300MW亞臨界機組100%汽泵RB試驗研究

鄒包產 韓秋喜 李 云

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司西北分公司，西安 710065）

汽動給水泵RB 指因為汽動給水泵跳閘等原因，導致給水系統不能滿足當前負荷下機組運行的需求，按照既定要求快速降負荷至當前給水系統能滿足的負荷水平。目前國內300MW 亞臨界機組給水系統一般配置為：2 臺50%汽動給水泵和1 臺30%電動給水泵，或3 臺50%的電動給水泵。近年來為了節能降造，陸續出現了1 臺100%汽動給水泵和1臺50%電動給水泵的配置，這種特殊配置在汽動給水泵跳閘后給水系統會短暫中斷，極可能造成汽包水位低停爐，100%汽動給水泵RB 能否成功實現，對機組的穩定運行至關重要。

1 機組概況

某300MW 亞臨界汽輪發電機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司制造的HG-1025/17.5-HM 型，一次中間再熱、自然循環汽包爐。汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司制造的CN300-16.7/537/537 型，單軸、兩缸雙排汽、單抽供熱凝汽式汽輪機。發電機為哈爾濱汽輪發電機有限公司制造的QFSN-300- 2 型，采用水、氫、氫冷卻方式。單臺機組配50%容量電動給水泵組1 臺，用于機組起動及備用，設置100%容量汽動給水泵組1 臺，用于機組正常運行。汽動給水泵與其前置泵組成鍋爐給水泵組，它向鍋爐連續供水并向鍋爐過熱器、再熱器及汽輪機高壓旁路提供減溫水。單臺鍋爐配置5 臺MPS190HP-Ⅱ型中速磨煤機，機組滿負荷運行磨煤機4 運1 備。

2 電動給水泵性能分析

100%汽動給水泵配置的給水系統RB 成功的首要條件就是電動給水泵的快速起動出力。某300MW亞臨界機組電動給水泵為上海電機廠有限公司制造，型號為DG600-240VM，使用額定電壓6kV/AC，額定電流為584A，額定轉速5410r/min，額定出水能力為563.75t/h，揚程2424.9m。

正常情況下，為防止電動給水泵起動時過流，將勺管開度放在較低開度起動，起動后由運行人員手動增加勺管開度，增加給水流量。但在發生汽動給水泵RB 情況時，要求電動給水泵快速起動并增加出力，但勺管開度太大容易導致電動給水泵過流保護動作。為防止RB 瞬間電動給水泵起動后過流保護動作，電動給水泵必須有合適的初始開度，并在起動電流恢復后以合適的升速率增加出力，以及限制其最大開度，方能保證系統安全。為此通過認真分析研究，并進行了電動給水泵起動專項試驗，最終得出電動給水泵初始最優開度開度為55%，起動電流在6s 后恢復，最大開度為70%。

3 控制方案優化

汽動給水泵RB 成功的另一個關鍵因素是如何保證汽包水位在安全范圍內。機組在正常情況下，影響汽包水位的主蒸汽流量和給水流量兩個因素是相互平衡的。從汽動給水泵跳閘RB 動作到電動給水泵出力，給水流量快速下降、中斷到逐漸增加的過程。這一過程給水流量始終小于主蒸汽流量，所以在汽動給水泵RB 動作后要求機組快速降負荷，機組降負荷速率的實質是由汽輪機控制機前壓力的設定值速率快慢決定，但減負荷速率太快將導致汽包壓力快速上升，給水母管壓力增加，這將降低電動給水泵給水能力[1]。因此為保證汽動給水泵RB時汽包水位在安全范圍內，既要考慮機組快速降負荷以減少主蒸汽流量輸出對汽包水位的虧空；又要考慮采用滑壓方式使汽包壓力迅速下降，進而保證電動給水泵快速起動出力保證汽包上水[2]。

