火電百萬機組給水系統(tǒng)詳解

1、上海交通大學熱能工程研究所 給給 水水 系系 統(tǒng)統(tǒng) 華能玉環(huán)電廠華能玉環(huán)電廠1000MW培訓講義（汽輪機及系統(tǒng)部分）培訓講義（汽輪機及系統(tǒng)部分） 第五講第五講 上海交通大學熱能工程研究所 給水系統(tǒng)的主要功能 給水系統(tǒng)的主要功能是將除氧器水箱中的主給水通過給將除氧器水箱中的主給水通過給 水泵提高壓力，經(jīng)過高壓加熱器進一步加熱之后，輸送水泵提高壓力，經(jīng)過高壓加熱器進一步加熱之后，輸送 到鍋爐的省煤器入口，作為鍋爐的給水到鍋爐的省煤器入口，作為鍋爐的給水。此外，給水系 統(tǒng)還向鍋爐再熱器的減溫器、過熱器的一、二級減溫器 以及汽輪機高壓旁路裝置的減溫器提供減溫水，用以調 節(jié)上述設備出口蒸汽的溫度。給水系

2、統(tǒng)的最初注水來自 凝結水系統(tǒng)。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水系統(tǒng)介紹 （組成） 華能玉環(huán)電廠給水系統(tǒng)按最大運行流量即鍋爐最大連續(xù)蒸 發(fā)量（BMCR）工況時相對應的給水量進行設計。系統(tǒng)設 置兩臺50%容量的汽動給水泵和1臺25%容量的電動啟動備 用給水泵。每臺汽動給水泵配置1臺同軸給水前置泵。電動 給水泵采用調速給水泵，配有1臺與主泵用同一電動機拖動 的前置泵和液力耦合器。在一臺汽動給水泵故障時，電動 給水泵和另一臺汽動給水泵并聯(lián)運行可以滿足汽輪機83% 銘牌負荷的需要。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水系統(tǒng)介紹 （組成） 對于250%汽動給水泵方案，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，宜

3、設置一臺25 35的啟動備用電動給水泵。當一臺汽動給水泵故障，則 啟動電動給水泵，汽輪機仍可帶80%以上負荷運行。由于本工 程高壓廠用電采用6kV等級，給水泵配用的電動機容量將受到 一定的限制。同時參考國際上同容量和參數(shù)機組的普遍配置， 本工程按125%電動調速泵方案考慮。給水泵的額定容量按 給水系統(tǒng)的最大運行流量再加10%裕量進行選擇。入口流量還 應考慮再熱器減溫水量（中間抽頭）及密封水泄漏量。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水系統(tǒng)介紹 （組成） 系統(tǒng)設2即雙列3臺全容量、臥式、雙流程高壓加 熱器，每列三臺高加采用電動關斷大旁路系統(tǒng)。當任一 臺高加故障時，同列三臺高加同時從系統(tǒng)中

4、退出，給水 能快速切換到該列給水旁路，此時運行的1列高加可通過 60%65%的給水流量。機組在雙列高加均解列時仍能 帶額定負荷。這樣可以保證在事故狀態(tài)機組仍能滿足運 行要求。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水系統(tǒng)介紹 （30旁路） 給水總管的旁路上裝設有30%容量的調節(jié)閥，以增加機 組在低負荷時的流量調節(jié)的靈敏度。機組正常運行時， 給水流量由控制給水泵汽輪機或電動給水泵液力偶合器 的轉速進行調節(jié)。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水系統(tǒng)介紹 （減溫水） 給水系統(tǒng)還為鍋爐過熱器的減溫器、事故情況下的再熱 器減溫器、汽輪機的高壓旁路減溫器提供減溫噴水。鍋 爐再熱器減溫噴水從給

5、水泵的中間抽頭引出；過熱器減 溫噴水從省煤器進口前引出；汽機高壓旁路的減溫水從 給水泵的出口母管中引出。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠主給水系統(tǒng)流程圖 除氧器水箱除氧器水箱 汽動給水泵汽動給水泵A A汽動給水泵汽動給水泵B B 電動給水泵電動給水泵 至至B B高壓加熱器高壓加熱器 至至A A高壓加熱器高壓加熱器 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（作用） 供給鍋爐用水的泵叫做給水泵，其作用是把除氧器貯水 箱內具有一定溫度、除過氧的給水，提高壓力后輸送到 鍋爐，以滿足鍋爐用水的需要。由于給水溫度高（為除 氧器壓力對應的飽和溫度），在給水泵進口處水容易發(fā) 生汽化，會形成汽蝕而引起出

6、水中斷。因此一般都把給 水泵布置在除氧器水箱以下，以增加給水泵進口的靜壓 力，避免汽化現(xiàn)象的發(fā)生，保證水泵的正常工作。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（出口壓力） 給水泵的出口壓力主要取決于鍋爐汽包的工作壓力，此 外給水泵的出水還必須克服以下阻力：給水管道以及閥 門的阻力，各級高壓加熱器的阻力，給水調整門的阻力 ，省煤器的阻力，鍋爐進水口和給水泵出水口間的靜給 水高度。根據(jù)經(jīng)驗估算，給水泵出口壓力最小為鍋爐最 高壓力的1.25倍。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（拖動方式） 給水泵的拖動方式常見的有電動機拖動和專用小汽輪機拖 動，此外還有燃氣輪機拖動及汽輪機主軸直接拖動等。用

