摘要：以大唐太原第二热电厂10号机组为例介绍了300MW机组给水泵耦合器温度高跳泵保护热控策略。
关键字：给水泵；耦合器；温度
一、问题的提出
发电厂汽轮机的发电动力主要是由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电。而锅炉产生的过热蒸汽则是由给水泵升压后注入锅炉内部的凝结水。给水泵将除氧器水箱中的主凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热后，输送到锅炉的省煤器入口，作为锅炉的给水。此外，给水系统还向锅炉再热器的减温器、过热器的一、二级减温器以及汽轮机高压旁路装置的减温器提供减温水，用以调节上述设备出口的蒸汽温度。给水系统的最初注水来自凝结水系统。
因此，如果给水泵不能正常运行，那么锅炉就会失去给水，导致汽轮机失去高温高压蒸汽动力，同时减温器将失去冷却水，过热器温度也无法进行正常调整，最终汽轮机将无法正常发电。而给水泵耦合器正是调整给水流量的重要设备，因此保证给水泵耦合器的正常运行才能保障机组的安全稳定运行。
二、给水泵概况
我厂300MW机组配备三台电动给水泵。给水泵系统由前置泵、电机、耦合器及给水泵组成。前置泵的作用是将给水初步加压，加压后的凝结水流入给水泵入口，经给水泵再次加压后注入锅炉中。机组启动正常运行后两台给水泵运行，第三台给水泵做备用运行。当运行两台给水泵出现故障不能保障正常给水流量时第三台给水泵将联锁启动，以此保障机组的安全稳定运行。
给水泵结构原理简图
如上图所示，电机带动前置泵运转，将凝结水初步升压后，凝结水流向给水泵；同时电机带动耦合器运转，耦合器通过轴承带动给水泵运转，将凝结水再次升压后注入锅炉。
三、给水泵耦合器原理介绍
液力耦合器主要由泵轮、涡轮和旋转外套及勺管组成。泵轮和涡轮都是具有直向径叶片的工作轮，泵轮与主动轴固定连接，涡轮与从动轮固定连接；主动轮、从动轮分别与电动机、泵相连接；泵轮与涡轮无固定部件联系，为相对布置且两者端面保持一定的间隙。泵轮、涡轮之间共同形成圆形的空腔成为工作腔。若在工作腔内充以油等工作介质，则当主动轴带着泵轮高速旋转时，泵轮上的叶片驱动工作油高速旋转，高速旋转的高速油在惯性离心力的作用下，被甩到泵轮的外圆周侧，形成高速油流，冲人涡轮的进口径向流道，沿着径向流道，工作油的动力矩推动涡轮旋转，在涡轮的出口处又以径向相对速度和涡轮出口速度的合成速度进入泵轮的入口径向流道，重新在泵轮中获取能量，周而复始，泵轮将原动机的机械能转为工作油的动能和压力势能，进入涡轮的工作油将机械能又转换为输出轴的机械能传给泵，从而实现了电动机轴功率的柔性传递。
液力耦合器的转速是靠控制泵轮与涡轮的叶片腔室内工作油量的多少来调节的。如果泵轮以固定转速旋转，工作油量越多，传递的转矩就越大；如果主动轴的转矩不变。那么工作油量越多，涡轮的转速也越大。因此可以通过改变腔室内工作油量的多少来调节涡轮的转速，以适应负载的需要。油量的多少可由勺管来控制，勺管升高，回油量增多，腔室内油量减少，涡轮转速下降；反之，涡轮转速升高。所以，液力耦合器是在电动机转速不变的情况下来改变其输出轴转速的。
给水泵耦合器结构原理图
四、耦合器温度高保护简述
耦合器内部油温过高，使油液粘度下降，泄漏量增加，降低了容积效率。由于有的粘度降低，润滑等移动部位的油膜变薄和被切破，摩擦阻力增大，导致磨损加剧，系统发热，温度升高。其次，油温过高，使油液高温氧化后，产生胶质和沥青等杂质，堵塞油压原件中的小孔和缝隙。导致压力阀调压失灵，流量阀流量不稳定和方向阀卡死不换向，金属管路伸长或变弯，甚至破裂等诸多故障。另外，油温过高还会引起热变形，使热膨胀系数不同的相对运动零部件之间的间隙变小，甚至卡死，失去工作能力。再有，油温过高会使橡胶密封件产生软化、膨胀和硬化等变形，降低了他的使用寿命，丧失密封性能，造成泄露，泄露又会进一步发热促进油温升高。最后油温升高，油的空气分离降低，油中溶解空气溢出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。
因此，只有保证耦合器油温在允许范围内，给水泵耦合器才能正常工作，进而给水泵才能正常运行，机组方可稳定运行。
机组运行过程中，运行人员有很多参数需要监视，为了防止意外的发生，机组设置了给水泵耦合器温度高跳泵保护，如下图所示，当耦合器温度升高到限定值后，同时检测到温度测点为正常显示，逻则辑判断耦合器温度高，进而将给水泵跳闸，同时联锁启动备用给水泵，既对故障给水泵进行了保护，又能保证机组的安全稳定运行。
五、跳闸逻辑功能码介绍（ABB功能码为例）
1、功能码：高／低比较器
本功能块有两个输出。当输入大于或等于高限时，输出N等于逻辑l。当输入小于或等于低限时，输出N＋1等于逻辑l。若输入的值在两个限值之间，则两个输出都为逻辑0。
2、功能码：检验质量
检验质量块能够检查1个输入点的质量。如果所有要检测的点为好质量，则输出逻辑1，若有一个输入的测试点是坏质量，则输出为逻辑0。
3、功能码：与（2输入）
用来实现逻辑“与”功能，只有全部输入都是逻辑1时，输出是逻辑1。
耦合器温度高跳给水泵保护逻辑
六、结论
300MW机组给水泵耦合器温度信号是机组给水流量供给中的重要一环。DCS系统联锁保护涉及的温度高输出由两个条件同时输出共同作用。其中一个为耦合器温度测点显示正常，另外一个则是温度超过限值，只有两个条件同时满足，则立刻触发给水泵保护并将其解列。
参考文献：
[1]300MW火力发电机组教材（汽轮机设备及其系统）中国电力出版社
论文作者:刘建武
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：耦合器论文; 给水泵论文; 涡轮论文; 机组论文; 温度论文; 凝结水论文; 工作论文; 《电力设备》2018年第32期论文;