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第 4 7卷 第 4期 2 0 0 5年 8月 汽轮机技术 TURBI NE TECHNOLOGY Vo 1 4 7 No 4 Au g 2 0 0 5 2 X 3 0 0 MW 供热机组给水泵配置优化选择 彭 丽霞 ( 黑龙 江电力职工大学， 哈 尔滨 1 5 0 0 3 0 ) 摘要： 以哈尔滨热电有限责任公司供热扩建工程( 2 3 0 0 MW机组) 为例， 参考国内相同容量机组设计和运行 ， 采用 定性和定量的分析和比较方法 ， 专门对给水泵配置方案进行优化论证， 从而满足电厂安全、 经济、 实用以及降低工 程造价的要求。 关键词 ： 给水泵 -1 配置 ； 优 化 分类号： T M6 2 1 3 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 1 - 5 8 8 4( 2 0 0 5 ) 0 4 - 0 2 9 2 - 0 2 T h e O p t i mu m S e l e c t i n g C o l l o c a t i o n o f F e e d Wa t e r P u mp i n 23 0 0 MW C o g e n e r a t i o n U n i t s P E NG L i x i a ( H e i l o n g j i a n g E l e c t ri c Wo r k e r U n i v e r s i t y ， H a r b i n 1 5 0 0 3 0， C h i n a ) A b s t r a c t ： T a k i n g t h e 2 3 0 0 M W c o g e n e r a t i o n u n i t s i n t h e e n l a r g e b u i l d i n g p r o j e c t o f H a r b i n He a t a n d E l e c t ri c L i m i t e d R e s p o n s i b i l i t y C o r p o r a ti o n a s e x a mp l e，r e f e r e n c i n g t h e d e s i g n an d o p e r a t i o n o f the d o me s ti c 8 a l n e c a p a b i l i t y u n i t s an d u s i n g q u a l i ta ti v e an d qu an t i t a t i v e a n a l y s i s ，the c o l l o c a t i o n p l an o f f e e d wa t e r p u mp i s o p ti mi z ed an d p r o v e d T h e o p ti mu m r e s u l t C an s a ti s f y the n e e d o f c o g e n e r a t i o n p l ant i n s a f e t y ， e c o n o mi c ， p r a c t i c a l and d ecr e a s i n g p ro j e c t c o s t Ke y wo r d s： f e e d wa t e r pump； c o Ho c afio n； op t i m um s e l e ct i ng 0 前言 随着生产的发展和科学技术 的进步， 火力发 电向高参 数、 大容量发展， 汽轮发电机组单机容量逐渐增大， 给水流量 也逐渐增大， 给水泵的耗功急剧增加， 对给水泵的选择和配 置提出了更高的要求， 它直接影响到汽轮发电机组运行的安 全性、 经济性和灵活性。 单元制给水泵的选择和配置原则应该是： 保证给水系统 运行安全可靠、 节省投资、 运行经济、 便于调节、 增加供电。 1 概述 从上个世纪 7 O年代初开始， 单机容量 3 0 0 MW、 亚临界、 中间再热参数机组 曾一度成为我国电网发 电的主力机型。 