600?MW機組給水系統試運中的問題分析及處理

楊建波，濮 霞，張偉江，李長松

(1.河北建投沙河發電有限責任公司，河北 沙河 054000；2.軍械工程學院，河北 石家莊 050003；3.國網河北省電力公司電力科學研究院，河北 石家莊 050021)

600?MW機組給水系統試運中的問題分析及處理

楊建波1，濮 霞2，張偉江3，李長松3

(1.河北建投沙河發電有限責任公司，河北 沙河 054000；2.軍械工程學院，河北 石家莊 050003；3.國網河北省電力公司電力科學研究院，河北 石家莊 050021)

對某廠600 MW機組給水系統在試運期間出現的給水泵汽輪機備用汽源無法投運；汽泵停運2 h后再啟動2號軸承振動大，啟動困難；除氧器運行時前置泵啟動再循環管路振動大等問題進行了分析，提出了有效的處理措施，使問題得到了妥善解決。

備用汽源；振動；軸封溫度；再循環管道；氣液兩相流

1 概述

某廠新投產2臺600 MW超臨界空冷機組，每臺機組給水系統設2臺50 %容量的汽動給水泵組及1臺30 %容量的電動調速型給水泵組，每臺汽動給水泵組配1臺電動前置泵。機組正常運行時，2臺汽動給水泵運行。給水泵汽輪機主汽門前設有切換閥，在機組啟停時汽源可自動在四抽與再熱冷段或輔汽間切換，滿足在任何工況下汽泵都能運行。電動給水泵設計入口流量為750 t/h，最大出口壓力為18 MPa，并且僅在機組啟停時使用。

2 汽動給水系統存在的問題及處理方法

2.1 給水泵汽輪機備用汽源無法投運，機組低負荷時汽泵無法運行

由于再熱冷段至輔助聯箱管路設計得偏小，未考慮機組啟停及低負荷時小機啟動用汽的需要。并且由于機組采用中壓缸啟動方式，在啟動過程中冷再壓力一直維持在1.0 MPa左右，冷再至輔汽汽源投運，啟動鍋爐停備，在保證汽封用汽和除氧器加熱調整閥開度不超過15 %的情況下，輔汽聯箱壓力僅能維持在0.5 MPa，無法使給水泵汽輪機啟動用汽。

再熱冷段至給水泵汽輪機汽源投運后，主汽門前切換閥在開度反饋不變的情況下，門前壓力在0.3～1.5 MPa之間波動，汽泵轉速不穩定，造成該路汽源不能投運，使汽泵在機組低負荷時不能啟動，此時電泵僅為30 %容量，只能滿足機組200 MW負荷上水的需要，并且在機組升負荷時必須有1臺汽水泵參與上水。由于給水泵汽輪機汽源只有四段抽汽一路能夠正常投運，同時在200 MW負荷時四抽壓力僅為0.4 MPa，因此無法滿足汽泵上水的需要。

由于電泵、汽泵均不能滿足200 MW負荷以上鍋爐上水的需要，因此，在機組升負荷時汽泵與電泵并聯運行共同提供鍋爐上水，電泵及汽泵運行參數如表1所示。

表1 200 MW負荷汽泵與電泵并聯運行時的參數

由表1可知，在四抽壓力為0.4 MPa時，給水泵汽輪機調門開度為43 %，仍有調整余量，能夠滿足機組升負荷的需要。在升負荷過程中，機組主汽盡量維持低壓力，以保證電泵出力正常。隨著四抽壓力的升高可以逐漸增加汽泵出力，在機組負荷為250 MW時，第2臺汽動給水泵沖車，在機組負荷升至300 MW，四抽壓力在0.50 MPa左右時，第2臺汽泵并入運行，電泵退出，鍋爐上水由2臺汽泵一同提供。

2.2 汽泵停運2 h再啟動2號軸承振動大

該工程4臺汽泵在試運過程中均出現停機2 h后給水泵汽輪機啟動困難，沖車至1 600 r/min左右時，因2號軸承(排汽端)振動大而發生跳機的情況。汽泵停機后投連續盤車，2 h后，當前汽缸金屬溫度達到160 ℃時，偏心在35 μm左右，真空約為-90 kPa。根據說明書以熱態啟動方式進行，在啟動過程中不暖機，升速至1 300 r/min左右時，2X、2Y號軸承振動快速增大，當轉速升至1 500 r/min左右時，2X號振動達到140 μm，2Y號振動達到200 μm以上，瓦振在40 μm左右，振動大跳閘，按熱態曲線啟動數次均失敗。此后按冷態啟動方式試驗，由于轉速在1 000 r/min暖機時給水泵汽輪機排汽溫度增長較快，將轉速升至1 200 r/min暖機，時間為1h，暖機過程中各軸承振動均不超過25 μm。暖機結束后升速，升速率為400(r/min)/min，當轉速升至1 400 r/min左右時，2號軸承振動同樣快速增大，升速至1 600 r/ min左右時，2Y號軸承也同樣出現振動大跳閘的情況。

