（铜山华润电力有限公司 221400）
摘要：本文介绍了无电泵启动方式在铜山华润电力有限公司的运用，详细阐述了无电泵启动方式的给水控制策略；同时对其经济性进行了定量及定性分析；提出了无电泵启动方式在实际给水控制中，所遇到难点以及相应的解决方法，以及对辅汽压力、给水泵转速控制、逻辑和汽机设备的相关要求。
关键词：超超临界 无电泵启动 给水控制 节能效果
1 概述
铜山华润电力有限公司2×1000MW超超临界机组汽轮机设计参数为26.25Mpa/600℃/600℃，在锅炉启动初期，原设计是使用电动给水泵进行锅炉上水、冷态冲洗及热态冲洗，在机组并网后再切换到汽动给水泵运行。若采用这种启动方式，首先，当机组冷态启动时，从启动电泵到机组并网带上初负荷（停电泵）需要至少10个小时，在这段时间内，电泵将消耗大量的电能；其次，汽泵启动暖机需要一定的时间，在并网前，若电泵发生故障，汽泵不能立即投运，则势必造成锅炉给水中断，从而耽误启机节点。因此，掌握百万机组无电泵启动的方式及特点，降低启动能耗，实现机组的快速、安全、经济启动，在能源日益匮乏、环境逐渐恶化的今天显得尤为重要。
2 无电泵启动方式的给水控制策略
(1) 机组冷态启动时，不再启动电泵上水，而是启动汽泵前置泵(扬程为172.49mH2O)向锅炉上水，利用给水旁路调节阀控制上水速度
(2) 锅炉冷态清洗时，前置泵无法满足锅炉大流量冲洗的要求，仍然不启动电泵，直接利用辅汽冲转第一台小机,利用低速暖机的机会（800rpm）进行冷态冲洗
(3) 锅炉起压后，利用给泵汽轮机中速暖机的机会（1800rpm）进一步提高给水压力，利用给水旁路调节阀来调整给水量，以满足锅炉供水的需要
(4) 贮水箱压力上升至1Mpa以上，将第一台给水泵冲转至2850rpm，由于给水泵已度过临界转速区，可以投入遥控，由DCS控制给泵转速。此后，由给泵转速和给水旁路调节阀共同调节给水流量及给水压力，以满足锅炉升温升压的要求
3、无电泵启动方式的节能效果
我们可以通过对比电泵与汽泵在出力相同（即相同给水流量和泵出口压力）的情况下，单位时间内所消耗的能量（即功率）来衡量两种启动方式的能耗大小，从而得出两种启动方式在能耗上的优劣。
3.1 能耗对比方法的介绍
(1) 电泵启动方式的能耗:设电泵流量为q时，其电动机电流为I，电压为U，功率因数为COSφ，此种方式的能耗为E
如果K<1,则说明汽泵启动方式较经济，如果K>1, 则说明电泵启动方式较经济。
3.2 两种启动方式实际能耗计算
下面选取我厂电泵及汽泵实际运行中记录的两组数据来进行计算
3.2.1 工况一
电动给水泵：流量556t/h给水泵压力8.1Mpa电泵电机电流261 A，电压6.2KV，功率因数 COS φ为0.92 。
汽动动给水泵：流量563t/h给水泵压力8.18Mpa（与电泵接近），汽泵进汽压力0.476Mpa，进汽温度282℃，排汽压力0.006 Mpa，温度83℃，蒸汽流量为21.7 t/h (换算为 6.03 kg/s)
查水蒸气的焓熵图得出h1=3027.02KJ/Kg, h2=2655.17KJ/Kg 。
将以上数据代入公式四得 K=0.874
则可以得出结论，在此工况下选择汽泵运行可以比电泵运行节约12.6%的能量。
4 无电泵启动方式运行中的难点及注意事项
4.1 辅汽压力的选择
4.1.1 存在的问题
辅汽在自身参数调节方面手段有限，使用辅汽冲转一台小机并使机组带上一定负荷，会使辅汽用量大幅度增加。若辅汽压力不足，辅助蒸汽温度过低时，首先会造成冲转蒸汽的过热度裕度不足，以至于给水泵汽轮机末级蒸汽湿度过大，这会对高速旋转的给水泵汽轮机末级叶片造成很大伤害，严重时会危及机组的安全运行；其次会造成除氧器加热用汽压力下降，引起给水温度降低。若辅汽压力偏高于给泵设计的进汽压力，又有可能会造成相关法兰漏汽、管道损坏。因此，能够提供合适的辅汽压力是选择无电泵启动方式的前提条件。
4.1.2 运行调整方式
上表2为2014年3月4日#5炉启动时，辅汽带#51汽泵时的各项参数。由于当时邻机未运行，辅汽来自本厂二期辅汽母管（300MW机组），因此辅汽压力偏低，但从低调阀的开度可以看出，辅汽压力在0.5Mpa左右时冲转一台给水泵，汽泵转速升至2850rpm后，低调阀开度仅为24.8%，还有较大的裕度，且汽泵各项参数良好。
综上所述，选择合适的辅汽压力对于无电泵启动方式至关重要，对于1000MW机组，辅汽压力选择在0.5Mpa-0.8Mpa之间既能满足锅炉上水的要求，又能使辅汽参数不偏离给泵汽轮机低压进汽压力设计值（0.8Mpa）过多。
4.2 汽泵转速的选择
4.2.1 存在的问题