主设备制造技术的引进、 消化、 优化等工作受到了国家政策 以及国内主要制造商的重视 ； 配套辅机、 材料的国产化研制 开发已逐步完善； 系统设计、 安装、 调试以及运行的技术和经 验已经成熟 ； 机组运行的经济性和可靠性得到了验证。随着 时间的推移 ， 单机容量 3 0 0 M W 机组经过不断的系统优化后， 已成为纯凝发电的常规机型； 同时 ， 单机容量 3 0 0 MW 的供热 机组正在成为受政策鼓励的推荐机型。 然而， 已经运行的单机容量 3 0 0 MW、 亚临界、 中间再热 参数供热( 抽汽) 机组， 在国内的实例少、 运行的时间短， 积累 的系统设计、 运行技术和经验还不够成熟。因此 ， 根据供热 扭I组的挂点， 直必要 二些盥规系统提出比选方案， 定性和 收稿 日期 ： 2 0 0 5 - 0 5 -0 9 作者简介 ： 彭 丽霞( 1 9 6 4 一 ) ， 女 ， 副教授 。 定量地分析和比较， 最终达到系统优化的目的。 本文以哈尔滨热 电有限责任公司供热扩建工程 ( 2 3 0 0 MW 机组) 为例， 参考 国内相同容量机组设计和运行， 专 f - l x 给水泵配置方案进行优化论证 ， 从而满足电厂安全、 经 济、 实用以及降低工程造价的要求。 2 给水泵配置方案 给水泵配置方案优化的主要任务是通过技术经济的比 较、 分析来确定最佳方案。单机容量 3 0 0 MW 机组给水泵组 功率约7 0 0 0 k W， 约可占主机功率的 3 ， 因此通过方案优化 ， 如果能够降低给水泵耗功 ， 对提高机组运行经济性的贡献巨 大。 2 1 常规方案介绍 国内3 0 0 MW机组常规的给水泵配置方案 ( 单元方案) 如下 ： ( 1 ) “ 2 5 0 容量的汽动给水泵 ( 运行泵)+1 3 0 容 量的电动调速给水泵( 启动 备用泵) ” 方案。 由于电动调速给水泵在系统中只作为启动和备用泵， 为 减小高压配电容量， 近几年设计和投产的机组常采用此方 案 。 ( 2 ) “ 3 5 0 容量的电动调速给水泵 ( 2台运行泵 +1 台备用泵) ” 方案。 此方案的厂用电率最高， 适合应用于下述几种条件下的 机组 ： ( a ) 汽机回热系统及发电机裕量适合于采用电动给水泵 维普资讯 第 4期 彭丽霞 ： 2 3 0 0 MW 供热机组给水泵配置优化选择 2 9 3 作为运行给水泵时 ； ( b ) 采用 空冷 机组 时 ； ( c ) 抽汽供热机组为增加供热能力时。 2 2 本工程的比选方案 本工程的比选方案确定为以下两种： “ 方案一” 为“ 25 0 容量 的汽动给水泵( 运行泵)+1 3 0 容量的电动调速给水泵( 启动 备用泵) ”组合型式， 该方案的设备规范如下： ( 1 ) 5 0 容量汽动给水泵 ： F K 6 D 3 2型， 流量 6 0 4 i n h ， 扬 程2 2 6 5 m ， 转速5 4 2 6 r m i n 。 内效率8 1 7 。 轴功率4 3 9 7 k W， 数量2台。 ( 2 ) 给水泵驱 动汽轮机 ： N K 5 0 5 6型， 汽耗率5 3 7 k s ( k W h ) ， 转速5 9 0 0 r m i n ， 内效率8 2 5 。 轴功率4 9 0 3 k W， 数量 2台。 ( 3 ) 汽动给水泵前置泵 ： F A 1 D 5 3型。 流量 6 0 4 i n h ， 扬 程8 5 7 2 m， 转速1 4 9 0 r ra i n ， 内效率 8 3 ， 轴功率 1 6 9 k W， 数 量 2台。 ( 4 ) 前置泵电机 ： Y 3 1 5 L 24型， 电压等级 3 8 0 V， 功率 2 0 0 k W。 数量2台。 ( 5 ) 3 0 电动调速给水泵 ： F K 6 G 3 2 A型， 流量3 8 0 i n h ， 扬程2 2 6 3 i n ， 转速4 6 6 4 r m i n ， 内效率8 0 3 ， 轴功率2 7 5 6 k W， 数量 1台。 ( 6 ) 电动调速给水泵前 置泵： Q G 5 0 08 0型， 流量 3 8 0 i n h ， 扬 程 8 7 m， 转 速 2 9 8 5 r m i n ， 内 效率 8 0 ， 轴 功率 1 1 2 k W， 数量 1台。 ( 7 )偶合 器 ： 进 口， 额 定 输 输 出转 速 2 9 8 5 46 6 4 r m i n 。 