焦作電廠W機(jī)組汽動(dòng)給水泵改造(焦作電廠張開(kāi))

1、焦作電廠220mw機(jī)組汽動(dòng)給水泵改造編寫：張開(kāi)目錄一、前言二、改造方案及實(shí)施三、改造后效果四、改造遇到的一些問(wèn)題及建議五、總結(jié)焦作電廠220mw機(jī)組汽動(dòng)給水泵改造焦作電廠（河南焦作 454001 ）張開(kāi)摘要介紹了焦作電廠 220mw#1 、#3機(jī)組通過(guò)將原電動(dòng)定速給水泵改造為汽動(dòng)給水泵，利用部 分鍋爐富裕蒸汽驅(qū)動(dòng)給水泵，增加了單機(jī)供電量，相當(dāng)于主機(jī)增容，提高了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，機(jī)組 調(diào)峰能力也得到增強(qiáng)，改造達(dá)到了預(yù)期效果。同時(shí)，針對(duì)改造中存在的問(wèn)題也提出了建議，也為同 類型機(jī)組進(jìn)行汽動(dòng)泵改造提供了一定的參考。關(guān)鍵詞220mw ;電動(dòng)給水泵；汽動(dòng)給水泵；安全性；經(jīng)濟(jì)性；改造一、前言國(guó)產(chǎn)200mw

2、汽輪機(jī)組設(shè)計(jì)于60年代初，原設(shè)計(jì)考慮采用小汽輪機(jī)拖動(dòng)給水泵， 并已通過(guò)了設(shè)計(jì)審查，后因當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)尚未成熟而改用了 電動(dòng)給水泵，由于主機(jī)的設(shè)計(jì)未作相應(yīng)更改，遺留下鍋爐、汽輪機(jī)及有關(guān)輔助設(shè)備余量 過(guò)大，機(jī)爐電三大主機(jī)容量匹配不當(dāng)?shù)热秉c(diǎn)，機(jī)組的的熱效率也隨之降低，同時(shí)電動(dòng)泵 消耗了大量廠用電，一般占廠用電率的 30%左右。為滿足200mw 機(jī)組參加調(diào)峰運(yùn)行 的需要，提高機(jī)組的供電能力和改善其容量匹配關(guān)系，從而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，國(guó)家電 力公司熱工研究院早在“八五”期間就對(duì)該型機(jī)組的電動(dòng)給水泵改汽動(dòng)給水泵進(jìn)行了可 行性研究。近年來(lái)，電力工業(yè)飛速發(fā)展，電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，電廠管

3、理要以最經(jīng)濟(jì) 的成本多發(fā)電、多供電，最終以多結(jié)算上網(wǎng)電量，提高經(jīng)濟(jì)效益為目的。因此，200mw 機(jī)組電動(dòng)給水泵改汽動(dòng)給水泵的工作引起了許多電廠的重視。下花園發(fā)電廠200mw 機(jī)組的汽動(dòng)給水泵是我國(guó)200mw 機(jī)組電動(dòng)泵改汽動(dòng)泵的第一臺(tái)工業(yè)試驗(yàn)泵，已于 1998 年7月投入運(yùn)行，與此同時(shí)國(guó)內(nèi) 300mw 以上機(jī)組普遍采用小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵的設(shè) 計(jì)，并獲得成功，實(shí)踐證明汽動(dòng)給水泵運(yùn)行狀況穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能良好，可靠性高，便于 機(jī)組參予調(diào)峰運(yùn)行等，說(shuō)明汽動(dòng)給水泵的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)已取得成熟經(jīng)驗(yàn)。在此情況下， 大同電廠、徐州電廠多臺(tái)200mw 機(jī)組也相繼將電動(dòng)給水泵改造為汽動(dòng)給水泵， 并投入 運(yùn)行，取得良好

4、效果。焦作電廠200mw#1、#3機(jī)系東方汽輪機(jī)廠七十年代末、八十年代初制造的超高壓、一次中間再熱、三缸三排汽、凝汽式汽輪機(jī)，屬早期的d05、d09老式機(jī)組。在電力部對(duì)國(guó)產(chǎn)200mw汽輪機(jī)高、中、低壓缸通流部分進(jìn)行技術(shù)改造，以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì) 性的要求下，該廠于1999年9月至2001年12月分別完成了全部六臺(tái)200mw 機(jī)組 汽輪機(jī)通流部分的技術(shù)改造，并通過(guò)性能考核驗(yàn)收試驗(yàn)。改造后額定功率為220mw ,額定蒸汽量為647.4t/h ,最大蒸汽量為670t/h。鍋爐蒸發(fā)量為670t/h ,說(shuō)明鍋爐蒸發(fā) 量仍有20余噸/時(shí)一定的裕量。為充分利用主設(shè)備潛力，節(jié)約廠用電，降低發(fā)電成本， 增加單機(jī)供電能

