淺析350 MW機組小汽輪機汽源存在的問題及對策

劉艷明

摘 要：文章針對吉電股份四平熱電公司一臺350 MW供熱機組小汽輪機汽源在試運過程中出現的問題展開了分析和探討，并在邏輯修改和運行方式上實施了一系列的優化方案。實踐證明此方案是可行的，小汽輪機汽源是穩定安全的。

關鍵詞：小汽輪機；汽源；問題；對策

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）23-0141-01

我公司2010年新建一臺哈爾濱汽輪機廠產350 MW供熱機組，此機組為二期擴建工程和一期機組相鄰而建，機組設計為2臺50%汽動給水泵（無電動給水泵）。新機組的啟動汽源全部來自一期50 MW機組的三抽工業抽汽，再到二期350 MW機組的14.0 m給煤機平臺的輔汽聯箱，輔汽聯箱工況（溫度240℃以上，壓力0.6以上）達到要求后通過輔汽聯箱至小汽輪機調試電動門分別到2臺小汽輪機的入口電動門，作為小汽輪機的工作汽源。小汽輪機同軸帶動汽動給水泵運行，為鍋爐提供給水。

1 存在問題

本機組在初啟試運期間，機組啟動后帶190 MW負荷運行。由于汽輪機五號軸承X和Y方向軸振迅速增大同時帶動其他軸承軸振增大，在查找振動原因的同時機組立即減負荷至120 MW。當負荷減至120 MW時鍋爐滅火、汽輪機跳閘、發電機解列。跳閘的原因不是機組軸振大而是鍋爐汽包水位低三值保護動作而導致鍋爐滅火。原因是此時鍋爐負荷率太低導致燃燒減弱，汽包水位波動很大，兩臺小汽輪機并列運行時轉速變化很大（3 500～3 900 r/min之間），汽動給水泵供水沒有滿足鍋爐汽包水位變化要求而導致水位保護動作鍋爐滅火。通過查找機組DCS歷史追憶曲線發現輔汽聯箱壓力波動范圍很大（0.3～0.9 MPa之間），而且小汽輪機轉速變化加減的給水量和汽包需要水量出現不匹配，致使出現調節滯后。在處理事故過程中，根據汽泵最小流量閥的邏輯保護當單臺汽泵的入口流量小于180 t/h以下最小流量閥迅速開啟，達到360 t/h以上時迅速關閉，這又加劇了汽包水位的波動，增加了汽包水位的調節難度。主要原因就是小汽輪機的汽源不足，異常情況下汽泵不能滿足汽包水位波動時的正常調節供水，要想小汽輪機穩定運行，汽包水位控制在正常范圍內汽源問題必須解決。

2 原因分析和對策

公司在350 MW機組擴建時，一期三抽工業抽汽至二期汽源管道設計時管徑過小而且有一段地下管路利用了原來對外供汽的管路，管徑比新鋪設的還小20 mm，盡管一期把三抽工業抽汽壓力提至1.5 MPa最大壓力，由于汽源管徑過小蒸汽流量不夠導致汽源明顯不足，根據汽泵的特性曲線，小汽輪機的目標轉速和實際轉速差值越來越大（汽源足夠的情況下應該一致的），而且超出了其線性控制范圍，由于汽泵目標轉速跟蹤給水自動調節系統，汽泵的實際轉速滯后無法滿足實際鍋爐給水的需要，即小汽輪機的汽源工況無法滿足汽泵轉速的要求。對此管路改造勢在必行，但是由于是冬季和其他技術問題無法進行改造，在不影響機組整套試運的情況下必須考慮其他的對策。