7、小型汽輪機拖動給水泵有如下優(yōu)點：（1）小型汽輪機可根 據(jù)給水泵需要采用高轉速（轉速可從2900rmin提高到 50007000rmin）變速調節(jié)，高轉速可使給水泵的級數(shù) 減少，重量減輕，轉動部分剛度增大，效率提高，可靠性 增加，改變給水泵轉速來調節(jié)給水流量比節(jié)流調節(jié)經(jīng)濟性 高，消除了閥門因長期節(jié)流而造成的磨損，同時簡化了給 水調節(jié)系統(tǒng)，調節(jié)方便； 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（拖動方式） （2）大型機組電動給水泵耗電量約占全部廠用電量的50 左右，采用汽動給水泵后，可以減少廠用電，使整個 機組向外多供34的電量；（3）大型機組采用小汽 輪機拖動給水泵后，可提高機組的熱效率0.20.6

8、； （4）從投資和運行角度看，大型電動機加上升速齒輪液 力耦合器及電氣控制設備比小型汽輪機還貴，且大型電 動機啟動電流大，對廠用電系統(tǒng)運行不利。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（汽蝕） 給水泵在啟動后，出水閥還未開啟時或外界負荷大幅度 減少時以及機組低負荷運行時，給水流量很小或為零， 這時泵內只有少量或根本無水通過，葉輪產生的摩擦熱 不能被給水帶走，使泵內溫度升高，當泵內溫度超過泵 所處壓力下的飽和溫度時，給水就會發(fā)生汽化，形成汽 蝕。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（再循環(huán)管） 為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，就必須使給水泵在給水流量減 小到一定程度時，打開再循環(huán)管，使一部分給水流量返

9、 回到除氧器，這樣泵內就有足夠的水通過，把泵內摩擦 產生的熱量帶走。使溫度不致升高而使給水產生汽化。 總的一句話，裝再循環(huán)管可以在鍋爐低負荷或事故狀態(tài) 下，防止給水在泵內產生汽化，甚至造成水泵振動和斷 水事故。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（最小流量） 制造廠對給水泵運行一般都規(guī)定了一個允許的最小流量 值，一般為額定流量的2530。規(guī)定允許最小流量 的目的是防止因出水量太少使給水發(fā)生汽化?，F(xiàn)代高速 給水泵普遍采用變速調節(jié)，其小流量時為低轉速，而低 轉速時不容易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，所以允許的最小流量要比 定速給水泵小得多。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（出口逆止閥） 給水泵出口逆止

10、閥的作用是當給水泵停止運行時，防止 壓力水倒流，引起給水泵倒轉。高壓給水倒流會沖擊低 壓給水管道及除氧器給水箱；還會因給水母管壓力下降 ，影響鍋爐進水；如給水泵在倒轉時再次啟動，啟動力 矩增大，容易燒毀電動機或損壞泵軸。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述（油系統(tǒng)） 大機組配套的給水泵一般都有獨立的強迫供油系統(tǒng)，主 要由主油泵、輔助油泵、濾網(wǎng)、冷油器、油箱及其管道 、閥門組成。正常運行時由主油泵供油，啟動和停泵時 由輔助油泵供油。油流回路為：油箱主油泵（輔助油 泵）過濾器冷油器壓力油管各軸承回油管 油箱。主油泵一般由泵軸帶動，輔助油泵由電動機帶動 。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵概述

11、（中間抽頭） 現(xiàn)代大功率機組，為了提高經(jīng)濟效果，減少輔助水泵， 往往從給水泵的中間級抽取一部分水量作為鍋爐的減溫 水（主要是再熱器的減溫水），這就是給水泵中間抽頭 的作用。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （前置泵） 華能玉環(huán)電廠給水泵采用日本EBARA公司的產品。前置泵 為主泵提供適當?shù)膲侯^以滿足主泵在不同運行工況下對凈 吸入壓頭的需要，并留有一定裕度。前置泵在最小流量工 況和系統(tǒng)降負荷工況下運行時不會被汽蝕。前置泵的主要 部件使用抗汽蝕材料制成，同時在結構上考慮了熱膨脹的 影響。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （前置泵） 前置泵泵殼由高強度的抗汽蝕

12、材料制成，為了減輕法蘭 在壓力和熱沖擊聯(lián)合作用下的變形，泵殼采用高強度螺 栓連接，此外，泵殼還裝有排氣閥；葉輪采用抗汽蝕的 不銹鋼制成，而泵軸則由優(yōu)質不銹鋼鍛成體制成；軸承 采用油潤滑且裝有溫度測量裝置。前置泵采用機械密封 且裝有冷卻套筒和過濾器。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （主泵） 華能玉環(huán)電廠給水泵主泵是水平、離心、多級、軸向中分 面式內殼、筒型泵。主泵的所有部件均安裝在泵芯上，泵 芯可以從外殼中抽出，這樣就大大縮短了泵的檢修時間， 且同一型號的泵芯上的所有部件都具有互換性。泵體內所 有和高速水流接觸的表面都有相應的防汽蝕措施，所有的 接合面也都有相應的保護措施。

13、 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （主泵） 主泵采用濕式剛性轉子，在泵軸的易磨損面上設有可替 換的保護套筒；在正常運行條件下，主泵的最低臨界轉 速高于150的最高運行轉速。主泵葉輪和內部通流部分 的設計確保了其有較高的水力效率，而由效率、臨界轉 速和泵軸撓度共同決定的徑向間隙則確保了其較高的運 行效率和可靠性。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （主泵） 由于葉輪和泵殼采用了合理的結構和材料，因此即使動 靜部分之間發(fā)生了接觸，轉動部分也能得到很好的保護 。而在動靜部分之間由于接觸出現(xiàn)磨損以后，通過調整 動靜部分之間的間隙仍然可以實現(xiàn)給水泵的高效運行。 從主