5、力，同時(shí)又能適應(yīng)機(jī)組的調(diào)峰能力，提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，對(duì)焦 作電廠# 1、#3機(jī)組兩臺(tái)電動(dòng)定速給水泵進(jìn)行電動(dòng)改汽動(dòng)是十分必要的。二、改造方案及實(shí)施將#1、#3機(jī)原配套的各一臺(tái)dg680 180型電動(dòng)定速給水泵組拆除，并在原址安 裝一臺(tái)全容量的汽動(dòng)給水泵。使機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)全容量的汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，并有 兩臺(tái)電動(dòng)泵作備用（已有設(shè)備）。隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，也可考慮僅留一臺(tái)電動(dòng)調(diào)速泵 作備用和啟停機(jī)組用。1機(jī)組現(xiàn)狀1.1 改造后汽輪發(fā)電機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)：n220-12.7/535/535型式:超高壓、一次中間再熱、三缸三排汽、凝汽式汽輪機(jī)額定功率:220mw額定蒸汽量：647t/h最大蒸

6、汽量：670t/h機(jī)組熱耗：8138kj/(kw h)(1943kcal/(kw h)1.2 dg680-180型給水泵的主要數(shù)據(jù)dg680-180型給水泵的主要數(shù)據(jù)列于表1。表1dg680-180型給水泵的主要數(shù)據(jù)給水流量：680t/h揚(yáng)程：1912mh2o軸功率：4381kw配套電機(jī)容量：4600kw2系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型2.1 給水系統(tǒng)特性焦作電廠#1、#3機(jī)組運(yùn)行可采用定、滑壓兩種運(yùn)行方式。從機(jī)組參與調(diào)峰及采用 汽動(dòng)給水泵的優(yōu)越性出發(fā)，給水系統(tǒng)特性按復(fù)合變壓運(yùn)行方式考慮，汽機(jī)主汽門前汽壓 與負(fù)荷之間的關(guān)系如下：機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行方式主汽門前汽壓80%-100% 定壓 12.7mpa50%-80

7、% 變壓 8.83-12.75mpa0-50% 定壓 8.83mpa機(jī)組的額定流量（計(jì)及小汽機(jī)用汽）650t/h鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)流量670t/h給水系統(tǒng)阻力（按670t/h工況計(jì)算），從給水泵出口到汽機(jī)主汽門前，包括泵中心到汽包水位的位差，總計(jì) 4.51mpa2.2 汽動(dòng)給水泵參數(shù)選擇 給水泵參數(shù)的上限除了要滿足額定工況需要外，還要滿足鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量和最大工 況的需要，最大工況發(fā)生在機(jī)組拋全負(fù)荷，鍋爐安全門打開(kāi)、高壓旁路噴水時(shí)。最大工況 與額定工況的流量差即為泵的容量余量。電動(dòng)給水泵參數(shù)選擇原則是將機(jī)組最大工況時(shí)各項(xiàng)參數(shù)確定為額定參數(shù)（一般還 有裕量）。當(dāng)機(jī)組處于額定工況運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)定速給

8、水泵采用節(jié)流，電動(dòng)調(diào)速給水泵采 用降低轉(zhuǎn)速適應(yīng)機(jī)組需要，這時(shí)不論在給水調(diào)節(jié)閥中，還是在液力偶合器中均產(chǎn)生可觀 的附加損失，損失約為泵額定功率的15-20% 0泵留取的余量越大，損失越多，這是電 動(dòng)給水泵不可克服的缺點(diǎn)之一。汽動(dòng)給水泵可以避免這一損失，當(dāng)機(jī)組由額定工況向mcr工況過(guò)渡時(shí)，小汽輪機(jī) 的進(jìn)汽參數(shù)隨之上升，使之產(chǎn)生的功率與給水泵耗功大致匹配，效率也維持不變，因而 不會(huì)引起附加損失，對(duì)于機(jī)組的最大工況一般用下列方法滿足，一是將小汽輪機(jī)切換到 高品位工作，另一是小汽輪機(jī)留有足夠的余量或用旁通調(diào)節(jié)，這些方式都要產(chǎn)生附加損 失，但這種工況極為少見(jiàn)，因而對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響不大。因此，汽動(dòng)給水泵的額

