摘要：进口350MW机组给水系统正式投方以后，在给水调节和给水泵汽轮机配汽机构等相关方面，还存在一些需要解决的问题，机组设计在启动和停止期间，锅炉始终利用电泵上水的方式进行上水。这样不但厂用电的消耗比较大，也很强地依赖电泵，电泵一旦出现故障，给水就会中断，启动350MW机组也会被中止，机组如果停运，锅炉就有可能出现干烧的现象。将上水的方式有效地进行改变，利用汽泵代替电泵来对锅炉的上水进行控制，既能够使启动和停止的能耗有效地降低，又能够将设备的安全性和可靠性得以提升[1]。该文对深度优化锅炉上水的方式和改造进口350MW机组给水系统进行了研究和分析。
关键词：进口350MW机组；给水系统改造；锅炉上水方式；优化
引言
对进口350MW机组计划的检修机会有效地进行利用，改造给水的调节系统，将除氧器静压上水和注水泵上水以及汽动给水泵组上水等相关方式有效地进行应该，针对于传统的单一电泵上水方式改变成多种上水的方式，既能够将有力的条件创造出来，又能够将科学的理论依据进行提供。有效改造给水系统，能够将设备运行的灵活性和安全性得以有效地提升，电动给水泵利用汽动给水泵来对锅炉上水进行控制，能够使机组的经济性得以有效地提升[2]。
一、进口350MW机组给水系统的设计和运行
某电力有限公司一期的汽轮发电机组6台机组，由西门子进行供货，该汽轮发电机组容量设计为350MW，为单轴、一次中间再热、亚临界、全氢冷发、双缸双排汽以及反动凝汽式的发电机组。1号机组2001年1月15日投产发电，6号机组2002年7月27日投产发电。
将50%容量电泵1台及50%容量汽泵2台配置给6台机组。电泵和汽泵都是由KSB公司的生产的，型号：CHTC5/5，是水平多级筒体式的离心泵。汽动给水泵汽轮机，冲动凝汽式，单缸，型号与电泵相同。KSB公司制造的电泵液力偶合器。
1.1设计汽动给水泵汽轮机
设计汽动给水泵汽轮机，有两个互相独立的配汽机构：高压和低压，由高压调门和高压主汽门构成高压配汽机构；由低压调门和低压主汽门构成低压配汽机构，低压调门一共有8个门头。冷再就是高压汽源，主机的5段抽汽为低压汽源。在高压汽机构的作用下，冷再蒸汽进入到汽动给水泵汽轮机本体的底部高压喷嘴，致使汽动给水泵汽轮机做功的过程得以有效地实现，在低压配汽机构的作用下，主机5段抽汽进入汽动给水泵汽轮机本体上部的低压喷嘴，致使汽动给水泵汽轮机做功的过程得以效地实现[3]。
汽动给水泵汽轮机利用内切换的方式，将无扰切换得以有效地实现，也就是汽动给水泵汽轮机在正常运行时，利用主机5段来抽汽进行供汽，主机5段抽汽欠缺，低压调门开度超过55%时，开启高压调门，高压蒸汽对调节进行参与。
此外，调试用汽源为辅汽，由各机组5段抽汽对辅汽汽源进行供汽，并通过冷再抽汽作为辅汽汽源的备用汽源。
1.2设计给水调节
1-6号机组，在电泵的出口，都将30%给水调节阀调置了，机组启动一直到电泵运行的时候，其一，利用液力偶合器，将电泵无级变速调节的给水压力和流量得以有效地实现，来对锅炉汽包水位进行控制；其二，对于给水压力和流量，给水调节阀需要参与[4]。
汽动给水泵汽轮机在升速和冲转以及并网以后，就会带有负荷，由于电泵具有50%的容量，将负荷能够带到180MW，在这一过程中，仍然是通过电泵的运行，来对锅炉汽包的水位进行调节。
