深圳妈湾电力有限公司 广东深圳 518000
摘要：妈湾电厂6x300MW采用N300-16.7/537/537型亚临界、中间再热、双缸双排汽单轴反动凝汽式汽轮机，在一次循环水泵紧急消缺的隔离过程中，单台机组两台循环水泵全停，循环冷却水完全由临机供水。本文从其可行性、方案准备到实际操作的全过程进行分析。该操作在煤电企业生产形势严峻的背景下，创新思路，充分利用设备条件，敢于承担压力，在反复评估风险，保障安全的前提下，不停机处理重要辅机缺陷，为企业创造效益的同时，也提高了整体的生产技术水平。
关键词：循环水泵 真空 工作特性 凝汽器
凝汽器真空对汽轮机正常运行起着非常重要的作用。真空下降会使汽轮机的汽耗和最后几级叶片的反动度增加、轴向推力增大，随着排汽温度升高会引起汽轮机转子旋转中心漂移而产生振动,甚至引起汽缸变形及动静间隙增大。凝汽器真空低常用来直接动作汽轮机跳闸以保护主机不受损坏，而对真空影响最大的一大因素就是循环水量，妈湾电厂在投产初期，两台循泵全停直接触发保护跳闸汽轮机，后根据循环水系统的运行方式不同，实际两台循环水泵全停短时间并不足以直接导致主机真空低，因此取消了该保护，保留真空低直接触发保护跳闸汽轮机。经通流改造后，主机转子整体采用阿尔斯通的方案后，真空保护值也由-75Kpa提高至-83.5Kpa。
妈湾电厂6x300MW采用N300-16.7/537/537型亚临界、中间再热、双缸双排汽单轴反动凝汽式汽轮机，凝汽器冷却水采用海水开式循环，海水由两台循环水泵提供循环动力。二期#3和#4机组共4台循环水泵出口通过联络母管联结，根据不同的运行方式通过联络母管的两个电动门控制通过联络母管的通水量。
一、可行性分析
1、设备参数：
（1）凝汽器型号：哈尔滨汽轮机厂Ｎ—17400—1型，凝汽器冷却面积：17400M2，冷却水温度：24.5℃ ，最高：34℃，冷却水流量：36500t/h，水室工作压力：0.245MPa，冷却水流程：2，汽侧压力：0.00589MPa，冷却管材质：钛管，冷却管直径：Φ25/24， Φ25/23.6，冷却管内水速：2.23m/s，冷却管总根数：20100，汽轮机排汽量：527t/h。
（2）循环水泵的型式：722A-175 立式斜流泵，转速370rpm，流量22320m?/h，杨程20mH2O。
2、凝汽器变工况下的工作特性
排汽离开低压缸之后进入凝汽器壳侧，凝汽器管内流入由循环水泵提供的循环水作为冷却工质，将排汽凝结成水。由于蒸汽凝结成水时，体积骤然缩小，这就在凝汽器内形成高度真空。为保持所形成的真空，则需用抽气设备将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结空气在凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升高。
根据传热学理论，假定不考虑凝汽器与外界大气之间的换热，则排汽凝结时放出的热量等于冷却水带走的热量，其热平衡方程式为
紧急消缺的背景：#3和#4机组循泵运行方式为3B、4B循环水泵工频运行，4A循环水泵变频方式运行；3A循环水泵大修。#3、4机循环水采用母管制供水（循环水母管联络门A、B全开）。因3A循泵大修，3B循泵盘根漏水严重，且有不断恶化的趋势，尽早停3B循泵紧急消缺是这次的主要目的，因此在3A和3B循泵全部停运的情况下，如何安全稳定的维持机组运行也就成为这次操作的难点。
其危险点主要有：（1）停止3B循环水泵瞬间循环水倒流导致循环水供应量不足，凝汽器真空快速下降触发低真空保护动作（负荷20%以下，真空-91KPa报警，-88KPa手动脱扣；负荷20%以上，-86KPa报警，-83.5KPa自动脱扣。-87KPa备用真空泵联启。）。