调速范围 2 5 1 0 0 ， 额定滑差3 ， 轴功率2 7 5 6 k W， 数量 1 台。 ( 8) 电调速给水泵 电机 ： Y K O S 3 4 0 02型 ， 电压等级 6 0 0 0 V， 功率3 4 0 0 k W。 此方案 1台机组整套泵组设备费： 2 2 2 4 万元。 “ 方案二” 为“ 35 0 容量的电动调速给水泵( 2台运行 泵 +1台备用泵) ”组合型式 。 该方案的设备规范如下： ( 1 ) 5 0 电动调速给水泵 ： F K 6 D 3 2型， 流量 6 0 4 i n h ， 扬程22 6 5 i n 。 转速5 4 2 6 r r n l n ， 内效率8 1 7 ， 轴功率4 3 9 7 k W， 数量 1台。 ( 2 ) 电 动调 速 给水 泵前 置 泵： F A 1 D 5 3型， 流量 6 0 4 i n h ， 扬程8 5 7 2i n ， 转速 1 4 9 0 r r n l n 。 内效率 8 3 ， 轴功率 1 6 9 k W， 数量 1台。 ( 3 ) 偶 合 器： 进 口， 额 定 输 出转 速 1 4 9 0 60 5 0 r rai n 。 调速范围2 0 3 0 ， 额定滑差 3 ， 轴功率5 5 0 0 k W， 数量 1台。 ( 4 ) 电调速给水泵电机 ： Y 9 0 024型， 电压等级60 0 0 V， 功 5 0 0 k W， 数量 1台。 此方案 1台机组整套泵组设备费： 1 7 1 6 万元。 3 给水泵配置方案的热经济性比较 比选前提： ( 1 ) 电厂性质为热电兼顾。 ( 2 ) 电网公司限定 电厂发电设备利用小时数为5 0 0 0 h ， 即年发电量为3 01 0 。 k W h ， 扣除厂用电量后才为上网电 量 ， 厂用电量的降低意味着上网电量的增加。 ( 3 ) 按市供热规划 。 本期工程给水泵两个方案机组供热 能力均大于供热要求 ， 热化系数1 。 3 1 给水 泵配置方案热经济指标 给水泵配置方案热经济指标， 见表 1 。 从表 1可以看出： 方案一比方案二年供电量多0 7 5 4 1 0。 kW h ，年燃标煤量多1 6 8 8 0 t ( 折 自然煤2 5 2 0 0 t ) ， 锅炉利 用小时数多 8 6 h 。 表 1 热经济指标成果表 ( 2台机 ) 3 2 热经济性比较 3 2 1 发电标准煤 耗率及年供 电量 的比较 由表 1可以看出两个方案的发电量一样时， “ 方案二” 的 发电标准煤耗率0 2 3 1 s( k W h ) 低于“ 方案一” 的发电标准 煤耗率0 2 3 6 s( k W h ) 。由于受发电设备利用小时数的限 制， “ 方案二” 的综合厂用电率平均为8 5 2 ， 因而年供电量 为2 7 4 4 31 0 。 k W h ， 小于“ 方案一” 的年供电量。 ( 下转第2 9 5页) 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 第 4期 陈应云等 ： 汽轮机主油泵齿型联轴器损坏的原因分析及处理方法 2 9 5 无法反映出是否有变化。后改测主轴与飞锤杠杆的距离为 6 3 mm( 标准为 6 0 m m) ， 由此分析前箱与主轴的相对距离前移 了3 m m。前箱与高压缸之间是靠推拉装置连在一起的， 推拉 装置的间隙只有零点几毫米， 现在前箱前移了 3 m m， 就是说 推拉装置的间隙已增大至 3 m m了。限于当时的条件 ， 没有 时间处理推拉装置的问题 ， 仅在两内齿圈间加了 2 m m的垫 片 ， 增大齿型联轴器的轴向滑移值A1 。 大修时进行了彻底检查， 发现推拉装置磨损严重， 间隙 变大， 高压缸与前箱的开档间隙为2 3 6 m m， 而安装值为2 3 2 0 2 m m， 大了4 mm左右 ， 经调整后齿型联轴器的滑移值恢复 为 4 m m， 问题解决 了。 2 2 齿型联轴器滑移不畅导致挡板掉下 1 号机大修后， 由于轴封间隙大及轴封处保温包得不合 理 ， 造成轴承箱进汽， 油中含水量过大， 春节时利用调峰机会 停机处理。吊开前箱检查发现主油泵齿型联轴器泵端挡板 6 颗连接小螺丝已断 5颗 ， 挡板掉下 ， 主轴端齿轮联轴器由于 有大量油泥卡死， 用手无法推动， 清理油泥后方取出内齿套。 清洗油泥后检查发现主轴端齿轮内外齿均有磨损 ， 其中内齿 圈磨损较为严重 ， 磨出深约0 3 m m的凹坑。 