4臺給水泵汽輪機出現的情況基本相同，經多次反復啟動均不能成功，只能破壞真空，停運軸封供汽。大約5 h后，等前汽缸金屬溫度降至120 ℃左右時再次啟動，按此方式雖然每次轉速均能夠順利升至2 850 r/min，但卻大大延長了汽泵的啟動時間，對機組的安全性造成很大影響。

經過分析，認為造成給水泵汽輪機沖車時振動大的的原因是：給水泵汽輪機軸封供汽溫度不合理。按照設計圖(見圖1)，給水泵汽輪機前軸封供汽來自主機軸封減溫器前，蒸汽溫度在300 ℃左右；后軸封供汽來自主機軸封減溫器后，蒸汽溫度在155 ℃左右。由于主機軸封減溫器無法正常投運，造成軸封減溫器前后溫度一致，使得后軸封供汽溫度比設計值約高150 ℃。汽泵停運后，由于無排汽或噴水冷卻，在軸封蒸汽的加熱下，排汽缸溫度遠高于設計值。經過就地測量發現：在汽泵停運2 h后，給水泵汽輪機排汽缸上部溫度達180 ℃，而下部溫度只有80 ℃左右，過大的溫差造成排汽缸彎曲，使得后軸封間隙減小，在沖車過程中引起轉子與軸封碰摩，碰摩造成的彎曲又使軸封間隙進一步減小，又加重碰摩，在雙重作用下，2號軸承振動快速增大造成振動大跳機。

針對以上分析，利用主機停機機會對主機軸封減溫器進行優化，確保軸封減溫器正常投運，將軸封減溫器后蒸汽溫度控制在155 ℃左右，使給水泵汽輪機后軸封蒸汽溫度達到設計值，4臺給水泵汽輪機停運再啟動時未再出現以上問題。

圖1 給水泵汽輪機軸封蒸汽管道系統

2.3 除氧器投運啟動前置泵后，再循環調門后管路振動劇烈

汽動給水泵再循環管道減壓器布置在再循環調門前，再循環調門后管路長約5 m且經過2個90彎頭進入除氧器。前置泵機械密封冷卻水來自凝結水，對機械進行密封冷卻后進入泵內。除氧器投運后啟動前置泵，再循環調門后管路振動劇烈，發出強烈的撞擊聲，約10 min后才逐漸消失，給設備的正常啟動和機組的安全運行帶來很大影響。

經過分析，造成給水泵再循環管道振動的原因為：當前置泵停運后，隨著低溫密封水的進入，前置泵、主泵以及進口管道內的水溫逐漸降低；當前置泵啟動后，除氧器中的高溫飽和水進入泵內，與低溫水混合，進入再循環管路，經過再循環減壓器時壓力降低、流速增加，部分水汽化產生汽泡形成氣液兩相流，使汽水流動失去穩定性，產生沖擊，管道劇烈振動。前置泵運行一段時間后，泵組及管道內的水全部為除氧器中的飽和水，經過減壓器后，兩相流現象基本不存在，管道振動現象也隨之消失。

根據以上分析得出：要提高流體汽化的臨界溫度，就需要提高流體的壓力。因此在不改變管路系統的情況下，啟動前置泵前應關小再循環閥后手動門，利用其節流來提高減壓器后的壓力，既減小了減壓器前后壓差，破壞了介質汽化的條件，又減輕了減壓器后介質發生汽化的幾率。當前置泵運行十幾分鐘后，泵體及再循環管路中的水幾乎全部為除氧器中的飽和水后再全開閥門，再循環減壓裝置后管道振動問題基本得到解決。

3 結論

通過對600 MW超臨界空冷汽輪機組汽動給水系統在試運過程中所遇到問題的分析與處理，解決了泵組在設計和設備本身存在的的問題，保證了汽動給水泵組的安全運行，從而保證了汽輪發電機組的安全穩定運行。

1 施維新，石靜波.汽輪發電機組振動及事故[M].北京：中國電力出版社，2008.

2 李春偉，唐 璐.600 MW機組凝結水再循環管道振動原因分析及處理[J].內蒙古電力技術，2012(1).

3 陸江云，楊 春.凝結水再循環管道振動原因分析及處理[J].廣西電力，2008(5).

2013-08-21。

楊建波(1965-)，男，工程師，從事運行管理工作。

濮 霞(1977-)，女，講師，從事電工電子教學研究。

張偉江(1975-)，男，高級工程師，從事汽機專業的機件調試與故障診斷工作。