600 MW超临界机组单汽泵小机汽源控制优化

彭钰君

(华电国际奉节发电厂，重庆 404600)

华电国际奉节发电厂(以下简称“奉节电厂”)2×600 MW超临界W火焰炉燃煤火力发电机组于2016年12月投产，锅炉采用东方锅炉厂生产的DG-1852/25.31-II8型超临界W火焰燃烧直流炉，汽轮机采用上海汽轮机厂生产的N600-24.2/0.343/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机。该厂设计最为独特之处是每台机组只设计1台汽动给水泵，汽动给水泵由1台小汽轮机(以下简称“小机”)驱动，小机汽源有辅汽(来至本机或邻机或启动锅炉)、四段抽汽、再热冷段抽汽(以下简称“冷再”)，未设置电动给水泵。文献[1]中强调了确保小机冷再汽源备用的重要性[1]。小机运行正常与否关系到整个机组能否安全运行。小机要安全运行，其中汽源供给必须安全可靠。现介绍奉节电厂为保证小机汽源安全可靠的切换所采取的措施，以供参考。

1 系统介绍

1.1 汽动给水泵及相关系统

给水为单元制系统。每台机组设置1台汽动给水泵，不设电动给水泵。设置3台高压加热器和3#高加前置冷却器，将给水加热到所需温度，送入锅炉省煤器进口联箱。3台高加设置1个大旁路。

给水系统设有单台100%容量的汽动给水泵作为工作用泵，汽动给水泵通过齿轮减速箱驱动给水泵前置泵，提高给水泵进水压头。小机汽源设有辅助蒸汽、四段抽汽、冷再供汽，机组启动主要用启动锅炉供汽或邻机辅助汽源冲转。小机排汽至独立设置的小机凝汽器。主给水泵与其前置泵，以及给水泵小机组成汽动给水泵组。汽动给水泵组及前置泵同轴布置在汽机房机头侧6.9 m层。汽动给水泵分别由变速小机驱动，前置泵通过齿轮减速器由变速汽轮机带动，向锅炉连续供水并向锅炉再热器及汽轮机高压旁路提供减温水。正常运行时，由汽机四段抽汽作为小机的驱动汽源，冷再供汽作为启动和低负荷时的备用汽源。当主汽机负荷低于35%BMCR时，四段抽汽参数不能满足小机要求，则开启冷再至小机高压调节阀(以下简称“HGV阀”)补汽。辅助蒸汽汽源可作为小机调试及启动汽源。首台机组启动时，由启动锅炉来汽作为调试用汽，冲转小机，直接由汽动给水泵实现锅炉启动。

1.2 小机设备规范

小机设备规范如表1所示。

表1 小机设备规范

表1 (续)

1.3 小机汽水系统

小机汽水系统如图1所示。

2 小机汽源原切换方式及改动

文献[2]中介绍了火电厂给水泵汽轮机高低压汽源切换过程及注意事项[2]。奉节电厂小机汽源有辅助蒸汽、四段抽汽、冷再。小机低压汽源(辅助蒸汽、四段抽汽)和高压备用汽源(冷再)之间采用外切换的方式。当四抽汽源异常或30%额定负荷(滑压)以下，低压蒸汽流量不能满足给水泵的功率要求时，手动将切换阀(HGV阀)打开，将冷再汽引入作补充汽源。通过切换阀的节流调节后，相继通过低压主汽阀、低压调节阀，然后进入喷嘴做功。由于HGV阀需运行人员手动开关，往往存在调整不及时或调整幅度不当的情况，其结果是造成小机转速波动大，进而导致给水流量波动大，影响机组安全运行。当用该低压汽源供汽而未及时切除高压汽源时，机组经济性下降。为提高小机高压备用汽源的可靠备用性，提高机组经济性，且减少运行人员手动操作强度，奉节电厂生产人员进行了以下工作。