锅炉上水完成后给水旁路调节阀后静压达到0.35Mpa，进入冷态水冲洗阶段，汽泵前置泵出力不能满足冷态大流量水冲洗需求，必须使用汽泵向锅炉供水。而汽泵出口压头较高，且在2850rpm转速以下无法线性调节，有可能造成给水旁路调节阀前后压差过大导致阀芯汽蚀。为保证给水旁路调节阀的安全运行，该阀前后压差应符合下表3的规定。
由于小机受临界转速范围的影响，可调转速范围被限制在 2850r/min 以上，此时汽泵出水压力达到 13.2 MPa 以上。从表3可以看出，当阀后压力为 0.35 MPa 时，阀前压力限值为 4.5MPa。若汽泵仍采用原设计的2850r/min运行转速向锅炉供水，将造成给水旁路调节阀阀芯严重汽蚀。因此，在锅炉冷态清洗、热态清洗及升温升压阶段，给水旁路调节阀后压力较低的情况下，必须降低给水泵的运行转速。在锅炉启动初期，给水泵转速的选择是锅炉启动成败的关键。
4.2.2 运行调整方式
在锅炉冷态清洗阶段及热态清洗初期，由小机电液控制系统控制汽泵转速在800rpm定速运行，由给水旁路调节阀控制给水流量。由表2可知，此时给泵出口压力为3.0Mpa左右。
（2）锅炉起压后，利用给泵汽轮机中速暖机的机会（1800rpm）进一步提高给水压力，利用给水旁路调节阀来调整给水量，以满足锅炉供水的需要。由表2可知，此时给泵出口压力为6.5Mpa左右。
（3）贮水箱压力上升至1Mpa后，将第一台给水泵冲转至2850rpm。由表2可知，此时给泵出口压力为13.2Mpa左右。
这种运行方式的选择，可以保证给水旁路调节阀前后压差值在允许汽蚀压差范围内。汽泵在规定的转速范围运行时，既可避开小机临界转速区域，又可确保给水旁路调节阀不被汽蚀，保证了设备的安全运行，使启机节点得以顺利推进。
4.3 给水系统逻辑优化
4.3.1 存在的问题
无电泵方式，需要在锅炉点火前冲转一台小汽轮机，但锅炉点火前MFT信号仍然在，这将导致小汽轮机无法挂闸。
同时，在锅炉点火之后，机组经常会因电气保护、试验、汽机走步不畅等原因触发MFT，逻辑显示锅炉MFT将触发两台汽动给水泵跳闸。这就会产生以下三个问题：
（1）汽泵频繁联跳，会对小汽轮机造成一定的冲击
（2）汽泵重新冲转需要一定的时间，将会耽误启机节点
（3）锅炉升压之后，若发生MFT触发高旁快开，汽泵同时跳闸将导致高旁减温水中断，使高旁阀后温度超限。
4.3.2 逻辑优化
MFT联跳两台小机的保护，是为了防止锅炉在高负荷情况下发生MFT后，大量的冷水进入锅炉，造成锅炉水冷壁承受过大的热应力而发生变形甚至爆管。因此，在锅炉启动初期，设置该保护并不是必要的。
因此，若锅炉采用无电泵方式启动，汽动给水泵冲转前，需经总工程师批准强制两点逻辑：
（1）解除MFT联跳两台小机的保护，在汽轮机冲转至3000rpm之后复位
（2）强制MFT信号，汽轮机冲转之后复位。
4.4 小机排汽温度的控制
由上表4数据可知，小机在较低转速运行时排汽温度较高，实际运行中1800rpm时，排汽温度达到86℃。这是因为转速低时进入小机的蒸汽流量很小，不易带走排汽区鼓风摩擦产生的热量。小机排汽温度高将对小机末级叶片造成损害，严重影响小机的安全稳定运行。
因此，在小机冲转前应严格控制冲转参数在规定的范围内，确保给水泵汽轮机的后缸减温喷水工作正常。冲转后应尽量缩短小机低转速运行的时间，及时投用排汽减温水，当排汽温度持续升高时必须增大小机进汽流量。可采取适当加大汽泵出水流量或提升小机转速的方法，将小机排汽温度尽量控制在 90℃以下。运行中，一旦参数超限，要果断停止小机冲转，避免设备损坏。
5 结束语
无电泵启动方式在1000MW超超临界机组的运用是充分挖掘设备潜力，不断提升运行水平的体现。其节能降耗方面的优势已明显展露，但对设备可靠性及运行操作水平也提出了一定的挑战。目前，对于无电泵启动过程中的给水控制，总结出了一套完整的运行经验。这项技术的掌握削弱了机组启动初期对电泵的依赖，不仅增强了机组启动的灵活性，丰富了机组的启动方式，还减少了启机过程中下网电量的消耗，提高了机组启动的经济性。在今后的机组设计中，若取消电动给水泵系统，可减少建设投资近3000万元，同时可缩短机组建设周期及机组启动的时间，具有较大的推广意义。
参考文献：
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[2] 徐生荣. 工程热力学[M].南京：东南大学出版社,2004.
[3] 武云鹏.1000MW机组纯汽泵启动的节能分析和给水系统改进方案[A].浙江：华能玉环电厂.
论文作者:单龙辉
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/8
标签：锅炉论文; 压力论文; 电泵论文; 机组论文; 转速论文; 方式论文; 旁路论文; 《电力设备》2016年第17期论文;