14、泵中間級引出的中間抽頭供再熱器噴水減溫之用， 其出口設有逆止閥和截止閥。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （汽動給水泵） 汽動給水泵主泵可以在不脫開聯(lián)軸節(jié)的情況下由給水泵汽 輪機驅動作低速轉動。汽動給水泵減速箱的結構、材質和 各項參數(shù)均滿足汽動給水泵前置泵的要求，減速箱的潤滑 油由給水泵汽輪機油箱供給。汽動給水泵的中間抽頭設在 泵體的右上側（從給水泵汽輪機向泵看去），和進口管道 成4550角。汽動給水泵采用迷宮密封 ，確保了在運 行過程中密封水不會進入泵內，而給水亦不會向外泄漏 。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠汽動給水泵輪廓圖 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉

15、環(huán)電廠給水泵介紹 （電動給水泵） 電動給水泵前置泵由電動機直接驅動；主泵由電動機通 過液力傳動裝置的液力耦合器驅動，并通過液力耦合器 的勺管實現(xiàn)調速。電動給水泵的中間抽頭設在泵體的右 下側（從馬達向泵看去），和進口管道成4550角 。電動給水泵采用機械密封。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠電動給水泵輪廓圖 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 汽動給水泵由小汽輪機驅動，在變工況時，可以改變小 汽輪機的轉速滿足不同負荷的要求。電動給水泵由定轉 速的電動機拖動，在變工況時，只能依靠液力耦合器來 改變給水泵的轉速，以滿足相應工況的要求。液力耦合 器是利用液體傳

16、遞扭矩的，可以無級變速。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 液力耦合器的主要功能是可以改變輸出軸的轉速，從而 達到改變輸出功率的目的。電動給水泵主泵通過液力傳 動裝置的液力耦合器與電動機連接。液力傳動裝置主要 包括傳動齒輪、液力耦合器及其執(zhí)行機構（滑閥、油動 機、執(zhí)行器等）、調節(jié)閥、殼體以及工作油泵、潤滑油 泵、電動輔助油泵和冷油器等部件。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 液力耦合器主要由泵輪、渦輪和轉動外殼（又叫旋轉內 套）組成。它們形成了兩個腔室：在泵輪與渦輪間的腔 室（即工作腔）中有工作油所形成的循環(huán)流動圓；另有 由泵

17、輪和渦輪的徑向間隙（也有在渦殼上開幾個小孔的 ）流入渦輪與轉動外殼腔室（即副油腔）中的工作油。 一般泵輪和渦輪內裝有2040片徑向輻射形葉片，副油 腔壁上亦裝有葉片或開有油孔、凹槽。 上海交通大學熱能工程研究所 液力耦合器示意圖 1泵輪泵輪 2渦輪渦輪 3主動軸主動軸 4從動軸從動軸 5旋轉內套旋轉內套 6勺管勺管 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 耦合器泵輪是和電動機軸連接的主動軸上的工作輪，其功 用是將輸入的機械功轉換為工作液體的動能，即相當于離 心泵葉輪，故稱為泵輪。渦輪的作用相當于水輪機的工作 輪，它將工作液體的動能還原為機械功，并通過從動軸驅 動負載

18、。泵輪與渦輪具有相同的形狀、相同的有效直徑（ 循環(huán)圓的最大直徑），只是輪內徑向輻射形葉片數(shù)不能相 同，一般泵輪與渦輪的徑向葉片數(shù)差14片，以避免引起 共振。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 在泵輪與渦輪間的腔室中充有工作油，形成一個循環(huán)流 道；在泵輪帶動的轉動外殼與渦輪間又形成一個油室。 若主軸以一定轉速旋轉，循環(huán)圓（泵輪與渦輪在軸面上 構成的兩個碗狀結構組成的腔室）中的工作液體由于泵 輪葉片在旋轉離心力的作用下，將工作油從靠近軸心處 沿著徑向流道向泵輪外周處外甩升壓，在出口處以徑向 相對速度與泵輪出口圓周速度組成合速。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)

19、電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 沖入渦輪外圓處的進口徑向流道，并沿著渦輪徑向葉片 組成的徑向流道流向渦輪，靠近從動軸心處，由于工作 油動量距的改變去推動渦輪旋轉。在渦輪出口處又以徑 向相對速度與渦輪出口圓周速度組成合速，沖入泵輪的 進口徑向流道，重新在泵輪中獲取能量，泵輪轉向與渦 輪相同，如此周而復始，構成了工作油在泵輪和渦輪二 者間的自然環(huán)流，從而傳遞了動力。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 在泵輪轉速固定的情況下，工作油量愈多，傳遞的動轉距也愈大。 反過來說，如果動轉距不變，那么工作油量愈多，渦輪的轉速也愈 大（因泵輪的轉速是固定的），從而可以通過改變工