图1 小机汽水系统图

2.1 数据收集

文献[3]中讨论并试验了汽动给水泵汽源切换方式。奉节电厂运行人员根据机组多次启动、停运情况，以及平时运行工况，将机组不同负荷下小机转速、小机主汽门前压力、给水流量、小机低压调门开度、大机主蒸汽压力、四段抽汽压力等数据进行收集，取出有代表性数据，得出HGV阀设定参考值，与小机调节相关参数如表2所示。

2.2 设置小机HGV阀自动设定压力值函数

根据上述小机转速与主汽门前压力相关参数表，设置小机HGV阀自动设定压力值函数。设定压力值在充分考虑了小机调节汽门开度及给水流量安全的情况下，适当低于小机主汽门前汽压，目的是为了减少高压汽源用量，多用低压抽汽量以提高小机经济性。最终得出HGV阀自动调节数据，如图2所示。

2.3 功能验收

2018年5月，经以上优化后，将HGV阀投入自动后，运行人员在不同负荷下通过关小四段抽汽门，改变小机主汽门前压力，HGV阀均能自动按设定压力开关控制小机主汽门前压力。在开停机过程中，只要冷再蒸汽具备投运条件，随即投入HGV阀自动，大大降低了运行人员的操作量。

表2 小机转速与主汽门前压力相关参数表

图2 压力-转速曲线图

3 小机汽源切换功能完善

3.1 HGV阀增加压力偏值设定

由于抽汽管路上的门较多，有时会出现有的门开关不到位，或大机主汽压力在相同负荷下有时控制不一样，从而使HGV阀压力设定与需求存在一定偏差。为解决这一问题，对HGV阀增加压力偏值设定，运行人员可根据需求设置压力偏值以满足实际需求。

3.2 增加小机调节汽门开度大于75%报警功能

由于汽源、主汽压、负荷等原因小机调节汽门开度可能出现大于75%的情况，小机调节汽门开度大于75%后调节性能变差。为此，增加小机调节汽门开度大于75%的报警功能，当小机调节汽门开度大于75%时发出声光报警提醒运行人员，运行人员立即排查原因并处理，以保证机组安全运行。

3.3 将四段抽汽至小机供汽电动门改为调节型

四段抽汽至小机供汽电动门最初设计为开关型，在开机或停机过程中当进行四段抽汽与冷再汽源切换时，为防止汽源大幅波动引起小机转速大幅波动而造成给水事故，每次均需要派人就地手动缓慢开关四段抽汽至小机供汽电动门，由于该电动门较大，每次操作需耗费较大的人力。为减少人力消耗且让汽源切换更加平稳，将四段抽汽至小机供汽电动门由开关型改为调节型，运行人员在进行汽源切换时，根据小机当时转速、给水流量、小机主汽门前压力，控制四段抽汽至小机供汽电动门的开关速度和开度大小，确保汽源平稳切换。

4 单汽泵小机汽源控制优化效果分析

1)奉节电厂对单汽泵小机汽源控制优化后，将原随时由人员监视并关HGV阀的操作改由计算机智能控制，确保备用汽源随时处于备用中，改变了原来工作汽源异常后由人员判断且手动调节的情况，缩短了小机汽源异常的处理时间。

2)HGV阀设置压力偏值后成功解决了设定函数与实际运行中因系统问题造成的偏差，让运行方式得到较大优化。

3)增加小机调节汽门开度大于75%声光报警功能后，运行人员每次均能在第一时间发现异常，及时分析原因并处理。

4)将四段抽汽至小机供汽电动门由开关型改为调节型后，大大减少了人员操作强度且让汽源切换更加平稳。

采取以上措施后，自2018年5月以来，奉节电厂小机备用汽源可靠性大大提高，运行人员工作强度下降，小机再未发生由汽源失备及操作造成的机组安全性下降。

5 结语

600 MW超临界机组单汽泵配置方式下，小机运行可靠性直接关系到整个机组的安全，小机跳闸则机组跳闸，而600 MW机组每次跳闸将给电网带来较大冲击，也给电厂带来较大的经济损失。奉节电厂对本厂600 MW超临界机组单汽泵小机汽源进行控制优化，达到了提高机组安全性及经济性的目的。