陳仲淵，樊印龍，張 寶，余紹宋

（1.浙能樂清發(fā)電有限責任公司，浙江 樂清 325609；2.浙江省電力試驗研究院，杭州 310014）

汽動給水泵汽源切換方式的改進與實踐

陳仲淵1，樊印龍2，張 寶2，余紹宋1

（1.浙能樂清發(fā)電有限責任公司，浙江 樂清 325609；2.浙江省電力試驗研究院，杭州 310014）

介紹了給水泵汽輪機典型的汽源配置情況，指出其中存在的問題，對目前高壓汽源的控制方法進行了改進，并進行了汽源切換試驗以及快速減負荷（RB）試驗，試驗結果表明這一改進措施是有效的，能夠提高給水系統運行的可靠性。

汽動給水泵；配汽曲線；汽源切換；高壓調節(jié)汽門

隨著熱力發(fā)電廠單機容量的增加，給水系統的配置被逐步優(yōu)化，目前國內600 MW等級機組，給水系統配置一般為2臺汽動給水泵（簡稱汽泵）加1臺電動給水泵（簡稱電泵）。為節(jié)約能源，許多發(fā)電廠都嘗試過單純使用汽泵實現機組安全啟停的方式，積累了豐富的經驗[1-3]，但也出現了以下2個問題：在一臺汽泵跳閘的情況下，另一臺汽泵響應不及時；一臺汽泵正常低壓汽源失去時，備用汽源投用時擾動過大或根本就無法投用。這2種情況都會直接威脅到機組的安全穩(wěn)定運行，因此，改進汽泵汽源切換方式很有必要。

1 給水泵汽輪機汽源配置

給水泵汽輪機（簡稱小機）典型汽源配置方式一般有3路：來自冷段再熱蒸汽或主蒸汽的高壓汽源，來自四段抽汽（簡稱四抽）的低壓汽源及來自輔助蒸汽的調試汽源。輔助蒸汽汽源 可滿足1臺給水泵汽輪機調試用汽需要，經過改進也可使機組帶一定負荷，從而實現機組無電泵啟停[4]，而高壓汽源在機組低負荷或給水泵高出力時投入使用。

輔助汽源與低壓汽源均通過低壓調節(jié)汽門實現汽泵轉速調節(jié)，兩者一般較容易切換，將輔助汽源作為低壓汽源的備用汽源，可應對低壓汽源突然失去的異常工況。但由于輔助汽源一般設計容量較小，不能滿足給水泵大出力的要求，輔助汽源有固定的用戶，汽泵用汽量突然增加時，會對這些用戶產生不利的影響。另外，輔助汽源常熱備用也會因不間斷暖管而增加疏水損失，因此輔助汽源常熱備用這種方式很少使用。

高壓汽源設計為低壓汽源的后備或補充汽源，使用單獨的高壓調節(jié)汽門來調節(jié)小機的轉速。圖1是某600 MW超臨界機組小機高、低壓汽源的配汽曲線。在總流量指令作用下，高壓調節(jié)汽門的開度與低壓調節(jié)汽門開度相關，這種方式可以保證高、低壓汽源的平穩(wěn)過渡，但在諸如除氧器保護動作等事故工況下，高壓汽源的響應速度就不能滿足需求。

圖1 某小機高、低壓汽源配汽曲線

2 高、低壓汽源的切換試驗

為了驗證圖1配汽方式下汽泵高壓汽源在突發(fā)工況下的可靠性，對某600 MW超臨界機組小機進行了高、低壓汽源切換試驗。試驗在汽泵B上進行，試驗時小機B出系、小機B轉速指令和轉速都維持3 500 r/min。主要試驗過程如下：就地手動關閉四抽到小機B電動閥，從全開到10%開度過程中，低壓調節(jié)汽門前壓力保持0.57 MPa不變，隨后將其開度從10%直接關到0，小機B轉速持續(xù)下降到457 r/min，低壓調節(jié)汽門開度逐漸增加，到70%開度時高壓調節(jié)汽門開始開啟，小機B轉速隨即上升，最高到4 011 r/min，隨后轉速回落，經多次波動后基本穩(wěn)定在3 500 r/min；以每次5%開度的增幅就地手動開大四抽到小機B電動閥，高、低壓調節(jié)汽門開度關小，此過程中小機B轉速最高到4 615 r/min，在四抽到小機B電動閥全開后，高壓調節(jié)汽門全關，低壓調節(jié)汽門恢復到以前開度，小機B轉速穩(wěn)定在3 500 r/min，切換試驗過程結束。圖2是試驗過程中主要數據變化趨勢。

可以看出，按圖1配汽方式進行小機汽源切換存在以下問題：

（1）低壓汽源快速失去時，小機高、低壓調節(jié)汽門的響應速度偏慢，轉速下降過多。

（2）隨著高壓調節(jié)汽門的開啟，轉速上升過快，超調量較大，振蕩次數偏多，調整時間偏長。

（3）低壓汽源快速恢復時，高、低壓調節(jié)汽門響應滯后，轉速飛升不易控制。

相對于汽源的快速變化，高、低壓調節(jié)汽門動作速度慢是造成上述問題的關鍵因素。檢查小機電液控制系統（MEH）中相關邏輯發(fā)現，小機高、低壓調節(jié)汽門的開啟速度受到相關參數的制約，而之所以對這些參數進行限制，是因為小機正常運行時，要對其轉速變化速度進行一定限制，以獲得較好的調節(jié)品質并保證安全。這一限制與小機低壓汽源失去時對高、低壓調節(jié)汽門快速響應的要求有矛盾，按圖1配汽方式進行調節(jié)，就很難有效解決這一矛盾，為此，必需尋找一種更為有效的控制方式來解決這一問題。