9、定工況選在機(jī)組的額定工況，使泵與小汽輪機(jī)的組合效率 最佳，以提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。汽動(dòng)給水泵參數(shù)的下限不受限制，小汽輪機(jī)與泵轉(zhuǎn)子均為剛性聯(lián)結(jié)，可以任意調(diào) 節(jié)。2.3 小汽輪機(jī)的型式和參數(shù)選擇小汽輪機(jī)選用冷凝式汽輪機(jī)，工作汽源考慮取自再熱后的中壓缸抽汽，一是可充 分利用熱循環(huán)的好處，二是排汽不經(jīng)過(guò)低壓缸從而減少主機(jī)的余速損失。小汽輪機(jī)的排 汽采用直接排至主凝汽器的方式，以簡(jiǎn)化真空、凝結(jié)水和冷卻水系統(tǒng)。小汽輪機(jī)工作汽源可供選擇的有主機(jī) 3段、4段和5段抽汽。從主機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性考慮，采用5段抽汽熱經(jīng)濟(jì)性最高，但由于5段抽汽參數(shù)較低，使得小汽輪機(jī)體積較大、 制造困難；若采用3段抽汽作為汽源方案，由于其流量?jī)H

10、13t/h ,除供#1高加外，已 沒(méi)有富裕蒸汽流量可供驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的用汽，且抽汽溫度高達(dá)450 c以上，如供汽動(dòng)給水泵，勢(shì)必增加驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的制造成本，并且還將影響主機(jī)及熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。從舊機(jī) 改造的實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮主機(jī)經(jīng)濟(jì)性、主設(shè)備構(gòu)造、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、管道布置、小汽 輪機(jī)設(shè)計(jì)等因數(shù)，選用4段抽汽作為小汽輪機(jī)的工作汽源，另還從廠公用汽源引一趟輔 助汽源作為小汽機(jī)備用工作汽源。2.4 控制系統(tǒng)及油系統(tǒng)選擇由于主機(jī)的控制及保安系統(tǒng)已改造為抗燃油系統(tǒng)，主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)在額定工況不變 的情況下可減少500l/min ,而小汽輪機(jī)組的潤(rùn)滑用油為 400 450l/min 。主機(jī)抗燃油 系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算仍有一定

11、的裕量。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)油流量測(cè)算，為使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)化，采用了汽動(dòng) 給水組的控制用油和潤(rùn)滑用油分別與主機(jī)控制用油和潤(rùn)滑用油各共用一個(gè)動(dòng)力油源。2.5 系統(tǒng)布置方案選擇可視現(xiàn)場(chǎng)情況選用不同標(biāo)高的主泵運(yùn)轉(zhuǎn)層，根據(jù)布置方式不同，有下排汽和上排汽式驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)兩種布置方案?？紤]到如采用上排汽布置方案，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的進(jìn)、排汽管 道較長(zhǎng)，且不易布置，也不便于運(yùn)行管理，改造場(chǎng)地設(shè)備占用面積較大，不適宜作為老 廠的技術(shù)改造的方案，故采用下排汽式驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)布置方案。下排汽式驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)布置方案是將驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)及給水泵高位布置在主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)上，前置泵布置在零米，給水泵安裝選為下供、排水結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的進(jìn)汽管與排汽 管可就近與主

12、機(jī)的抽汽管及主凝汽器連接，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，給水泵出入口管的改造工作量也 相應(yīng)較小，這樣便于控制、操作與維護(hù)巡檢。3具體實(shí)施條件具備后，在2007年及2009年焦作電廠#1機(jī)組大修、#3機(jī)組中修中分別進(jìn) 行了電動(dòng)給水泵改汽動(dòng)給水泵的改造工程。三、改造后效果1安全性分析與電動(dòng)給水泵相比，汽動(dòng)泵自動(dòng)化程度較高，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，在運(yùn)行啟 動(dòng)過(guò)程中，汽動(dòng)泵升速速率采用程序控制，有效的避免了電動(dòng)泵瞬間啟動(dòng)對(duì)泵各部件的 不良影響。與全容量電動(dòng)變速給水泵相比，芯包使用壽命長(zhǎng)，從目前來(lái)看，改造后的汽 動(dòng)給水泵運(yùn)行效果良好，基本無(wú)需進(jìn)行維修。而且，電動(dòng)給水泵耦合器存在勺管在一定 的開(kāi)度時(shí)工作油溫高的問(wèn)題，并且渦

