汽动给水泵汽源切换方式的改进与实践

陈仲渊，樊印龙，张 宝，余绍宋

（1.浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325609；2.浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

汽动给水泵汽源切换方式的改进与实践

陈仲渊1，樊印龙2，张 宝2，余绍宋1

（1.浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325609；2.浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

介绍了给水泵汽轮机典型的汽源配置情况，指出其中存在的问题，对目前高压汽源的控制方法进行了改进，并进行了汽源切换试验以及快速减负荷（RB）试验，试验结果表明这一改进措施是有效的，能够提高给水系统运行的可靠性。

汽动给水泵；配汽曲线；汽源切换；高压调节汽门

随着热力发电厂单机容量的增加，给水系统的配置被逐步优化，目前国内600 MW等级机组，给水系统配置一般为2台汽动给水泵（简称汽泵）加1台电动给水泵（简称电泵）。为节约能源，许多发电厂都尝试过单纯使用汽泵实现机组安全启停的方式，积累了丰富的经验[1-3]，但也出现了以下2个问题：在一台汽泵跳闸的情况下，另一台汽泵响应不及时；一台汽泵正常低压汽源失去时，备用汽源投用时扰动过大或根本就无法投用。这2种情况都会直接威胁到机组的安全稳定运行，因此，改进汽泵汽源切换方式很有必要。

1 给水泵汽轮机汽源配置

给水泵汽轮机（简称小机）典型汽源配置方式一般有3路：来自冷段再热蒸汽或主蒸汽的高压汽源，来自四段抽汽（简称四抽）的低压汽源及来自辅助蒸汽的调试汽源。辅助蒸汽汽源 可满足1台给水泵汽轮机调试用汽需要，经过改进也可使机组带一定负荷，从而实现机组无电泵启停[4]，而高压汽源在机组低负荷或给水泵高出力时投入使用。

辅助汽源与低压汽源均通过低压调节汽门实现汽泵转速调节，两者一般较容易切换，将辅助汽源作为低压汽源的备用汽源，可应对低压汽源突然失去的异常工况。但由于辅助汽源一般设计容量较小，不能满足给水泵大出力的要求，辅助汽源有固定的用户，汽泵用汽量突然增加时，会对这些用户产生不利的影响。另外，辅助汽源常热备用也会因不间断暖管而增加疏水损失，因此辅助汽源常热备用这种方式很少使用。

高压汽源设计为低压汽源的后备或补充汽源，使用单独的高压调节汽门来调节小机的转速。图1是某600 MW超临界机组小机高、低压汽源的配汽曲线。在总流量指令作用下，高压调节汽门的开度与低压调节汽门开度相关，这种方式可以保证高、低压汽源的平稳过渡，但在诸如除氧器保护动作等事故工况下，高压汽源的响应速度就不能满足需求。

图1 某小机高、低压汽源配汽曲线

2 高、低压汽源的切换试验

为了验证图1配汽方式下汽泵高压汽源在突发工况下的可靠性，对某600 MW超临界机组小机进行了高、低压汽源切换试验。试验在汽泵B上进行，试验时小机B出系、小机B转速指令和转速都维持3 500 r/min。主要试验过程如下：就地手动关闭四抽到小机B电动阀，从全开到10%开度过程中，低压调节汽门前压力保持0.57 MPa不变，随后将其开度从10%直接关到0，小机B转速持续下降到457 r/min，低压调节汽门开度逐渐增加，到70%开度时高压调节汽门开始开启，小机B转速随即上升，最高到4 011 r/min，随后转速回落，经多次波动后基本稳定在3 500 r/min；以每次5%开度的增幅就地手动开大四抽到小机B电动阀，高、低压调节汽门开度关小，此过程中小机B转速最高到4 615 r/min，在四抽到小机B电动阀全开后，高压调节汽门全关，低压调节汽门恢复到以前开度，小机B转速稳定在3 500 r/min，切换试验过程结束。图2是试验过程中主要数据变化趋势。

可以看出，按图1配汽方式进行小机汽源切换存在以下问题：

（1）低压汽源快速失去时，小机高、低压调节汽门的响应速度偏慢，转速下降过多。

（2）随着高压调节汽门的开启，转速上升过快，超调量较大，振荡次数偏多，调整时间偏长。

（3）低压汽源快速恢复时，高、低压调节汽门响应滞后，转速飞升不易控制。

相对于汽源的快速变化，高、低压调节汽门动作速度慢是造成上述问题的关键因素。检查小机电液控制系统（MEH）中相关逻辑发现，小机高、低压调节汽门的开启速度受到相关参数的制约，而之所以对这些参数进行限制，是因为小机正常运行时，要对其转速变化速度进行一定限制，以获得较好的调节品质并保证安全。这一限制与小机低压汽源失去时对高、低压调节汽门快速响应的要求有矛盾，按图1配汽方式进行调节，就很难有效解决这一矛盾，为此，必需寻找一种更为有效的控制方式来解决这一问题。