3 高壓汽源控制方式的改進

以上試驗已說明，單純的使用圖1中的配汽方式，無法應對小機低壓汽源突然失去的工況；另外，在發(fā)生諸如汽泵跳閘快速減負荷（RB）工況時，另一臺汽泵的給水流量會突增很多，此時受機組負荷突降、給水流量突增的影響，單純的依靠小機低壓蒸汽無法保證一臺汽泵的高負荷運行，高壓蒸汽必須及時投入使用。

對高壓汽源的控制方式進行改進的主要思路是：用高壓調節(jié)汽門來調節(jié)小機低壓調節(jié)汽門前的壓力，以此應對低壓蒸汽快速失去的情況；用高、低壓調節(jié)汽門順序開啟的方式應對汽泵RB工況。

運行方式是低壓調節(jié)汽門開度指令小于70%時，高壓調節(jié)汽門用來控制低壓調節(jié)汽門前壓力，目標值曲線如圖3所示，低壓調節(jié)汽門指令開度大于70%時，高壓調節(jié)汽門開度指令取自上述壓力控制器與圖1所示函數控制器輸出的大值。

圖3 低壓調節(jié)汽門前壓力控制目標值

4 高壓汽源控制方式改進后汽源切換試驗

高壓汽源控制方式改進后，重新進行了高、低壓汽源切換試驗。在小機低壓汽源迅速失去的工況下，小機的最低轉速從改進前的457 r/min上升到改進后的2 962 r/min，振蕩過程由若干次減小到1次，效果明顯。圖4是改進前后兩次試驗結果的對比。可見，控制方式改進后，高壓調節(jié)汽門的響應時刻大大提前，低壓調門前失壓時間明顯縮短，小機高、低壓調節(jié)汽門開度、低壓調節(jié)汽門前壓力很快穩(wěn)定，小機控制穩(wěn)定性與快速性得到極大提高。

圖4 配汽方式改進前后切換試驗曲線對比

上述試驗是在汽泵出系的情況下進行的，為了檢驗汽泵在真實工作下的情況，進行了汽泵在線狀態(tài)下高、低壓汽源的切換試驗。試驗時機組負荷維持在455 MW不變，汽泵A為試驗泵，汽泵B為主力泵，試驗前調整汽泵A出水量，使其略比汽泵B少，以確保機組給水系統安全。試驗時遠方電動關閉四抽到小機A電動閥，使小機A快速失去低壓汽源，觀察小機A高壓調節(jié)汽門的動作情況與轉速變化情況，同時觀察汽泵A出水變化情況，圖5是這次試驗過程中的主要參數變化曲線。

圖5 配汽方式改進后在線切換試驗曲線

圖5表明，在改進后的控制方式下，在小機A低壓汽源迅速失去后，高壓汽源能夠很快使小機轉速恢復，保持給水系統參數穩(wěn)定，而改進前一旦低壓汽源失去，小機就會失去動力，機組最終會因給水流量低而跳閘。這個結果說明，改進后的控制方式能夠有效應對對低壓汽源快速失壓這種異常工況。

5 高壓汽源控制方式改進后汽泵RB試驗

為了檢驗在汽泵RB工況下，改進后的高壓汽源控制方式對是否能確保機組安全，進行了1臺汽泵的RB試驗。試驗前機組負荷605 MW，A，B 2臺汽泵穩(wěn)定運行，試驗時手動停運汽泵B，電泵不啟動，機組負荷迅速自動減到380 MW左右，圖6是試驗過程中汽泵A的相關數據變化趨勢。

試驗結果表明，汽泵B跳閘后，小機A低壓調節(jié)汽門響應及時，高壓調節(jié)汽門在RB動作約50 s后參與調節(jié)，在沒有電泵參與調節(jié)的情況下，全程給水供應正常，汽泵高壓調節(jié)汽門控制方式的改進能滿足機組RB工況的需要。

6 結語

圖6 配汽方式改進后RB試驗曲線

小機高壓調節(jié)汽門控制方式改進后，在四抽汽源突然失去的情況下，響應速度得到極大的提高，采用“滑壓”的方式形成其控制目標值，避免了正常工況下因高壓調節(jié)汽門頻繁開啟而造成的能量損失，一臺汽泵RB發(fā)生后，另一臺汽泵參數響應及時，機組給水系統可成功應對這種突發(fā)

Improvement and Practice of Steam Supply Switching Mode for Steam-driven Feed Water Pump

CHEN Zhong-yuan1，FAN Yin-long2，ZHANG Bao2，YU Shao-song1
（1.Zhejiang Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd，Yueqing Zhejiang 325609，China; 2.Zhejiang Electric Power Testand Research Institute，Hangzhou 310014，China）

This paper introduces the typical steam supply configuration for feed water pump steam turbine,identifies the problems，improves the control approach for high pressure steam supply and performs the steam supply switching test and RUNBACK （RB）test.The test result indicates that the improvement approach is helpful to enhance the reliability of the feed water system operation.

steam-driven feed water pump；steam distribution curve；steam supply switching；high pressure steam adjusting valve

TK267

B

1007-1881（2010）11-0039-04