13、殼內(nèi)由于存在空氣，而空氣是可壓縮性氣體，會(huì)造 成耦合器工作的不穩(wěn)定性。止匕外，電動(dòng)泵的可靠性依賴于廠用電系統(tǒng)，而廠用電系統(tǒng)事 故在電廠事故停機(jī)率中占有一定比例，由于廠用電系統(tǒng)故障導(dǎo)致給水泵與機(jī)組事故的情 況也時(shí)有發(fā)生，汽動(dòng)方式則對(duì)廠用電系統(tǒng)沒(méi)有依賴性，可靠性相對(duì)較高。2經(jīng)濟(jì)性分析電動(dòng)定速給水泵在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)力矩很大，為適應(yīng)這個(gè)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)配置容量一般 要比給水泵的額定功率大 3050 %,所以其經(jīng)濟(jì)性較差；其次電動(dòng)定速給水泵采用節(jié) 流的方法來(lái)調(diào)節(jié)給水流量，調(diào)節(jié)損失較大，且泵的余量越大，損失越高，這是定速電動(dòng) 泵不可克服的缺點(diǎn)之一。采用液力耦合器驅(qū)動(dòng)的變速給水泵雖然可以在較小的轉(zhuǎn)速比下 啟動(dòng)，啟

14、動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，但從耦合器自身固有的特性來(lái)看，耦合器工作過(guò)程本身存在驅(qū)動(dòng) 損失，高達(dá)15 %左右。而汽動(dòng)泵不需要升速齒輪和液力耦合器，所以也不存在這些環(huán) 節(jié)的傳動(dòng)損失。止匕外，變速下的小汽輪機(jī)內(nèi)效率也略高于變速下的液力耦合器的傳動(dòng)效 率，可減少年運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)由于汽動(dòng)泵運(yùn)行非常穩(wěn)定，與耦合器驅(qū)動(dòng)變速泵相比，大 大降低了設(shè)備的檢修維護(hù)工作量，也節(jié)約了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。特別是根據(jù)目前國(guó)產(chǎn)200mw 機(jī)組普遍存在的“機(jī)、電、爐”容量不匹配的問(wèn)題，經(jīng)核算及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用 汽動(dòng)給水泵后廠用電率約下降1.51.9%,相當(dāng)于主機(jī)增容，即增加了機(jī)組輸出電量， 經(jīng)濟(jì)性顯著提高。同時(shí)由于汽動(dòng)給水泵具有良好的的調(diào)節(jié)性能，使

15、改造后的機(jī)組調(diào)峰能 力也得以提高。四、改造遇到的一些問(wèn)題及建議1由于電動(dòng)給水泵改造為汽動(dòng)泵后，相應(yīng)排入凝汽器的汽量會(huì)增加，其增加量約為 3%-5% ,據(jù)核算在夏季循環(huán)水進(jìn)口溫度達(dá)到 35 c時(shí)，采用汽動(dòng)給水泵會(huì)造成凝汽器背 壓升高約0.4kpa,雖然主機(jī)凝汽器可以滿足正常運(yùn)行，但相對(duì)富裕余量減小。焦作電 廠#1、#3機(jī)組在進(jìn)行汽動(dòng)給水泵改造時(shí)均同時(shí)或提前進(jìn)行了凝汽器改造，將銅管全部 更換為不銹鋼管，同時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，改造后凝汽器換熱效果得到明顯提高，能更好 的滿足汽動(dòng)泵投運(yùn)后的要求。2 由于汽動(dòng)泵改造僅拆除一臺(tái)電動(dòng)定速給水泵，仍保留的電動(dòng)給水泵作為備用泵，完 全可以滿足機(jī)組啟動(dòng)要求，同時(shí)從目

16、前的運(yùn)行情況來(lái)看，小汽輪機(jī)采用主機(jī)四段抽汽完 全能夠滿足機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)鍋爐的給水需求。因此，從節(jié)約改造費(fèi)用和簡(jiǎn)化運(yùn)行系 統(tǒng)方面考慮，建議取消廠公用汽源引來(lái)的備用汽源系統(tǒng)。3由于汽動(dòng)泵改造后小汽輪機(jī)排汽管道直接引入主機(jī)凝汽器喉部，小汽機(jī)排汽管道直 徑較大，設(shè)計(jì)時(shí)已考慮不再允許進(jìn)行灌水查漏，將導(dǎo)致主機(jī)真空系統(tǒng)無(wú)法再進(jìn)行高位灌 水查漏工作（水位不能超過(guò)排汽管道與主機(jī)凝汽器接口位置）。建議在改造前認(rèn)真進(jìn)行高位灌水查漏，以消除系統(tǒng)存在的泄漏，提高機(jī)組真空嚴(yán)密性。改造后機(jī)組運(yùn)行中改用 其它方法進(jìn)行真空系統(tǒng)查漏。五、總結(jié)通過(guò)改造后運(yùn)行效果證明，220mw 機(jī)組給水泵由電動(dòng)改為汽動(dòng)是一項(xiàng)效益較為顯著的節(jié)能項(xiàng)