350MW机组的负荷在不断地增加，给水量就会不断加大，350MW机组的负荷＞150MW时，对于小汽轮轮机的驱动用汽要求，主机5段的温度和抽汽压力已经能够满足，这时对汽动给水泵汽轮机进行冲转暖机，汽动给水泵汽轮机的转速每分钟超过3950rpm,便可以进行遥控，这时可以利用并泵进行操作，电泵利用汽泵来代替，对给水进行调节，增加给水流量和提升压力，通过开汽动给水泵汽轮机的调门，来实现进汽量的增加，也就是给水量能够直接通过对汽动给水泵汽轮机转速的有效调节来实现[5]。
控制350MW机组协调时，也要控制给水的流量和主汽轮机的转速以及汽包的水位。
1.3给水系统运行的情况
很长时间以来，6台机组在启动和停止的期间，锅炉上水始终采用的电泵上水的方式进行上水。机组冷态进行启动时，从启动电泵到负荷150MW，也就是汽动泵开启时，需要利用10个小时以上，将大量厂用电消耗掉了，提升了厂用电率。启动汽泵时，汽动给水泵汽轮机从启动到出力至少需要40分钟以上。所以，350MW机组在150MW以前，电泵若极故障发生，如果不能将汽泵立即投运，就会中断锅炉给水，机组启动也会被迫中止。350MW机组正常停机或者机组跳闸，由于电泵故障，锅炉MFT不能够正常地进行启动，或者电泵由于故障的检修，而无法进行启动，锅炉给水中断也同样会出现，从而降低了设备的可靠性[6]。
2016年7月3日，由于再热器温的异常升高，3号机组锅炉MFT的03号启备变正这时正在检修，经过很大的努力，电泵还是启动不了，导致给水中断，锅炉的炉管也超出温度。此时，由于断水，6号高加由于汽侧的温度比较高，又没有水对水侧进行冷却，管子受热后开始膨胀，在管子里面上次封堵的子弹头，在紧力释放的作用下，被弹了出来，造成泄漏，被迫调停机组三天，进行消缺。
所以，从机组设备安全性和运行经济性进行考虑，应该优化350MW机组启动和停止锅炉上水的方式，从而使给水泵的运行方式既经济安全，又科学合理。
汽动给水泵汽轮机正常运行时，由5抽将汽源进行供给，5抽汽源如果不足时，应该由冷再蒸汽对设计进行补充。只是在调试和停机时使用辅汽汽源，350MW机组正式投产以后，汽动给水泵汽轮机供汽总门和辅汽都一直关闭。350MW机组在实际运行的过程中，使用冷再蒸汽的效果不佳，蒸汽流量欠缺等相关的问题还存在。
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投产3号机组的初期，机组的负荷达到350MW，因为在汽动给水泵汽轮机中，阀瓣脱落导致5抽供汽动给水泵汽轮机的汽源基本中断了，低压的调门全部打开以后，高压调门全开并且参与调节以后，负荷下跌到300MW以下，汽动给水泵汽轮机高压端轴封往外漏气很严重，有奇怪的响声。过了机组的晚峰以后，迫使3号机停运消缺。
所以，实际运行中汽动给水泵汽轮机只具有一路5抽汽源，应该改造小机进汽汽源，从而将汽动给水泵汽轮机运行的安全性和灵活性得以有效地提升。
二、分析给水系统存在的有关问题
因为汽动给水泵汽轮机设计的高压喷嘴通流容积有些偏小，高压喷嘴中，冷再蒸汽进入后做功能力欠缺，导致汽动给水泵汽轮机没有办法带额定进行出力，此外，设计汽动给水泵汽轮机轴封的结构也不合理，高压轴封的级数相对偏少，汽动给水泵汽轮机有高压主蒸汽进入以后，严重外漏，导致冷再蒸汽无法正常地进行工作。
汽动给水泵汽轮机转速每分钟达到3950r，才能够进行投自动摇控，所以，启动机组的阶段，通过给泵出口的再循环门开度和对PINCH阀开度进行调节，来对给水压力和流量的困难进行有效地调整，这样增加了节流损失，增大汽动给水泵汽轮机的汽耗，且控制锅炉汽包水位的能力比较差。
三、改造给水泵汽轮机的系统