經過查閱DCS歷史追憶曲線發現以下幾個問題并進行了優化：其一，單臺汽泵最小流量閥在入口流量低于180 t/h時迅速開啟，高于360 t/h時迅速關閉。在最小流量閥開關時嚴重影響給水上水量，即使在小汽輪機汽源充足的情況下，也無法完成汽包水位的正常調節，嚴重威脅機組的安全性。經和熱工人員分析進行了優化，將汽泵入口流量高于360 t/h時迅速關閉最小流量閥邏輯保護取消，同時規定在汽泵入口流量低于260 t/h時手動開啟此泵的最小流量閥（7%～14%之間）使其流量大于260 t/h以上。這樣在手動開啟最小流量閥后若入口流量大于360 t/h最小流量閥也不會關回，減少異常情況下汽包水位波動的因素。其二，在ABB公司的DEH系統中小汽輪機的目標轉速和實際轉速的偏差達到500轉時小汽輪機保護跳閘。公司在整套試運初期，由于汽源不足的因素和調整不及時轉速偏差達到500轉出現小汽輪機跳閘現象。對這個問題求助了ABB公司的技術人員并進行了優化，在不影響小汽輪機安全和汽泵安全性能的前提下將小汽輪機的目標轉速和實際轉速的偏差達到500轉時小汽輪機保護跳閘改為800轉跳閘，這為防止類似問題出現時的處理贏得了時間，也為機組的安全穩定運行贏得了一份保障。其三，由于一期來汽汽源無法改造所以只能在運行方式上進行優化。在機組啟動初期，鍋爐的用水量不是很大，根據汽源的情況只啟動一臺小汽輪機運行，經過了幾次的啟停機效果很好。當機組并列后帶負荷至80 MW時開始沖第二臺小汽輪機暖機（如果此時汽源影響到了第一臺小汽輪機運行則停止第二臺運行）。當再熱器冷段的蒸汽壓力大于當時輔汽聯箱設定壓力時（0.8 MPa）暖管投入冷再至輔汽聯箱汽源，作為補充汽源。當負荷達到140 MW時，將暖機結束的第二臺小汽輪機沖至3 200 r/min（或沖動第二臺小汽輪機），此時可將兩臺汽泵并列運行，兩臺汽泵運行穩定后保持輔汽聯箱壓力不變逐漸開大冷再汽源的開度，同時關小一期汽源的來汽調整門至30%后將冷再至輔汽聯箱氣動調整門投入自動方式（考慮到冷再汽源要比一期來汽穩定，而且氣動調整門的特性優化的比一期來汽氣動調整門好，跟蹤壓力及時穩定）。停機的時候為保證一期來汽汽源充足在負荷減至140 MW時將兩臺并列運行汽泵中的一臺停運，通過一年的幾次啟停機效果很明顯，再也沒有因汽源不足汽包水位波動而出現的不安全事件。其四，按機組的設計正常的運行方式應該是機組帶50%負荷以上時小汽輪機的汽源改為本機的四抽帶，但是由于本機的四抽還為除氧器提供汽源所以低負荷時弱顯不足。實際情況是用四抽汽源單獨帶小汽輪機時負荷在260 MW時四抽運行壓力0.42 MPa，兩臺小汽輪機的主汽門開度為35%左右，當負荷減至150MW時（由于電網原因，低谷時經常調峰），四抽壓力僅為0.14 MPa，此時兩臺小汽輪機的主汽門開度為50%～60%之間波動，負荷低鍋爐燃燒減弱，汽包水位波動范圍擴大，小汽輪機主汽門的開度波動范圍也擴大，有時達到70%以上，根據小汽輪機的特性，當小汽輪機主汽門開度達到70%以上時已經超出其線性控制區域，即汽泵此時提供的給水流量不能滿足汽包缺水的要求流量。故本機目前的小汽輪機的汽源運行方式優化為：由冷再蒸汽為主調節汽源投入自動方式運行，本機四抽汽源至小汽輪機的電動門、逆止門及之間的疏水門開啟，達到熱備用條件，作為小汽輪機的備用汽源，一期來汽氣動調整門開15%熱備用作為備用和事故汽源。

3 結 語

①公司設計時就沒有電動給水泵，只有兩臺50%汽動給水泵。而且沒有啟動鍋爐提供穩定的汽源，對一期來汽管路和小汽輪機汽源匹配方面設計不合理。

②技術儲備不足。對機組無電動啟動給水泵的運行方式和小汽輪機方面的特性、邏輯掌握的不全面，導致在試運中走了很多彎路。

③對新建機組的培訓要科學、全面，及時和同類型機組的兄弟單位進行學習、考察，編寫符合本機組的技術規程和技術措施。

④經過以上的優化，目前威脅機組安全的因素都得到了很好的控制，在保證機組的安全性方面取得了明顯的效果。

參考文獻：

[1] 楊樹旺.350 MW機組小汽機高壓汽源切除的探討與研究[J].東方汽輪機，2012，（4）.