20、作油油量的多 少來調節(jié)渦輪的轉速去適應泵的轉速、流量、揚程及功率。通過充 油量的調節(jié)，液力耦合器的調速范圍可達0.20.975。在液力耦合器 中，改變循環(huán)圓內充油量的方法基本上有：調節(jié)循環(huán)圓的進油量； 調節(jié)循環(huán)圓的出油量；調節(jié)循環(huán)圓的進出油量。調節(jié)工作油的進油 量是通過工作油泵和調節(jié)閥來進行的。調節(jié)工作油的出油量是通過 旋轉外殼里的勺管位移來實現(xiàn)的。但是采用前二種調節(jié)方法，在發(fā) 電機組要求迅速增加負荷或迅速減負荷時，均不能滿足要求。只有 采用第三種方法，在改變工作油進油量的同時，移動勺管位置，調 節(jié)工作油的出油量，才能使渦輪的轉速迅速變化。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹

21、（液力耦合器） 勺管用改變工作腔內充液量的方法來改變耦合器特性， 獲得不同的渦輪轉速，調節(jié)工作機械的轉速，常用的方 法是在轉動外殼與泵輪間的副油腔中，安置一個導流管 ，即勺管。勺管的管口迎著工作液的旋轉方向。勺管由 操縱機構控制，在副油腔中作徑向移動。當勺管移到最 大半徑位置時，將不斷地把工作腔中供入的油全部排出 ，耦合器處于脫離狀態(tài)。當勺管處在最小半徑位置時， 耦合器則處于全充油工作狀態(tài)。這樣當勺管徑向移動每 一個位置，即可得到一個相應的不同充液度，從而達到 調節(jié)負荷的目的。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 液力耦合器的渦輪轉速一定低于泵輪轉速。若渦輪的轉

22、 速等于泵輪的轉速，則泵輪出口處的工作油的壓力與渦 輪進口處的油壓相等，且它們的壓力方向相反，相互頂 住，工作油在循環(huán)圓內將不產生流動。渦輪就得不到力 矩，當然就轉不起來，因此渦輪的轉速永遠只能低于泵 輪的轉速。而只有當泵輪轉速大于渦輪轉速時，泵輪出 口處的油壓才大于渦輪進口處的油壓，工作油在壓力差 作用下產生循環(huán)運動，于是渦輪被沖動旋轉起來。就像 交流異步電動機轉子的轉速，永遠低于靜子旋轉磁場旋 轉速度。液力耦合器工作時，工作油在循環(huán)圓中循環(huán)流 動。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 在能量傳送過程中，從動輪的轉速稍低于主動輪的轉速 。該轉速差稱為轉差。由轉

23、速差造成的能量損耗將使工 作油的溫度升高，因此，需要冷卻工作油以耗散該熱量 。工作油通過循環(huán)油閥流入與之相連的工作室，由于離 心力的作用，工作油在勺形室內形成旋轉的油環(huán)。勺管 的位置決定了勺形室內油環(huán)的厚度以及工作室內的油填 充程度。勺管抽出工作室內受熱的工作油并將其導入工 作油冷油器進行冷卻，然后通過循環(huán)油閥流回耦合器。 這樣就完成了一個循環(huán)。如果需要增加耦合器中工作油 的注油量，可以調節(jié)勺管，工作油泵便從油箱中抽取額 外數(shù)量的工作油送入油路。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 液力耦合器的

24、工作特點主要有以下幾點： 可實現(xiàn)無級變速。通過改變勺管位置來改變渦輪的轉速， 使泵的流量、揚程都得到改變，并使泵組在較高效率下運 行。 可滿足鍋爐點火工況要求。鍋爐點火時要求給水流量很小 ，定速泵用節(jié)流降壓來滿足，調節(jié)閥前、后壓差可達 12MPa以上。利用液力耦合器，只需降低輸出轉速即可滿 足要求，既經(jīng)濟又安全。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 可空載起動且離合方便。使電動機不需要有較大的富裕 量，也使廠用母線減少啟動時的受沖擊時間。 隔離振動。耦合器泵輪與渦輪間扭矩是通過液體傳遞的 ，是柔性聯(lián)接，所以主動軸與從動軸產生的振動不可能 相互傳遞。 無磨損，堅固

25、耐用，安全可靠，壽命長。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 過載保護。由于耦合器是柔性傳動，工作時有滑差，當 從動軸上的阻力扭矩突然增加時，滑差增大，甚至制動 ，但此時原動機仍繼續(xù)運轉而不致受損，因此，液力耦 合器可保護系統(tǒng)免受動力過載的沖擊。 液力耦合器的缺點是液力耦合器運轉時有一定的功率損 失；除本體外，還增加一套輔助設備，價格較貴。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 液力耦合器調速給水泵可從如下方面獲得經(jīng)濟性： 使用液力耦合器后，給水泵可在較小的轉速比下啟動， 啟動轉矩較小，電動機的容量就不必過于富裕，避免大 馬拉小車的

26、現(xiàn)象。 正常運行中使用耦合器調節(jié)給水，與傳統(tǒng)的節(jié)流調節(jié)相 比，無節(jié)流損失。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵介紹 （液力耦合器） 雖然低轉速比時，耦合器有一定的功率損耗，但其最大 損耗在轉速比為23工況時，且功率損耗值不超過其傳 遞功率的15，故在低負荷運行時，其泵組經(jīng)濟性更為 明顯。 減少給水對管路、閥門的沖刷，延長使用壽命。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機 （概述） 汽輪機的功能就是將熱能轉化為機械能，驅動給水泵的小 汽輪機同樣也是如此，其本體結構的組成部件與主汽輪機 的基本相同，主汽閥、調節(jié)閥、汽缸、噴嘴室、隔板、轉 子、支持軸承、推力軸承、軸封裝置等