据此分析 ， 因为油中带水及粉尘的吸入， 在主轴端联轴 器产生了大量的油泥( 泵端有润滑油冲洗 ， 油泥少) ， 油泥填 满齿轮间隙， 使主轴端联轴器无法轴向滑移， 相当A1变小 了， 当出现负胀差时泵轴端挡板受力， 螺丝被拉断。同时 由 于油泥填满主轴端齿轮间隙， 影响了齿间润滑， 齿轮发生磨 损， 凹坑的出现使得外齿与内齿咬死， 轴向无法滑动。 经过清洗齿轮， 更换主轴端内外齿后 ， 检查滑动正常， 开 机至今停机多次未再出现问题。 3 主油泵故障的影响 主油泵担负着向轴承提供润滑油、 向调速保安系统提供 压力油的重任 ， 汽轮机的测速装置也装在主油泵轴上 ， 一旦 主油泵出现故障， 后果不堪设想。 当联轴器故障， 主油泵不转时， 如润滑油泵联动不正常， 就会烧轴瓦； 如高压启动油泵联动不正常， 则安全油压低 ， 机 组跳闸； 如高压启动油泵联动正常则机组不跳闸， 但因无转 速信号或转速低， 调速系统必然要开大调门提升转速， 这会 导致负荷及实际转速的飞升 ， 甚至出现飞车事故。 为了保证机组安全 ， 可取消高压启动油泵的联锁 ， 并在 励磁机端增加一套测速装置， 确保调速保安系统能测到真实 的转速， 保证调速保安系统的正常工作。 4 结论 主油泵齿型联轴器的损坏是 比较常见的， 原因也是多样 的， 有因为润滑不 良干磨引起 的磨齿 ， 有制造不 良引起的磨 齿 ， 有设计齿形不当单位齿面压力过大引起的磨齿 。 也有本 文分析的因为油泥锈蚀等引起的卡涩磨损和因滑移值过小 引起的油泵失效。对问题的分析一定要彻底 ， 要找出真正的 原因才能采取合适的手段解决。 对于挡板掉下的问题 ， 曾有一些专业人士建议加大挡板 紧定螺钉的尺寸 ， 增加挡板的紧力， 但被坚决否定了。如果 采取了， 后果是相当严重的， 轻则螺丝继续被拉断， 重则烧毁 主油泵。 ( 上接第2 9 3页) 3 2 2 供 电标 准煤耗 率的比较 供电标准煤耗率的高低是 比较方案热经济性 的标准。 由表 1可 以看 出 “ 方 案 一”的供 电标 准煤 耗 率 0 2 5 1 k g ( k W h ) 低 于 “ 方 案 二 ”的供 电标 准 煤 耗 率 0 2 5 2 k g ( k W h ) 。 3 2 3 主机供 电绝对效率的 比较 主机的供电绝对效率 田=3 6 0 0主机供电功率 主机每 小时热耗量 =机组热效率 ( 1一厂用电率) 。主机供电绝对 效率 田越小， 说明方案越不经济。 “ 方案一” 的主机供电绝对效率 田 =0 6 3 7 6( 10 0 6 0 1 )=0 5 9 9 “ 方案二” 的主机供电绝对效率 田 =0 6 4 8 5( 10 0 8 5 2 )=0 5 9 3 从上述 比较中可以得出结论 ： “ 方案一”热经济指标优 于 “ 方案二” 。 4 两方案的技术特点 组可带 8 0 的额定负荷。当 3 0 的电动调速给水泵故 障 时， 机组可利用一台5 0 的汽动给水泵并借助给水管道支路 上的 1 5 调节阀系统完成启动工程。该方案的热经济性较 好， 高压配电容量小， 设备材料成本低， 年度费用比“ 方案二” 低。 4 2 方案二 该方案的初投资较低、 运行方式灵活， 任何一台电动调 速给水泵故障时都不会影响机组的正常运行。电动调速给 水泵具有启动速度快、 系统简单、 操作方便的优点。但在发 电设备利用小时数不增加的情况下， 机组的供电量小于运行 泵为汽泵方案。该方案的热经济性较差， 年度费用较高。 5 结论 根据上述技术经济 比较，“ 25 0 容量的汽动给水泵 ( 运行泵 )+13 0 容量 的电动调速给水泵 ( 启动 备用 泵) ”组合型式， 优于 “ 3 5 0 容量的电动调速给水泵( 2台 运行泵 +1台备用泵) ”组合型式。 通过对 2 3 0 0 MW供热机组给水泵配置优化的论证和 分析， 该优化方案在3 0 0 M W及以上机组具有广泛的推广价值。 4 1 方案一 该方案运行方式比较灵活 ， 正常运行方式为两台5 0 汽 动给水泵并列运行。一旦一台汽动给水泵故障时， 可投入 I 郭立君 3 0 的电动调速给水泵与一台汽动给水泵并列运行 ， 此时机 2 郑体宽 参 考 文 献 泵与风机 M 北京 ： 中国电力 出版社 ， 1 9 9 7 热力发电厂 M 北京 ： 中国电力出版社 ， 2 0 0 1 维普资讯