3 高压汽源控制方式的改进

以上试验已说明，单纯的使用图1中的配汽方式，无法应对小机低压汽源突然失去的工况；另外，在发生诸如汽泵跳闸快速减负荷（RB）工况时，另一台汽泵的给水流量会突增很多，此时受机组负荷突降、给水流量突增的影响，单纯的依靠小机低压蒸汽无法保证一台汽泵的高负荷运行，高压蒸汽必须及时投入使用。

对高压汽源的控制方式进行改进的主要思路是：用高压调节汽门来调节小机低压调节汽门前的压力，以此应对低压蒸汽快速失去的情况；用高、低压调节汽门顺序开启的方式应对汽泵RB工况。

运行方式是低压调节汽门开度指令小于70%时，高压调节汽门用来控制低压调节汽门前压力，目标值曲线如图3所示，低压调节汽门指令开度大于70%时，高压调节汽门开度指令取自上述压力控制器与图1所示函数控制器输出的大值。

图3 低压调节汽门前压力控制目标值

4 高压汽源控制方式改进后汽源切换试验

高压汽源控制方式改进后，重新进行了高、低压汽源切换试验。在小机低压汽源迅速失去的工况下，小机的最低转速从改进前的457 r/min上升到改进后的2 962 r/min，振荡过程由若干次减小到1次，效果明显。图4是改进前后两次试验结果的对比。可见，控制方式改进后，高压调节汽门的响应时刻大大提前，低压调门前失压时间明显缩短，小机高、低压调节汽门开度、低压调节汽门前压力很快稳定，小机控制稳定性与快速性得到极大提高。

图4 配汽方式改进前后切换试验曲线对比

上述试验是在汽泵出系的情况下进行的，为了检验汽泵在真实工作下的情况，进行了汽泵在线状态下高、低压汽源的切换试验。试验时机组负荷维持在455 MW不变，汽泵A为试验泵，汽泵B为主力泵，试验前调整汽泵A出水量，使其略比汽泵B少，以确保机组给水系统安全。试验时远方电动关闭四抽到小机A电动阀，使小机A快速失去低压汽源，观察小机A高压调节汽门的动作情况与转速变化情况，同时观察汽泵A出水变化情况，图5是这次试验过程中的主要参数变化曲线。

图5 配汽方式改进后在线切换试验曲线

图5表明，在改进后的控制方式下，在小机A低压汽源迅速失去后，高压汽源能够很快使小机转速恢复，保持给水系统参数稳定，而改进前一旦低压汽源失去，小机就会失去动力，机组最终会因给水流量低而跳闸。这个结果说明，改进后的控制方式能够有效应对对低压汽源快速失压这种异常工况。

5 高压汽源控制方式改进后汽泵RB试验

为了检验在汽泵RB工况下，改进后的高压汽源控制方式对是否能确保机组安全，进行了1台汽泵的RB试验。试验前机组负荷605 MW，A，B 2台汽泵稳定运行，试验时手动停运汽泵B，电泵不启动，机组负荷迅速自动减到380 MW左右，图6是试验过程中汽泵A的相关数据变化趋势。

试验结果表明，汽泵B跳闸后，小机A低压调节汽门响应及时，高压调节汽门在RB动作约50 s后参与调节，在没有电泵参与调节的情况下，全程给水供应正常，汽泵高压调节汽门控制方式的改进能满足机组RB工况的需要。

6 结语

图6 配汽方式改进后RB试验曲线

小机高压调节汽门控制方式改进后，在四抽汽源突然失去的情况下，响应速度得到极大的提高，采用“滑压”的方式形成其控制目标值，避免了正常工况下因高压调节汽门频繁开启而造成的能量损失，一台汽泵RB发生后，另一台汽泵参数响应及时，机组给水系统可成功应对这种突发

Improvement and Practice of Steam Supply Switching Mode for Steam-driven Feed Water Pump

CHEN Zhong-yuan1，FAN Yin-long2，ZHANG Bao2，YU Shao-song1
（1.Zhejiang Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd，Yueqing Zhejiang 325609，China; 2.Zhejiang Electric Power Testand Research Institute，Hangzhou 310014，China）

This paper introduces the typical steam supply configuration for feed water pump steam turbine,identifies the problems，improves the control approach for high pressure steam supply and performs the steam supply switching test and RUNBACK （RB）test.The test result indicates that the improvement approach is helpful to enhance the reliability of the feed water system operation.

steam-driven feed water pump；steam distribution curve；steam supply switching；high pressure steam adjusting valve

TK267

B

1007-1881（2010）11-0039-04