3.1 電動給水泵勺管控制

根據機組給水系統設備出力的實際情況和專項試驗得出，正常運行下電動給水泵投備用，勺管初始開度選擇給水PID 輸出指令函數與55%小值，避免低負荷非汽動給水泵RB 工況電泵聯鎖起動后出力過大導致汽包水位失控。汽動給水泵RB 觸發后，電動給水泵迅速聯鎖起動，勺管位置保持55%，延時8s 后以1%/s 速率開至70%，等待汽包水位上升至正常水位后，電動給水泵勺管自動投入，維持汽包水位。當勺管開度到70%后，運行人員也可根據水位變化趨勢對其進行手動干預，保證水位平穩。控制邏輯如圖1所示。

3.2 機組協調控制

給水RB 觸發后，機組協調切至機跟隨方式，采用變速率滑壓方式，主汽壓目標設定值至為12.0MPa，滑壓速率在給水RB 觸發30s 內設置為0.3MPa/min，30s 后電動給水泵出力至最大，滑壓速率設置為0.1MPa/min，以保證電動給水泵上水正常。之所以采用變速率滑壓方式，目的是為了保證給水RB 觸發后快速降低汽包壓力滿足電動給水泵迅速增加出力，當電動給水泵出力正常后，減小滑壓速率使機組快速降負荷，減少主蒸汽流量，維持給水流量與主蒸汽流量平衡，最終保證汽包水位安全。

圖1 電動給水泵勺管控制邏輯

3.3 制粉系統控制

以時間間隔為5s，從上至下跳磨，保留下層兩臺磨，為防止燃料主控因跳磨反向調節，燃料主控在給水RB 觸發30s 內閉鎖增，然后以300MW/min的速率控制到目標煤量。目標煤量采用RB 動作前機組實際負荷對應煤量與RB 目標負荷計算得出。

3.4 一次風系統控制

為了配合鍋爐快速降低熱負荷，磨煤機跳磨時間間隔縮短為5s，一次風系統調節會出現反復振蕩，所以當給水RB 觸發后，一次風機執行機構超遲8s開度減少一定量（根據磨煤機跳閘憋壓情況得出），一次風母管壓力設定值以一定速率降至目標煤量對用值，配合鍋爐快速降負荷，輔助汽包水位控制。

3.5 燃油系統控制

為減小RB 動作跳磨對爐膛燃燒的擾動幅度，增加RB 動作觸發燃油點火程控起動，先投入1、3號點火油槍，RB 動作延時5s 后再投入2、4 號點火油槍。同時，增加RB 動作閉鎖燃油母管壓力偏差大切除自動條件。

4 給水RB 邏輯試驗

試驗前機組處于滿負荷爐跟機協調控制方式，給水、引風、送風、一次風、制粉等主要控制系統均在自動控制方式，A、B、C、D 磨煤機運行。機組進行汽動給水泵RB 試驗，小汽輪機在操作盤打閘，切除汽動給水泵，觸發給水泵RB，D 磨煤機跳閘，5s 后C 磨煤機跳閘，協調切至機跟隨滑壓方式。試驗曲線見圖2，主要參數統計見表1。

圖2 汽動給水泵RB 機組主要參數曲線

表1 汽動給水泵RB 機組主參數統計

試驗結果分析總結：汽動給水泵RB 動作后，實際負荷、主蒸汽壓力、爐膛負壓、總風量、汽包水位、一次風壓及主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度等參數均在安全范圍內，且穩定滑至目標負荷降至要求參數，試驗成功。

5 結論

通過機組額定工況下成功實現汽動給水泵RB功能，為機組穩定運行提供了有力保證，并減少機組非計劃停運。通過事實證明300MW 亞臨界機組采用100%汽動給水泵和50%電動給水泵給水配置的方式是完全可行的，可以節約基建投資和減少日常維護工作量。

[1] 胡雄輝.300MW 亞臨界機組100%容量汽泵RB 試驗研究[J].湖南電力,2008,28(5): 14-16.

[3] 高春雨,周倩,楊尚.亞臨界300MW 機組RB 控制策略優化[J].熱力發電,2013,42(9): 121-124.