浅析350 MW机组小汽轮机汽源存在的问题及对策

刘艳明

摘 要：文章针对吉电股份四平热电公司一台350 MW供热机组小汽轮机汽源在试运过程中出现的问题展开了分析和探讨，并在逻辑修改和运行方式上实施了一系列的优化方案。实践证明此方案是可行的，小汽轮机汽源是稳定安全的。

关键词：小汽轮机；汽源；问题；对策

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0141-01

我公司2010年新建一台哈尔滨汽轮机厂产350 MW供热机组，此机组为二期扩建工程和一期机组相邻而建，机组设计为2台50%汽动给水泵（无电动给水泵）。新机组的启动汽源全部来自一期50 MW机组的三抽工业抽汽，再到二期350 MW机组的14.0 m给煤机平台的辅汽联箱，辅汽联箱工况（温度240℃以上，压力0.6以上）达到要求后通过辅汽联箱至小汽轮机调试电动门分别到2台小汽轮机的入口电动门，作为小汽轮机的工作汽源。小汽轮机同轴带动汽动给水泵运行，为锅炉提供给水。

1 存在问题

本机组在初启试运期间，机组启动后带190 MW负荷运行。由于汽轮机五号轴承X和Y方向轴振迅速增大同时带动其他轴承轴振增大，在查找振动原因的同时机组立即减负荷至120 MW。当负荷减至120 MW时锅炉灭火、汽轮机跳闸、发电机解列。跳闸的原因不是机组轴振大而是锅炉汽包水位低三值保护动作而导致锅炉灭火。原因是此时锅炉负荷率太低导致燃烧减弱，汽包水位波动很大，两台小汽轮机并列运行时转速变化很大（3 500～3 900 r/min之间），汽动给水泵供水没有满足锅炉汽包水位变化要求而导致水位保护动作锅炉灭火。通过查找机组DCS历史追忆曲线发现辅汽联箱压力波动范围很大（0.3～0.9 MPa之间），而且小汽轮机转速变化加减的给水量和汽包需要水量出现不匹配，致使出现调节滞后。在处理事故过程中，根据汽泵最小流量阀的逻辑保护当单台汽泵的入口流量小于180 t/h以下最小流量阀迅速开启，达到360 t/h以上时迅速关闭，这又加剧了汽包水位的波动，增加了汽包水位的调节难度。主要原因就是小汽轮机的汽源不足，异常情况下汽泵不能满足汽包水位波动时的正常调节供水，要想小汽轮机稳定运行，汽包水位控制在正常范围内汽源问题必须解决。

2 原因分析和对策

公司在350 MW机组扩建时，一期三抽工业抽汽至二期汽源管道设计时管径过小而且有一段地下管路利用了原来对外供汽的管路，管径比新铺设的还小20 mm，尽管一期把三抽工业抽汽压力提至1.5 MPa最大压力，由于汽源管径过小蒸汽流量不够导致汽源明显不足，根据汽泵的特性曲线，小汽轮机的目标转速和实际转速差值越来越大（汽源足够的情况下应该一致的），而且超出了其线性控制范围，由于汽泵目标转速跟踪给水自动调节系统，汽泵的实际转速滞后无法满足实际锅炉给水的需要，即小汽轮机的汽源工况无法满足汽泵转速的要求。对此管路改造势在必行，但是由于是冬季和其他技术问题无法进行改造，在不影响机组整套试运的情况下必须考虑其他的对策。