27、樣樣俱全。在前面 已經(jīng)對主汽輪機本體各部件的結構、功能、技術要求作了 必要的闡述，這些闡述也適用于小汽輪機本體部件。 驅動給水泵的小汽輪機型式主要有背壓式、背壓抽汽式和 凝汽式 。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機 （概述） 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機是日本三菱公司的產品。給水 泵汽輪機為單缸、單流、凝汽式單缸、單流、凝汽式，汽源采用具有高、低壓 雙路進汽的自動切換進汽方式，正常運行時，由主汽輪機 的四段抽汽（至除氧器的抽汽）供給，啟動和低負荷時由 冷段蒸汽系統(tǒng)供給，調試時由輔助蒸汽系統(tǒng)供給，同時輔 助蒸汽系統(tǒng)也可滿足給水泵汽輪機啟動要求。 給水泵汽輪機排汽向下直接排入凝汽器

28、。每臺給水泵汽輪 機各自設有一套潤滑和控制油系統(tǒng)。給水泵汽輪機的正常 工作汽源從四級抽汽管道上引出，裝設有流量測量噴嘴、 電動隔離閥和逆止閥，逆止閥是為了防止高壓汽源切換時 ，高壓蒸汽串入抽汽系統(tǒng)，當給水泵汽輪機在低負荷運行 使用高壓汽源時，該管道亦將處于熱備用狀態(tài)。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機 （技術數(shù)據(jù)技術數(shù)據(jù) 1） 項目 高壓汽源（冷段蒸汽）；低壓汽源（四級抽 汽） 編號單位內 容 1型式 單缸、單流、主軸驅動、凝汽式、雙汽源自 動切換 2調節(jié)系統(tǒng)型式 DEH 3進汽汽源 4高壓進汽壓力 MPa （a） 5.768 5高壓進汽溫度361.4 6低壓進汽壓力 MP

29、a （a） 1.066 7低壓進汽溫度364.9 9轉速調節(jié)范圍r/min28506300 10額定功率kW15850 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機 （技術數(shù)據(jù)技術數(shù)據(jù) 2） r/min 編號項目單位內 容 10額定功率kW15850 11額定轉速r/min5855 12設計功率kW22000 13設計轉速6300 14額定內效率%81 15最大連續(xù)出力kW22000 16額定進汽壓力MPa（a）1.066 17額定進汽溫度362.9 18 額定排 氣壓力 高壓側KPa（a） 6.39 低壓側 KPa（a）5.40 19 額定排 氣溫度 高壓側 37 低壓側35 20緊

30、急跳閘轉速r/min6440 21轉動方向 逆時針（從小汽機向給水泵看） 22和給水泵聯(lián)接方式 柔性聯(lián)軸器 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機 （輪廓圖 ） 11軸承 2低壓主汽調節(jié)閥 3排汽管中心線 42軸承 5固定鍵 6死點 7彈性支撐 8定心鍥 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機 （剖視圖 ） 1排汽端蓋 2調速器 31軸承 4排汽管中心線 5給水泵 62軸承 7本體 8轉向 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵汽輪機的潤滑壓力油系統(tǒng) （概述） 由于小汽輪機的運行方式與主汽輪機不同，所以每臺小汽 輪機都各自配備一套獨立的潤滑油系統(tǒng)潤滑油系統(tǒng)，用于向小汽輪

31、機 的軸承、盤車裝置、齒形聯(lián)軸器以及給水泵的軸承提供潤 滑和冷卻用油。 小汽輪機配備有自身的壓力油系統(tǒng)壓力油系統(tǒng)，用于向小汽輪機調節(jié) 系統(tǒng)和保安系統(tǒng)供油。目前，小汽輪機壓力油系統(tǒng)有兩種 配置方式：每臺小汽輪機配置一套壓力油系統(tǒng)（如北侖港每臺小汽輪機配置一套壓力油系統(tǒng)（如北侖港 電廠電廠2號機組）；兩臺小汽輪機共用一套壓力油系統(tǒng)（如石號機組）；兩臺小汽輪機共用一套壓力油系統(tǒng)（如石 洞口二電廠洞口二電廠600MW機組）機組）。華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機壓 力油系統(tǒng)采用第一種配置方式。小汽輪機壓力油系統(tǒng)既可 以與主汽輪機采用相同的工質，即采用抗燃油（如磷酸脂 抗燃油）；也可以和小汽輪機潤滑油系統(tǒng)共用汽

32、輪機油。 華能玉環(huán)電廠選用的是第二種方式。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵汽輪機的潤滑壓力油系統(tǒng) （組成） 小汽輪機壓力油系統(tǒng)的設備配置主要包括壓力油油箱、壓 力油泵、凈化再生油泵及油再生器、濾網(wǎng)、蓄能器（蓄壓 器）、壓力調節(jié)裝置（壓力調節(jié)閥、安全閥）、冷油器、 電加熱器、試驗電磁閥以及連接系統(tǒng)的管道、閥門（隔離 閥、止回閥）等部件。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠給水泵汽輪機潤滑壓力油系 統(tǒng)介紹 華能玉環(huán)電廠潤滑壓力油系統(tǒng)設有可靠的主輔供油設備 ，在啟停、正常運行和事故情況下均能滿足給水泵汽輪機 和汽動給水泵軸承的潤滑需要，并能保證安全油供應。 給水泵汽輪機設有電動油泵供油系統(tǒng)