3.1改造辅汽和汽动给水泵汽轮机的供汽逻辑
在原设计机组中，辅汽有一路汽动给水泵汽轮机进行调试和备用的汽源，结合有关的规范，在机组额定的负荷下，汽动给水泵汽轮机的蒸汽汽源可增加自动切换功能，在辅汽汽源压力正常的情况下可自动切换至辅汽。
设计辅助蒸汽压力为0.8~1.2MPa，温度设计为280oC，如果利用辅汽对汽动给水泵汽轮机进行冲动，为了将辅汽到汽动给水泵汽轮机供汽蒸汽品质进行有效地提升，应该将辅汽的温度尽可能提升，不用投冷再至辅汽的供汽，辅汽温度在喷水减温的作用下，能够达到280oC。
3.2改进PINCH阀控制逻辑
启动初期，并不需要投减温水，可保持PINCH阀全开，在锅炉建立压力到冲转的过程中，可一直保持给水母管压力高于低过压力2MPa,因此可保证喷水减温有足够的喷水压力，仍可保持PINCH阀全开。在正常运行时，在保证喷水压力的情况下尽可能开大PINCH阀。现在PINCH控制逻辑给水母管压力和低过入口压力差值为一变量，180MW负荷时为4MPa，315MW以上时为1.5MPa，中间负荷时为负荷的线性关系，可改造为定值，保持为1.5MPa。
四、优化锅炉上水方式方案的相关措施
其一，除氧器静压上水。温态或者冷态启动350MW机组时，水泵利用除氧器充压来代替，给锅炉上水，又称作“除氧器静压上水”。
其二，注水泵上水。温态或者冷态启动350MW机组时，凝组水泵应该由凝结水输送泵代替，来给除氧器上水，一直到锅炉在点火以前，凝汽器抽真空时，将凝结水泵进行启动。
其三，汽动给水泵组上水。给水前置泵可改造为电动与汽动自动切换，温态或者冷态启动350MW机组时，静压在汽包起压时上水比较困难，可以将汽泵前置泵启动，上水压头增加。因为汽泵前置泵扬程比较低，升压汽包到0.6MPa时，针对于锅炉给水压力需求，汽泵前置泵已经很难进行满足。这时可以有效运用辅汽汽源对汽动给水泵汽轮机进行冲动，汽动启动给水泵，给锅炉进行上水。上升负荷到150MW时，可以切换汽动给水泵汽轮机的汽源，也就是从辅汽连汽源向主机5段抽汽进行切换，一直到机组带的负荷满为止。
热态或者极热态机组启动，以及机组停运时，可以将辅汽汽源冲动的汽动给水泵汽轮机和锅炉余汽直接进行利用，将汽动给水泵启动给锅炉上水，一直上升负荷为150MW和机组停止运行时，切换汽动给水泵汽轮机的汽源。
五、结语
综上所述，350MW机组启动和停止阶段，锅炉传统上水的方式，是利用电泵直接上水，不但厂用电的消耗比较大，也很大程度地依赖电泵，电泵一旦出现故障，给水就会中断，启动350MW机组也会被迫中止，机组如果停运，锅炉就有可能出现干烧的现象。若将上水的方式有效地进行改变，将电泵利用汽泵代替来对锅炉的上水进行控制，既能够使启动和停止的能耗有效地降低，又能够将设备的安全性和可靠性得以提升。有效改造机组的给水系统以后，不但将汽动给水泵汽轮机的安全运行得以提升，给优化锅炉上水的方式也创造了良好的条件，无论对于厂用电的节约，还是机组经济性的提升，都非常有利。
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作者简介：
郭云峰，男，汉族，助理工程师，本科学历，研究方向：锅炉给水优化
论文作者:郭云峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/7
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