)。

2.2 凝結水泵自身出力

根據現場運行參數，結合就地測量表計，統計出不同負荷下單臺凝泵出口流量、壓力，對比凝泵的工況曲線圖，基本吻合。同時，凝結水泵的制造廠家也派人在現場，與運行人員一起試驗，確認水泵自身沒有問題，實際運行各工況出力與水泵工況曲線基本一致。

是不是水泵已經汽蝕了呢？如果凝結水泵發生汽蝕，也會造成出力不足。現場將濾網濾芯取出后進行測試，去掉濾網濾芯，發現凝泵出力不足的問題依然存在。

因此，凝泵濾網的阻力及凝泵是否汽蝕都不是出力不夠的原因。

2.3 凝結水系統

凝結水系統如圖1。

圖1 凝結水系統圖

凝結水系統還有重要一支路，即雜用凝結水系統。

雜用凝結水系統主要作用是為汽機房內輔機提供中壓的減溫水、水質要求較高的密封水等。逐一分析這些雜用凝結水用水點，可以分為三類：

①機組啟動時需投入的雜用凝結水，正常運行時切斷，這一類雜用水有低旁減溫水、三級減溫減溫水等，這些支路非長期投運，機組正常運行時處于關斷狀態，經逐一檢查，閥門關閉正常，無泄漏。

②處于備用狀態的雜用凝結水支路，如高加聯成閥雜用水、至抽汽逆止閥液控雜用水、排氣缸噴水減溫等。

高加聯成閥雜用水、至抽汽逆止閥液控雜用水是通過壓力來作用于高加聯成閥和液壓止回閥的，閥門不動作，這些管路并沒有聯通，凝結水沒有回到凝汽器，所以這也不是凝結水泵出力不足的根源所在。

③機組運行時處于投運的雜用凝結水，至鍋爐暖風器用汽減溫器、至暖通用汽減溫器、至本體疏水擴容器、給水泵密封水、主汽閥再熱汽閥油動機冷卻水等。至減溫器用水、至疏水擴容器雜用凝結水量較小。至主汽閥再熱汽閥油動機冷卻水系統見圖2。

圖2 至主汽閥、再熱汽閥油動機冷卻水

汽輪機的高壓主汽閥、再熱汽閥以及配套的油動機、自動關閉器用凝結水冷卻，最終冷卻回水經節流，回至凝汽器。

由于這一小系統長期運行，而且主汽閥、再熱汽閥以及配套的油動機、自動關閉器這些設備水阻都很小，如果末端的節流孔板現場加工不當，很有可能造成該管段壓差過大，凝結水“直通”凝汽器，形象地說，將凝結水“短路”了，凝結水壓力下降，自然就滿足不了要求了。

綜上所述，這路雜用凝結水很可能是問題所在。

3 現場運行實驗

針對上述這些疑點，現場又做了一次運行實驗，機組負荷132MW，除氧器壓力0.64MPa，此時凝泵雙泵運行，汽機本體疏水擴容器一臺投運(減溫水投入)，除氧器凝結水進口調節閥全開，其他輔機正常運行。

關閉一臺凝泵，DCS顯示除氧器水位逐漸降低，同時凝汽器水位逐漸上升。證明凝泵單臺運行確實不能滿負荷時保證凝結水系統的壓力，并且凝結水沒有外漏，依然在系統內循環。很快，高、低水位相繼報警，值長命令運行人員手動關閉本體疏水擴容器的減溫水進口門，除氧器水位不再降低，但不穩定，凝汽器水位升高也不明顯。減少本體疏水擴容器這點凝結水量，就能保證凝結水系統壓力，證明確實是因為雜用凝結水部分流量過大，導致凝泵出口壓力低。

為保證機組此時的安全運行，運行人員打開了本體疏水擴容器的減溫水閥門，同時將軸加的旁路電動門停留在5%的開度，除氧器水位不能維持；加大到10%，除氧器水位開始回升，直至高位報警，凝結水入口調節閥DCS投入，除氧器水位開始維持正常。

軸加旁路電動閥打開，使得凝結水主路分流一部分，適當減小凝結水系統的整體阻力，間接旁路掉一部分軸加的阻力，可以短時間維持機組正常運行，同時又不會影響軸加的正常工作。

4 問題結論

經過運行人員現場逐一摸查雜用凝結水管路，最終沒有找到主汽閥油動機冷卻水回水管路上的節流孔板。

至此，問題基本搞清楚，由于沒有安裝節流孔板，這路雜用凝結水回水至凝汽器壓差過大，造成用水流量過大。這段管路管徑為DN65，隨機組運行投運，其流量基本達到了凝泵選型110%的裕量，即凝結水量的10%，使原凝泵設計選型出力不能滿足實際運行需要。

管路上設置節流孔板的目的就是為了通過節流降低流體的壓力，使得進入凝汽器的雜用凝結水與凝汽器壓差不至過大。也可以采用調節閥控制壓力，但考慮到本工程該段管路管徑小，采用調節閥控制成本較大，系統復雜。而采用節流孔板的降壓的方式，應根據DL/T 5054—1996《火力發電廠汽水管道設計技術規定》計算孔徑，避免介質汽蝕。本工程節流孔板安裝遺漏是導致凝泵出力不足的主要原因，在以后的工程設計中，節流孔板的設計應引起足夠的重視。

5 建議

該電廠凝結水泵出力不足，雖說是施工單位沒有按圖紙施工，是一起偶然事件，但是仔細分析會發現，電廠的凝泵出口雜用水用量還是比較大的，我們在凝泵選型時，往往一概而論，將雜用凝結水統統劃分至10%的裕量中，對于供熱機組雜用凝結水往往還有供熱系統的減溫器減溫用途等。因此，凝泵選型時流量的選擇，需考慮各路雜用凝結水的具體用量；另外對于返回凝汽器的各路雜用凝結水源，應分路設置調節閥組，嚴格控制進入凝汽器工質的壓力與流量。

[1]DL/T 5054-1996，火力發電廠汽水管道設計技術規定[S].

[2]DL 5000-2000，電廠設計技術規范[S].