1、330MW 机组锅炉给水泵超调的原因和分析李振 1 方久文 1 方聪聪 2（天津国电津能热电有限公司，天津 东丽 300300）摘 要：国产 300MW 的机组，汽动给水泵在电厂的生产中扮演了重要角色，双汽源的汽泵驱动用汽轮机，由于是单调节门控制转速，在只有一路汽源工作情况下，容易发生超调，给机组的安全运行带来很大隐患。关键词：汽动给水泵 汽轮机 油动机 空行程一 概述天津国电津能热电有限公司是 2*330MW 的热电联产机组，配备了两台 50%容量的汽泵一台 30%容量的电泵，正常运行时两台汽泵运行，电泵作为启动或备用给水泵。这三台给水泵的无故障运行对于整套机组至关重要。在汽动给水泵的正常运
2、行中，由于其设备的性能和设计特点，以及在单汽泵+电泵不正常的运行方式下，电泵的出力受到限制，汽泵发生了因小机油动机空行程造成的锅炉给水流量长时间低于主汽流量的情况，致使机组发生汽包水位低（-330mm）MFT 动作，本文针对这种故障的现象及原因进行分析，并采取针对性措施。二给水泵的技术参数和说明1.汽动给水泵的主要参数如下：型号 FK6F32KM 扬程 （m） 2173级数 6 级叶轮 汽蚀余量（m） 33.87进口流量 VWO （t/h）755 抽头压力（MPa） 10.91出口流量 VWO （t/h）690（含增压级） 转速 （r/min） 5109抽头流量（t/h） 65 最大超速转速（
3、r/min）57002.汽动给水泵驱动用汽轮机（小机）主要参数及说明如下：；型号：TGQ06/7-1 连续运行转速范围 ：3000r/min6000r/min型式：单缸、双汽源、新汽内切换、变转速、变功率、冲动凝汽式、下排汽主汽门前蒸汽参数汽源 工况 压力（Mpa） 温度（）功率（kw）转速（r/min）内效率(%)汽耗率(kg/kw.h)ECR 0.956 359.4 4249 5410 82.3 4.84低压汽 VWO 1.054 358.6 4595 5529 82.1 4.79小汽轮机配有两种进汽汽源。正常运行时采用主机四段抽汽，低负荷或高负荷时采用主机高压缸排汽(再热冷段)。低压调速
4、汽门和中压调速汽门由同一个油动机通过提板式配汽机构控制。在给水泵汽轮机的起动过程中，高压蒸汽一直打开到接近 40%主机额定负荷。15%主机额定负荷时开始打开低压主汽门前逆止阀，使低压汽进入；在 15%40%主机额定负荷范围内，高压汽与低压汽同时进入；在 40%主机额定负荷以上时，全部进入低压汽。在低压主汽门前必须装有一只逆止阀，当高压进汽时防止高压汽串入主汽轮机。当主机四段抽汽压力升高到能顶开逆止阀后，低压汽进入汽轮机，配汽机构自动地逐渐将高压汽切断。三给水泵的运行方式及调整要点1、在启停机时，为了节省厂用电，减少电泵的运行时间，汽泵的汽源一般由临机的辅汽供应，维持汽泵定转速（3000r/mi
5、n 或者 1800r/min）运行，通过再循环调整流量，并一直到打闸停机，锅炉第一次上水至高水位，然后将汽泵停运；2、汽泵的控制方式有三种：手动方式、自动方式和遥控方式。手动方式下，通过开、关和快开、快关按钮，对小机的油动机进行直接调整，使小机的进汽调门直接控制进汽流量，从而增大或降低汽泵出力；自动方式下，通过转速的闭环控制，设定目标转速和升速率，合理进行低速和中速暖机，一般小机的冲转都是选择此种方式；遥控方式下，机侧对汽泵的出力没有调整输出，只有基本监视，汽泵的出力由炉侧手动调整或者投入给水自动，由汽包水位的三冲量进行调整。机组正常运行时，汽泵的运行基本在遥控方式。3、小机的汽源有两路，但是