经过查阅DCS历史追忆曲线发现以下几个问题并进行了优化：其一，单台汽泵最小流量阀在入口流量低于180 t/h时迅速开启，高于360 t/h时迅速关闭。在最小流量阀开关时严重影响给水上水量，即使在小汽轮机汽源充足的情况下，也无法完成汽包水位的正常调节，严重威胁机组的安全性。经和热工人员分析进行了优化，将汽泵入口流量高于360 t/h时迅速关闭最小流量阀逻辑保护取消，同时规定在汽泵入口流量低于260 t/h时手动开启此泵的最小流量阀（7%～14%之间）使其流量大于260 t/h以上。這样在手动开启最小流量阀后若入口流量大于360 t/h最小流量阀也不会关回，减少异常情况下汽包水位波动的因素。其二，在ABB公司的DEH系统中小汽轮机的目标转速和实际转速的偏差达到500转时小汽轮机保护跳闸。公司在整套试运初期，由于汽源不足的因素和调整不及时转速偏差达到500转出现小汽轮机跳闸现象。对这个问题求助了ABB公司的技术人员并进行了优化，在不影响小汽轮机安全和汽泵安全性能的前提下将小汽轮机的目标转速和实际转速的偏差达到500转时小汽轮机保护跳闸改为800转跳闸，这为防止类似问题出现时的处理赢得了时间，也为机组的安全稳定运行赢得了一份保障。其三，由于一期来汽汽源无法改造所以只能在运行方式上进行优化。在机组启动初期，锅炉的用水量不是很大，根据汽源的情况只启动一台小汽轮机运行，经过了几次的启停机效果很好。当机组并列后带负荷至80 MW时开始冲第二台小汽轮机暖机（如果此时汽源影响到了第一台小汽轮机运行则停止第二台运行）。当再热器冷段的蒸汽压力大于当时辅汽联箱设定压力时（0.8 MPa）暖管投入冷再至辅汽联箱汽源，作为补充汽源。当负荷达到140 MW时，将暖机结束的第二台小汽轮机冲至3 200 r/min（或冲动第二台小汽轮机），此时可将两台汽泵并列运行，两台汽泵运行稳定后保持辅汽联箱压力不变逐渐开大冷再汽源的开度，同时关小一期汽源的来汽调整门至30%后将冷再至辅汽联箱气动调整门投入自动方式（考虑到冷再汽源要比一期来汽稳定，而且气动调整门的特性优化的比一期来汽气动调整门好，跟踪压力及时稳定）。停机的时候为保证一期来汽汽源充足在负荷减至140 MW时将两台并列运行汽泵中的一台停运，通过一年的几次启停机效果很明显，再也没有因汽源不足汽包水位波动而出现的不安全事件。其四，按机组的设计正常的运行方式应该是机组带50%负荷以上时小汽轮机的汽源改为本机的四抽带，但是由于本机的四抽还为除氧器提供汽源所以低负荷时弱显不足。实际情况是用四抽汽源单独带小汽轮机时负荷在260 MW时四抽运行压力0.42 MPa，两台小汽轮机的主汽门开度为35%左右，当负荷减至150MW时（由于电网原因，低谷时经常调峰），四抽压力仅为0.14 MPa，此时两台小汽轮机的主汽门开度为50%～60%之间波动，负荷低锅炉燃烧减弱，汽包水位波动范围扩大，小汽轮机主汽门的开度波动范围也扩大，有时达到70%以上，根据小汽轮机的特性，当小汽轮机主汽门开度达到70%以上时已经超出其线性控制区域，即汽泵此时提供的给水流量不能满足汽包缺水的要求流量。故本机目前的小汽轮机的汽源运行方式优化为：由冷再蒸汽为主调节汽源投入自动方式运行，本机四抽汽源至小汽轮机的电动门、逆止门及之间的疏水门开启，达到热备用条件，作为小汽轮机的备用汽源，一期来汽气动调整门开15%热备用作为备用和事故汽源。

3 结 语

①公司设计时就没有电动给水泵，只有两台50%汽动给水泵。而且没有启动锅炉提供稳定的汽源，对一期来汽管路和小汽轮机汽源匹配方面设计不合理。

②技术储备不足。对机组无电动启动给水泵的运行方式和小汽轮机方面的特性、逻辑掌握的不全面，导致在试运中走了很多弯路。

③对新建机组的培训要科学、全面，及时和同类型机组的兄弟单位进行学习、考察，编写符合本机组的技术规程和技术措施。

④经过以上的优化，目前威胁机组安全的因素都得到了很好的控制，在保证机组的安全性方面取得了明显的效果。

参考文献：

[1] 杨树旺.350 MW机组小汽机高压汽源切除的探讨与研究[J].东方汽轮机，2012，（4）.