33、為給水泵汽輪機和汽 動給水泵的軸承提供潤滑油，同時為給水泵汽輪機供應安 全油。油質和主汽輪機潤滑油相同，為ISO VG46汽輪機油 ，流量為535l/min，壓力為98kPa（g）。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵汽輪機的調節(jié)保護系統(tǒng) （概述） 給水泵小汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的任務是，根據(jù)鍋爐給水調節(jié)的 需要，通過改變小汽輪機的轉速來改變給水泵的轉速，使 得給水泵的供水符合鍋爐的負荷要求。 每臺給水泵小汽輪機各設有一套獨立的調節(jié)一保護系統(tǒng)。 采用的調節(jié)方式有兩種：一種是模擬式電液調節(jié)一種是模擬式電液調節(jié)（用模擬用模擬 量進行控制量進行控制），如北侖港電廠，如北侖港電廠2號機組；另一種是數(shù)字式電號機

34、組；另一種是數(shù)字式電 液調節(jié)液調節(jié)（用數(shù)值量進行控制用數(shù)值量進行控制），如石洞口二電廠的超臨界，如石洞口二電廠的超臨界 壓力壓力600MW機組。機組。電液調節(jié)就是控制功能由電氣系統(tǒng)完成 ，或者說，控制指令由電氣系統(tǒng)發(fā)出，而完成該指令的執(zhí) 行機構是液壓機構。將電氣指令信號轉換為液力操作信號 的部件稱為電液轉換器。它是電液調節(jié)系統(tǒng)中的關鍵部件 ，其性能必須十分可靠，才能完成電液調節(jié)系統(tǒng)的任務。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵汽輪機的調節(jié)鍋爐給水原理 泵組正常運行時，前置泵向給水泵的供水情況和給水泵的 出水情況基本保持恒定，因此給水管路的阻力特性也基本 保持恒定。若管道系統(tǒng)的阻力特性不變，當給水

35、泵的轉速 從n1變到n2 時，給水泵工作特性曲線發(fā)生變動，從而使工 作點位置由A點移至B點，給水泵的出水流量相應地從qmA變 為qmB。因此，只要通過調節(jié)系統(tǒng)改變給水泵小汽輪機的轉 速，就可以改變給水泵的出力。 鍋爐運行時所需要的給水量由其給水控制系統(tǒng)輸出控制指 令，該指令通過電液轉換器轉換為液力控制系統(tǒng)中電磁滑 閥的行程信號。于是液力執(zhí)行機構在電磁滑閥的控制下， 開大或關小給水泵小汽輪機的進汽閥，改變給水泵小汽輪 機的進汽量，以此改變給水泵的轉速，也即改變給水泵的 出力，使其與鍋爐的出力相平衡。 上海交通大學熱能工程研究所 給水泵汽輪機的調節(jié)系統(tǒng) （組成） 給水泵小汽輪機的調節(jié)系統(tǒng)由三個主要

36、部分組成：電氣控 制部分（鍋爐給水）、電液轉換器、液力執(zhí)行機構 。 圖中虛線框內是小汽輪機的調節(jié)執(zhí)行機構。 對于給水泵小汽輪機，轉速和出力是隨主汽輪機負荷的變 化而變化的，主汽輪機負荷增加，鍋爐所需的給水量也增 加，給水泵小汽輪機的轉速就要提高；反之，轉速降低。 也就是說，小汽輪機調節(jié)閥的開度取決于鍋爐所需的給水 流量。這就是給水泵小汽輪機調節(jié)的基本出發(fā)點基本出發(fā)點。 上海交通大學熱能工程研究所 高壓加熱器概述（保護裝置） 高壓加熱器的概述可參看低壓加熱器的概述部分，此外 高壓加熱器還有自身的一些特點。高壓加熱器的保護裝 置一般有如下幾個：水位高報警信號，危急疏水門，給 水自動旁路，進汽門、抽

37、汽逆止門聯(lián)動關閉，汽側安全 門等。 上海交通大學熱能工程研究所 高壓加熱器概述（給水自動旁路） 當高壓加熱器內部鋼管破裂，水位迅速升高到某一數(shù)值 時，高壓加熱器進、出水門迅速關閉，切斷高壓加熱器 進水，同時讓給水經(jīng)旁路直接送往鍋爐，這就是高壓加 熱器給水自動旁路。對于大機組來說，這是一個十分重 要的保護裝置。 上海交通大學熱能工程研究所 高壓加熱器概述（蒸汽冷卻器） 大機組配套的表面式加熱器設置蒸汽冷卻器的目的是為了 在結構上彌補表面式加熱器由于端蓋的存在而影響熱經(jīng)濟 性。將加熱器出水的全部或一部分引入蒸汽冷卻器，讓該 加熱器的抽汽先經(jīng)過這一設備再進入加熱器本身，這樣就 可以充分利用抽汽的過熱

38、度，使出水溫度接近、等于甚至 超過該級抽汽壓力下的飽和溫度，提高熱經(jīng)濟性。在這個 換熱器中蒸汽并不凝結，只是以降低其過熱度來放出一定 的熱量，用以加熱給水。 上海交通大學熱能工程研究所 高壓加熱器概述（蒸汽冷卻器） 加熱器的蒸汽冷卻器可單獨設置（外置式）或直接裝在加 熱器內部（內置式），內置式的蒸汽冷卻器稱為蒸汽冷卻 段。究竟是外置還是內置，這要根據(jù)抽汽參數(shù)、蒸汽過熱 度的大小及給水加熱溫度等情況，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后決定 。由于抽汽的過熱度不會很大，并且過熱蒸汽的傳熱效果 較差，因此蒸汽冷卻器一般只應用于過熱度較大、對經(jīng)濟 性要求較高、經(jīng)技術經(jīng)濟比較認為是合理的地方。華能玉 環(huán)電廠1000MW機