6、在实际操作中，因为两路汽源参数偏差较大，低压蒸汽为主机的四段抽汽，其参数为 0.956MPa(绝对)/359.4；高压蒸汽为主机高压缸排汽，其参数为 3.598MPa(绝对)/319.1。但在实际运行中，一路汽源基本满足用汽，为了防止小机超速和本体进水损坏设备，一般都是选择单路进汽另一路进汽电动门关闭，进汽电动门在小机的两侧布置，但是进汽调整门的油动机只有一个，在只有低压汽源进汽时，油动机对应开度在 0-50%，超过 50%的部分就是空行程；只有高压汽源进汽时，油动机开度在50%-100%时，对控制进汽来说才是有效行程，前面的一半行程就是空行程。理论上，小机可以实现两路汽源的无扰切换，但本厂自
7、试运投产以来，从未进行自动切换。在最初进行高压汽源向低压汽源切换时，一般都是小机打闸，重新选择汽源冲转。2010 年我公司对小机汽源进行了技改，取消高压进汽一路汽源，并在高压进汽电动门后加死堵；在低压汽源上，除了主机四段抽汽以外，将临机辅汽也引至低压进汽，实现了无电泵启停机，在小机的汽源切换上，因为辅汽与四段抽汽相差较小，只需将进汽电动门倒换平稳即可。4、小机的冲转节点为：低速为 900-1100r/min、中速为 1800r/min、高速为3000r/min，升速率视小机的缸温、调节级温度来设定。小机由中速直接升高速，在 1900-2900r/min 时，DCS 设定显示为临界区，升速率为
8、1200r/min，但是汽泵的遥控允许范围为2650-5250r/min，在遥控允许指示光字牌亮起的时候，由于最低转速 2650r/min 距离小机的临界转速 2550r/min 很近，小机的轴振变化较大，所以基本在小机定速 3000r/min 的时候，才会将汽泵的控制方式由自动方式切为遥控方式，这样就完成了汽泵由机侧控制向炉侧控制的转变。5、遥控控制时，锅炉所能输入的指令零点对应转速 2650r/min 与汽机侧所能要求的汽泵最低转速 3000r/min 存在偏差，在进行水位调整的时候，要求炉侧不能一味降低汽泵转速而忽略了小机的轴振变化，防止发生因临界区里小机轴振大至 150m，保护动作的事
9、故。锅炉控制的指令区间为 0-100%，对应汽泵转速为 2650-5250r/min，速差为2600r/min，每一个指令，对应 26 转，炉侧给水的指令对应的转速（2650+指令*26）与汽泵的实际转速偏差超过 390r/min，对应的指令偏差为 15%，汽包水位的调整方式将由自动调整切至手动调整，但汽泵的控制方式仍为遥控状态；炉侧给水的指令对应的转速（2650+指令*26）与汽泵的实际转速偏差超过 500r/min，对应的指令偏差为 19.2%，汽泵控制方式将由遥控方式切为机侧自动方式，即汽泵转速的闭环控制，此时炉侧的指令无效。四故障发生的经过及原因分析2012 年 02 月 13 日 1
10、 号机组 13:43 分，#1A 送风机电机轴承温度高跳闸，RB 动作。15:10 时，#1 机恢复至如下工况：负荷 200MW，主汽压力 15.89Mpa、煤量 106t/h，四台磨运行（1A、1B、1C、1E） 、给水流量 637t/h、主汽流量 576t/h、1B 送风机运行（1A 送风机检修） 、1C 电泵手动调节（液偶指令 60%，电流 298A） 、1B 汽泵自动跟踪水位（1A 汽泵因出口门自关，门芯脱扣，缺陷不能处理，处停运状态） ，热网疏水流量 106t/h（折合抽汽量约 160t/h） 。AGC 投入，供热负荷缓慢增加。15:33 分，锅炉压力设定值 15MPa,由于压力超调