（2）3B循环水泵出口蝶阀25%信号来、3B循环水泵停止，蝶阀卡涩，从而迅速降低#3和#4机组冷却水流量，直接影响两台机组的安全运行。
根据循泵的额定参数可知，4A和4B两台循泵运行时，出口总流量为44640m?/h, 实际循泵出口管径1800mm，联络母管管径1600mm，由#4机组供#3机组的冷却水流量应大于18700m?/h，实际进入凝汽器的冷却水入口温度为28℃，考察 =18700m?/h的特性曲线，以凝汽器压力为15Kpa（对应真空约为-85KPa）为控制目标，冷却水入口温度 =25℃时，凝汽器的热负荷约700t/h，冷却水入口温度 =30℃时，凝汽器的热负荷约600t/h，由此可以推算，在实际操作中，控制凝汽器的热负荷小于600t/h是安全的。
因此在3A和3B循泵都停运的情况下，4A和4B工频运行，通过全开联络母管向#3机组凝汽器供冷却水，维持#3机组负荷小于150MW，#4机组负荷小于180MW是安全的，可保证两台机组真空均高于-85Kpa。
二、保障措施及实施方案
1、汽机检修做好准备，控制检修工作在1小时内完成。
2、确认无“两台循环水泵全停保护”；确保循环水母管联络门远方开关好用、凝汽器出口蝶阀远方操作（含中间停止）好用。
3、保证3B循环水泵出口蝶阀开关正常无卡涩。
4、做好特殊运行方式下循环水泵跳闸应急处理预想（低于20%额定负荷凝汽器真空低于-88KPa立即手动脱扣汽轮机）。
5、#3机组负荷减至100MW（启动备用真空泵、倒换厂用电、投入气枪稳燃、根据环保参数需要及凝汽器真空适当增减负荷）、#4机组负荷减至150MW（启动备用真空泵、倒换厂用电、投入气枪稳燃、根据环保参数需要及凝汽器真空适当增减负荷）。
6、根据实际情况关小#3、4机凝汽器出口蝶阀至预节流位置（参考值40-45%）。
7、3B循环水泵停运正常，调整机组各参数稳定。立即做好3B循环水泵循环水泵检修措施，开工紧急消缺（异常情况下可立即关闭#3机凝汽器出口蝶阀，必要时紧急关闭循环水母管联络门至20%）。
8、3B循环水泵停止过程中出现蝶阀25%以上卡涩，恢复3B循环水泵运行，待异常处理好后再执行此方案；出现蝶阀25%以上卡涩且循泵已停止，循环水泵未倒转或倒转不严重立即就地启动一次，待异常处理好后再执行此方案。
三、操作过程
在实际操作过程中，为增加安全裕度，提高操作安全性，实际控制机组负荷#3机组减负荷至100MW（对应蒸汽量小于350t/h），#4机组减负荷至150MW（对应蒸汽量小于500t/h），两台机组均保持两台真空泵运行，循环水联络母管两个电动门均保持100%全开。部分参数见下表：
从操作结果看，实际#3和#4机组凝汽器真空在操作前后变化幅度都不大，#3机组变化幅度为1KPa，#4机组为0.1Kpa，安全可控，且因广东沿海海水温度28℃在不同的季节也有下降的空间。
结束语
这次成功在线停运单台机组的两台循泵，完全通过联络母管供水的运行方式提高机组运行的灵活性，为类似操作提供了参考，通过对凝汽器变工况特性曲线的考察分析，对凝汽器的运行特性掌握更加准确。
参考文献:
[1].吴季兰.《汽轮机设备及系统》.中国电力出版社
[2].金国华.《深圳妈湾电厂2x300MW机组培训教材之三汽轮机部分》
[3].纪昌宏等.《汽轮机运行及事故处理》.化学工业出版社
[4].刘爱忠.《300MW火电机组培训丛书汽轮机设备及运行》.中国电力出版社
论文作者:郑向阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/23
标签：凝汽器论文; 机组论文; 水泵论文; 汽轮机论文; 冷却水论文; 真空论文; 负荷论文; 《防护工程》2018年第1期论文;