39、組經(jīng)技術比較后，確定1、2、3號高壓加 熱器內部設蒸汽冷卻段。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠高壓加熱器介紹 （容量） 華能玉環(huán)電廠高壓給水加熱器為臥式表面凝結型換熱器， 按汽機夏季工況下熱平衡圖中管側流量為基準，并留有 10%的流量裕量。最大管側流速根據(jù)閥門全開VWO工況熱 平衡校核以避免損壞管子。當有10%堵管時，仍能保證高 壓給水加熱器的性能滿足汽輪機組各工況給水加熱的要求 ，以及各工況下加熱器疏水端差和給水端差的要求。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠高壓加熱器介紹 （組成） 高壓加熱器由過熱蒸汽冷卻段、凝結段和疏水冷卻段組成 。高壓給水加熱器內有合適的水容積，用于疏

40、水水位的控 制，并確保在所有運行工況下，疏水冷卻段的管束均淹沒 在疏水中。同時能在適當控制疏水水量的前提下，使加熱 器內積水的表面積暴露最小，以便減少在汽機甩負荷時疏 水擴容后倒入汽機。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠高壓加熱器介紹 （排氣） 在啟動過程和機組連續(xù)運行過程中，為去除集聚在蒸汽死 區(qū)的非凝結氣體，在加熱器內裝有足夠的排氣接管和內部 擋板，其排氣量按進入加熱器汽量的0.5%設計，管內徑足 夠大，滿足排氣要求。啟動排氣接管與連續(xù)運行所需的排 氣接管分開，不腐蝕高壓給水加熱器。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠高壓加熱器介紹 （保護、清洗和注水、放水） 高壓給水加熱器

41、上裝有充氮保護接口，水室有一個化學 清洗口。高壓給水加熱器的汽側和水側均設有放水閥， 用于停運和檢修時泄壓和排盡積水。高壓給水加熱器水 側有注水門，并在管系的最高點有放氣閥，用于注水時 排放管系內的空氣。 上海交通大學熱能工程研究所 華能玉環(huán)電廠高加系統(tǒng)圖 返回第5頁 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（作用） 進入鍋爐的給水中如果含有氧氣，將會使給水管道、鍋 爐設備及汽輪機通流部分遭受腐蝕，縮短設備的壽命。 除氧器的主要作用就是用它來除去鍋爐給水中的氧氣及 其它氣體，保證給水的品質。同時，除氧器本身又是給 水回熱加熱系統(tǒng)中的一個混合式加熱器，起了加熱給水 ，提高給水溫度的作用。 上海交通

42、大學熱能工程研究所 除氧器概述（分類） 根據(jù)除氧器中的壓力不同，可分為真空除氧器、大氣式 除氧器和高壓除氧器三種。根據(jù)水在除氧器中散布的形 式不同，又可分為淋水盤式、噴霧式和噴霧填料式三種 。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（高壓除氧器） 大機組都是采用高壓除氧器，與大氣式除氧器相比具有下 述優(yōu)點： （1）當高壓加熱器故障停用時，進入鍋爐的給水 溫度仍可保持較高值，有利于鍋爐的正常運行；（2）可以 減少一級價格昂貴而運行不十分可靠的高壓加熱器；（3） 有利于回收利用加熱器疏水的熱量，同時在凝結水量很少 時，仍能保持有加熱蒸汽進人除氧器，使除氧器工作穩(wěn)定 。 上海交通大學熱能工程研究所

43、除氧器概述（高壓除氧器） 高壓除氧器的缺點是配套的給水泵處在高溫高壓條件下 運行，設備投資費用高，運行時給水泵耗用廠用電較多 ；同時，這種除氧器必須設置在水泵上方較高的標高層 ，以避免運行中給水泵發(fā)生汽蝕和給水管道內發(fā)生水沖 擊。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（淋水盤式除氧器） 淋水盤式除氧器主要由除氧塔和下部的貯水箱組成。在 除氧塔中裝有篩狀多孔的淋水盤，從凝結水泵來的凝結 水，其它疏水及化學補充水，分別由上部管道進入除氧 塔，經(jīng)篩狀多孔圓形淋水盤分散成細小的水滴落下。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（淋水盤式除氧器） 汽輪機來的抽汽經(jīng)過壓力調整器進人除氧塔下部，并由下 向

44、上流動，與下落的細小水滴接觸換熱，把水加熱到飽和 溫度，水中的氣體不斷分離逸出，并由塔頂?shù)呐艢夤芘抛?，凝結水則流至下部的貯水箱中，除氧器排出的氣、汽混 合物經(jīng)過余汽冷卻器，回收余汽中工質和一部分熱量后排 人大氣。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（噴霧式除氧器） 噴霧式除氧器依靠凝結水泵的壓力，用噴嘴將凝結水霧 化，使凝結水同加熱蒸汽接觸面積大大增加。這種除氧 器對進水溫度無特殊要求，溫度很低的水在其中可以立 即加熱至除氧器壓力下的飽和溫度，故當?shù)拓摵苫虻蛪?加熱器事故停運時，除氧效果幾乎不受影響。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（噴霧式除氧器） 在除氧過程中，大部分溶解于水中

