给水泵汽轮机汽源控制优化

引言

汽动给水泵是火力发电厂的重要辅助设备,给水泵的振动问题是影响给水泵可靠性的一个主要因素。某厂汽动给水泵4A在机组高负荷运行时,轴承振动突然上升,在降低机组负荷后又恢复正常。在对此种工况进行对比分析后发现:汽动给水泵的高压汽源控制有问题。经过高压汽源控制逻辑优化,解决了高负荷下汽动给水泵轴承振动突升的问题,保证了机组的安全稳定运行。

1机组概况

某电厂2×1000Mw超超临界机组给水系统配备两台50%容量汽动给水泵,未设置电动给水泵。给水泵汽轮机为上海汽轮机厂设计制造的ND(Z)89/84/06型单缸、冲动式、单流、纯凝汽式汽轮机。给水泵汽轮机有低压、高压两套独立完整的配汽机构,两套配汽机构均有主汽门和调门。低压汽源来自主机的第五段抽汽,蒸汽参数为1.04MPa/444℃,低压主汽门前连接辅汽管道作为启动汽源。高压汽源来自高压缸排汽,蒸汽参数为3.55MPa/433℃。

2汽动给水泵振动大现象及原因分析

机组负荷上升至900Mw后,给水泵4A汽轮机前/后轴承(x/Y相)振动快速上升至72/68μm、52/38μm,现场测振与DCs上数据基本一致,振动数值的确上升。降低机组负荷后,汽动给水泵4A轴承振动下降。热控人员对汽动给水泵4A各轴承振动探头进行检查,确认振动检查各元件和信号回路正常。

在机组运行过程中,汽动给水泵4A多次出现轴承振动突升的情况,对这些工况进行分析后发现:

(1)汽动给水泵4A液压控制油压力、温度稳定无波动,润滑油压力和温度稳定无波动。

(2)给水泵4A汽轮机转速在5000r/min时容易出现轴承振动突升这种情况。

(3)振动突升时给水泵4A汽轮机高压进汽调门开度来回晃动频繁,现场检查发现高压进汽调门存在突然开启和突然关闭的现象。

(4)高压进汽调门出现晃动时,给水泵4A出水量有100t/h左右的晃动,和高压进汽调门的晃动基本同步。

对上述现象进行分析总结,汽动给水泵4A高压汽源进入调节且高压调门开度晃动,进而影响到给水流量的波动是导致轴承振动的主要原因。

3处理措施

如何防止高压进汽调门进入调节时开度晃动是解决汽动给水泵轴承振动突升问题的重点。根据高、低压调门的控制逻辑,机组正常运行中,低压进汽调门开至一定开度时,高压进汽调门才开始开启,高压蒸汽参与做功。为解决这个问题,决定修改高压进汽调门的控制逻辑。从安全性方面考虑,高压调门进入调节时,调门开度就开始晃动,此时应将高压调门进入调节的工况点往后移:从经济性方面考虑,减少高压汽源用汽量有利于提高机组运行的经济性。根据机组以往运行情况来看,带满负荷时,低压进汽调门开度均在75%左右,还有很大裕度。

综合考虑后最终决定:修改高压进汽调门的控制逻辑,将高压调门进入调节的工况点向后移。汽动给水泵的高压/低压进汽调门控制逻辑如图1所示。

小机转速PID经计算后发阀门指令给高压/低压进汽调门,高压进汽调门经函数f(x)计算后给出高压调门开度指令,低压进汽调门经函数f(x)计算后给出低压调门开度指令。通过修改高压进汽调门函数f(x)参数可以调整高压进汽调门进入调节的工况点。修改前后高压调门开度曲线如图2所示。

对汽动给水泵4A高压进汽调门控制逻辑进行修改后,机组满负荷时,汽动给水泵4A低压调门最大开度至83%,高压调门未开启,未出现轴承振动突升现象。

4结语

目前,很多新建大型机组给水系统未配置电动给水泵,只配置两台汽动给水泵,这对汽动给水泵的可靠性要求很高。汽动给水泵的振动原因很多,应根据实际情况进行分析。该厂通过优化高压调门控制逻辑,推后了高压调门进入调节的工况点,解决了轴承振动突升的问题,保证了机组的长期安全运行,可以为解决同类型给水泵汽轮机轴承振动问题提供参考。