11、，锅炉压力由 14.2MPa 升至 16.4MPa,给水压力随之自动上涨，汽泵转速升至 4533 rpm，油动机开度至 86%。15：37 分 15 秒，1B 汽泵转速 4486 rpm，转速指令 72.3%，转速反馈计算值为57.45%，差值超过 15%，达到锅炉水位自动切手动动作条件，1B 汽泵切至锅炉手动控制。15：37 分 29 秒值班员发出减汽泵转速指令，指令值由 56.82%降至 44.82%，至 15：37分 41 秒 1B 汽泵转速 4337rpm 时指令反馈值为 65.48%，指令与反馈值相差大于 20%，1B 汽泵由锅炉遥控切至汽机就地控制方式。汽泵转速继续下降，流量降至
12、180 吨以下，再循环门自动打开，给水流量 823 降至 300 吨，经多方调整无效，15:40 分锅炉水位低三值保护动作。通过曲线（见图 1）对比，分析此次事故发生的原因有以下几点：1、运行方式特殊，由于#1A 汽泵缺陷，运行中为单台汽泵+电泵运行，为保证电泵运行稳定，汽泵投入自动工况，电泵在手动定速运行状态。此种工况较为特殊，对汽泵调整要求较高。由于锅炉 RB 后，处于供热参数恢复状态，增大供热抽汽流量时，对锅炉的扰动较大，使主汽压的反应滞后，极易造成主汽压力超调，单台汽泵给水自动调整在压力较大波动时受设备特性影响，进入失稳区域；2、调门空行程问题，调速汽门开度至 50%后低压进汽调门处于
13、全开不节流工况。汽包水位低时，汽泵油动机由 0%开至 50%为工作行程，此后再开大行程，汽泵不再增加进汽量，故油动机由 50%开至 86%为空行程。在小机油动机的空行程区域，转速滞后于指令输出，基本没有变化，而空行程时间较长，汽泵的指令始终跟随自动调整。汽包水位高后，给水指令发出汽泵调门关向调节，但在 86%至 40%的过程中汽泵转速因小机进汽没有实质性节流，并不会对转速及流量进行有效控制，从而使目标转速与实际转速形成转速偏差，切除了汽泵的遥控方式；图 1：1B 汽泵运行情况3、汽泵控制方式由遥控方式切至自动方式，即转为小机转速的自动控制，汽泵此时的目标转速为切除遥控时的目标转速，实际转速逐渐
14、下降至目标转速值，给水流量持续减少，影响了汽包的上水，恶化了水位调整的品质；五采取措施1、在单台汽泵运行工况下，为防止汽泵油动机开度至空行程，运行中要控制锅炉压力，从而控制油动机开度40%，避免汽泵调整进入空行程区域。在压力波动时，特别是压力上涨时，可适当增大电泵出力，对水位自动人为干扰，降低汽泵的出力。2、专业应开展专项研究，从机械行程到自动控制重新评估逻辑设置，避免使汽泵进入空行程工作区，利用检修机会，对油动机空行程问题进行解决；3、在 DCS 锅炉汽水调整画面，增设汽泵“遥控切除”光子牌，提醒运行人员汽泵控制方式的变化。另外在遥控切除后，应避免跟踪转速自动，可以考虑让该泵保持转速或者直接
15、切至手动方式，此时应该密切关注给水流量和主汽流量的偏差，避免发生汽包水位过高或过低，引起跳机事故；4、针对单台汽泵运行的特殊工况，强调运行安全，加强对人员技术培训，深入了解设备特性，特别要掌握汽泵油动机行程及出力匹配情况。同时还要熟练掌握汽泵和小机的相关逻辑，关注油动机行程的超限，在指令输出与转速反馈偏差增大不能恢复时，应果断将汽泵运行方式切至手动方式，快关手动机调门（0.1%的步长） ，待速度偏差正常时，再投入遥控方式。作者简介：李振 助理工程师 集控运行，天津国电津能热电有限公司。方久文 工程师， 集控主任助理，天津国电津能热电有限公司。方聪聪 助理工程师 集控运行天津国电津能热电有限公司 天津东丽区杨北公路范庄村北，邮编 300300