45、的氧氣以小氣泡形式 逸出，殘留氧要靠擴散來消除。在噴霧過程中，水滴被 擊成霧狀，對除去大量的小氣泡是極為有利的。但霧化 時水滴直徑變小，表面張力增大，這對殘留氧氣的擴散 是不利的。因此單用噴霧式結構，往往還不能獲得滿意 的除氧效果，這種除氧器出水的含氧量約為0.05 0.10mgL。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（噴霧淋水盤式除氧器） 目前大機組采用的噴霧淋水盤式除氧器既保持了噴霧式 除氧器的優(yōu)點又增設了淋水盤彌補其不足，因而是一種 除氧效果比較理想的除氧器。實質上噴霧淋水盤式除氧 器是對水進行了兩次加熱除氧，因而除氧效果好，此外 還有低負荷適應性較好、出力大的優(yōu)點。 上海交通大學熱

46、能工程研究所 除氧器概述（安裝） 因除氧器水箱的水溫相當于除氧器壓力下的飽和溫度，如 果除氧器安裝高度和給水泵相同的話，給水泵進口處壓力 稍有降低，水就會汽化，在給水泵進口處產生汽蝕，造成 給水泵損壞的嚴重事故。為了防止汽蝕產生，必須不使給 水泵進口壓力降低至除氧器壓力，因此就必須將除氧器安 裝在一定高度處，利用水柱的高度來克服進口管的阻力和 給水泵進口產生的負壓，使給水泵進口壓力大于除氧器的 工作壓力，防止給水的汽化。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（安裝） 一般還要考慮除氧器壓力突然下降時，給水泵運行的可 靠性，所以，除氧器安裝標高還留有安全裕量，一般大 氣式除氧器的標高為6m左右

47、，0.6MPa的除氧器安裝高度 為1418m，滑壓運行的高壓除氧器安裝標高達35m以 上。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（除氧器水箱） 除氧器水箱的作用是貯存給水，平衡給水泵向鍋爐的供 水量與凝結水泵送進除氧器水量的差額。也就是說，當 凝結水量與給水量不一致時，可以通過除氧器水箱的水 位高低變化調節(jié)，滿足鍋爐給水量的需要。除氧器水箱 的容積一般考慮滿足鍋爐額定負荷下20min用水量的要求 。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（除氧器水箱） 當汽輪機甩全負荷，除氧器停止進水，鍋爐打開向空排 汽門，除氧器水箱尚可維持一段時間，給水泵可繼續(xù)向 鍋爐供水。當除氧器水箱容積一定時，為充分

48、發(fā)揮水箱 有效容積的作用，運行中應盡量維持較高的水位。一般 除氧器汽水管道排列的原則是：進水因其溫度低，應在 除氧器的上部，蒸汽管放在除氧器的下部，這樣使汽水 形成良好的對流換熱條件。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（再沸騰管） 除氧器加熱蒸汽有一路引入水箱的底部或下部（正常水 面以下），作為給水再沸騰用。裝設再沸騰管有兩點作 用：（1）有利于機組啟動前對水箱中給水的加溫及備用 水箱維持水溫，因為這時水并未循環(huán)流動，如加熱蒸汽 只在水面上加熱，壓力升高較快，但水不易得到加熱； （2）正常運行中使用再沸騰管對提高除氧效果有益處。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（再沸騰管） 開啟再

49、沸騰閥，使水箱內的水經(jīng)常處于沸騰狀態(tài)，同時 水箱液面上的汽化蒸汽還可以把除氧水與水中分離出來 的氣體隔絕，從而保證了除氧效果。使用再沸騰管的缺 點是汽水加熱沸騰時噪聲較大，且該路蒸汽一般不經(jīng)過 自動進汽調節(jié)閥，操作調整不方便。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（汽源） 高壓除氧器用汽連接在相應壓力的抽汽管上，為保證除 氧器壓力在汽輪機低負荷時不致降低，設置有能切換至 較高抽汽壓力的切換閥。當幾臺機組并列運行時可設置 用汽母管，作為備用汽源。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（溢流裝置） 除氧器安裝有溢流裝置，安裝溢流裝置的目的是防止在運 行中大量水突然進入除氧器或監(jiān)視調整不及時造成

50、除氧器 滿水事故。安裝溢流裝置后，如果滿水，水從溢流裝置排 走，避免了除氧器運行失常危及設備安全。大氣式除氧器 的溢流裝置一般為水封筒，高壓除氧器裝設高水位自動放 水門。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（定壓運行） 除氧器定壓運行是指運行中不管機組負荷多少，始終保 持除氧器在額定的工作壓力下運行。定壓運行時抽汽壓 力始終高于除氧器壓力，用進汽調節(jié)閥節(jié)流調節(jié)進汽量 ，保持除氧器額定工作壓力。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述（滑壓運行） 除氧器滑壓運行是指除氧器的運行壓力不是恒定的，而 是隨著機組負荷與抽汽壓力而改變。機組從額定負荷至 某一低負荷范圍內，除氧器進汽調節(jié)閥全開，進汽壓力 不進行任何調節(jié)，機組負荷降低時，除氧器壓力隨之下 降；負荷增加時，除氧器壓力隨之上升。 上海交通大學熱能工程研究所 除氧器概述