給水泵汽輪機(jī)汽源控制優(yōu)化

引言

汽動(dòng)給水泵是火力發(fā)電廠的重要輔助設(shè)備,給水泵的振動(dòng)問題是影響給水泵可靠性的一個(gè)主要因素。某廠汽動(dòng)給水泵4A在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí),軸承振動(dòng)突然上升,在降低機(jī)組負(fù)荷后又恢復(fù)正常。在對此種工況進(jìn)行對比分析后發(fā)現(xiàn):汽動(dòng)給水泵的高壓汽源控制有問題。經(jīng)過高壓汽源控制邏輯優(yōu)化,解決了高負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵軸承振動(dòng)突升的問題,保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1機(jī)組概況

某電廠2×1000Mw超超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)配備兩臺50%容量汽動(dòng)給水泵,未設(shè)置電動(dòng)給水泵。給水泵汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的ND(Z)89/84/06型單缸、沖動(dòng)式、單流、純凝汽式汽輪機(jī)。給水泵汽輪機(jī)有低壓、高壓兩套獨(dú)立完整的配汽機(jī)構(gòu),兩套配汽機(jī)構(gòu)均有主汽門和調(diào)門。低壓汽源來自主機(jī)的第五段抽汽,蒸汽參數(shù)為1.04MPa/444℃,低壓主汽門前連接輔汽管道作為啟動(dòng)汽源。高壓汽源來自高壓缸排汽,蒸汽參數(shù)為3.55MPa/433℃。

2汽動(dòng)給水泵振動(dòng)大現(xiàn)象及原因分析

機(jī)組負(fù)荷上升至900Mw后,給水泵4A汽輪機(jī)前/后軸承(x/Y相)振動(dòng)快速上升至72/68μm、52/38μm,現(xiàn)場測振與DCs上數(shù)據(jù)基本一致,振動(dòng)數(shù)值的確上升。降低機(jī)組負(fù)荷后,汽動(dòng)給水泵4A軸承振動(dòng)下降。熱控人員對汽動(dòng)給水泵4A各軸承振動(dòng)探頭進(jìn)行檢查,確認(rèn)振動(dòng)檢查各元件和信號回路正常。

在機(jī)組運(yùn)行過程中,汽動(dòng)給水泵4A多次出現(xiàn)軸承振動(dòng)突升的情況,對這些工況進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn):

(1)汽動(dòng)給水泵4A液壓控制油壓力、溫度穩(wěn)定無波動(dòng),潤滑油壓力和溫度穩(wěn)定無波動(dòng)。

(2)給水泵4A汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在5000r/min時(shí)容易出現(xiàn)軸承振動(dòng)突升這種情況。

(3)振動(dòng)突升時(shí)給水泵4A汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽調(diào)門開度來回晃動(dòng)頻繁,現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)高壓進(jìn)汽調(diào)門存在突然開啟和突然關(guān)閉的現(xiàn)象。

(4)高壓進(jìn)汽調(diào)門出現(xiàn)晃動(dòng)時(shí),給水泵4A出水量有100t/h左右的晃動(dòng),和高壓進(jìn)汽調(diào)門的晃動(dòng)基本同步。

對上述現(xiàn)象進(jìn)行分析總結(jié),汽動(dòng)給水泵4A高壓汽源進(jìn)入調(diào)節(jié)且高壓調(diào)門開度晃動(dòng),進(jìn)而影響到給水流量的波動(dòng)是導(dǎo)致軸承振動(dòng)的主要原因。

3處理措施

如何防止高壓進(jìn)汽調(diào)門進(jìn)入調(diào)節(jié)時(shí)開度晃動(dòng)是解決汽動(dòng)給水泵軸承振動(dòng)突升問題的重點(diǎn)。根據(jù)高、低壓調(diào)門的控制邏輯,機(jī)組正常運(yùn)行中,低壓進(jìn)汽調(diào)門開至一定開度時(shí),高壓進(jìn)汽調(diào)門才開始開啟,高壓蒸汽參與做功。為解決這個(gè)問題,決定修改高壓進(jìn)汽調(diào)門的控制邏輯。從安全性方面考慮,高壓調(diào)門進(jìn)入調(diào)節(jié)時(shí),調(diào)門開度就開始晃動(dòng),此時(shí)應(yīng)將高壓調(diào)門進(jìn)入調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)往后移:從經(jīng)濟(jì)性方面考慮,減少高壓汽源用汽量有利于提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)機(jī)組以往運(yùn)行情況來看,帶滿負(fù)荷時(shí),低壓進(jìn)汽調(diào)門開度均在75%左右,還有很大裕度。

綜合考慮后最終決定:修改高壓進(jìn)汽調(diào)門的控制邏輯,將高壓調(diào)門進(jìn)入調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)向后移。汽動(dòng)給水泵的高壓/低壓進(jìn)汽調(diào)門控制邏輯如圖1所示。

小機(jī)轉(zhuǎn)速PID經(jīng)計(jì)算后發(fā)閥門指令給高壓/低壓進(jìn)汽調(diào)門,高壓進(jìn)汽調(diào)門經(jīng)函數(shù)f(x)計(jì)算后給出高壓調(diào)門開度指令,低壓進(jìn)汽調(diào)門經(jīng)函數(shù)f(x)計(jì)算后給出低壓調(diào)門開度指令。通過修改高壓進(jìn)汽調(diào)門函數(shù)f(x)參數(shù)可以調(diào)整高壓進(jìn)汽調(diào)門進(jìn)入調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)。修改前后高壓調(diào)門開度曲線如圖2所示。

對汽動(dòng)給水泵4A高壓進(jìn)汽調(diào)門控制邏輯進(jìn)行修改后,機(jī)組滿負(fù)荷時(shí),汽動(dòng)給水泵4A低壓調(diào)門最大開度至83%,高壓調(diào)門未開啟,未出現(xiàn)軸承振動(dòng)突升現(xiàn)象。

4結(jié)語

目前,很多新建大型機(jī)組給水系統(tǒng)未配置電動(dòng)給水泵,只配置兩臺汽動(dòng)給水泵,這對汽動(dòng)給水泵的可靠性要求很高。汽動(dòng)給水泵的振動(dòng)原因很多,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析。該廠通過優(yōu)化高壓調(diào)門控制邏輯,推后了高壓調(diào)門進(jìn)入調(diào)節(jié)的工況點(diǎn),解決了軸承振動(dòng)突升的問題,保證了機(jī)組的長期安全運(yùn)行,可以為解決同類型給水泵汽輪機(jī)軸承振動(dòng)問題提供參考。