太仓港协鑫电厂135MW机组电动给水泵改汽动给水泵.docx
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太仓港协鑫电厂135MW机组电动给水泵改汽动给水泵
太仓港协鑫电厂135MW机组电动给水泵改汽动给水泵
发布日期:
2010/09/06
宋彦波
（太仓港协鑫发电有限公司，江苏太仓215433）
摘要：
汽动给水泵可以利用锅炉富裕蒸发量，使机组供电量增加，降低厂用电率，同时响应国家节能减排号召，为提高机组的安全可靠性和调峰能力，提高机组的经济性，太仓港协鑫电厂对135MW机组进行电动给水泵改汽动给水泵工作，通过介绍改造中设选型、施工、调试情况，并通过对改造前后的运行状况和经济效益的对比分析，证明改造是成功的，为同类型机组的改造提供参考。
关键字：
135MW机组；电动给水泵；汽动给水泵；改造；经济效益
国产135MW机组设计于20世纪50年代末，国内变速汽轮机的设计与制造当时基本处于空白，给水泵一直采用电动机驱动，而135MW供热机组在设计时锅炉就留有一定的富裕蒸发量，再加上近年来煤、油价格飚升，使供热机组的热电成本大增，而上网电价，热价增长有限，使热电企业的利润空间越来越小，甚至造成亏损。
为了拓展生存空间，除了政府政策支撑改善外部环境外，主要靠热电企业本身“降本增利”进行“节能降耗”，增加热负荷，降低煤耗，提高效益、扭亏为盈的策略。
其中行之有效的一项节能技改是改电动给水泵为汽动给水泵，
1 改造设备概况
太仓协鑫电厂＃1、＃2机组是上海汽轮机厂生产的135MW超高压、一次中间再热、双缸双排汽抽汽凝汽式汽轮机，机组额定出力135MW时锅炉蒸发量为398t/h，锅炉额定蒸发量为440t/h，考虑供热量后锅炉蒸发量仍有富裕，两台机组分别与2003年5月和7月投产。
＃1、＃2机组各配套两台100％容量上海电力修造总厂生产的FK5G32型电动给水泵，配套电动机功率为3400KW，运行方式一运一备。
2008年9月对＃1机组乙电动给水泵进行了汽动给水泵改造，目前运行正常，节能效果显著。
2 设备选型和改造方案确定
2.1小汽轮机
＃1机组保留甲电动给水泵，拆除乙电动给水泵，加装100％容量的汽动给水泵。
考虑到135MW机组系统布置比较紧凑，结合现场实际，选用单缸、单轴、纯凝汽、上排汽、底盘油箱集装、快装式汽轮机组，布置在机房零米。
油箱不仅用作蓄油，还用作汽轮机底盘，故称为油箱底盘。
油箱﹑辅助油泵﹑事故油泵﹑滤油器、有关管路配件和小汽轮机均集装在油箱底盘。
前置泵仍然利用原电动给水泵前置泵，重新匹配电机和联轴器。
小汽轮机额定功率2.8MW，最大连续功率3MW，额定转速4640r/min，调速范围2800～5000r/min，排汽采用上排汽入主机凝汽器，疏水利用真空抽吸至凝汽器，为确保疏水及时，在疏水膨胀箱出口加装射水器。
2.2小汽轮机汽源及其系统
小汽轮机正常工作汽源为主机三段抽汽，将主机原三段抽汽母管处弯头更换为三通供小汽轮机汽源，备用汽源为辅助蒸汽，从主机三段抽汽供辅汽管道上取汽，辅汽供小汽轮机管道接在三段抽汽供小汽轮机供汽电动门之后，并加装逆止门和电动门。
小汽轮机供汽经过小汽轮机自动主汽阀和调速汽阀后进入汽轮机作功，乏汽通过方变圆至上排汽管道进入主机凝汽器，疏水排至疏水膨胀箱后通过射水器进入主机凝汽器喉部。
2.3控制油系统和润滑油系统
小汽轮机自动主汽阀和保安系统采用透平油控制，调速汽阀采用抗燃油控制，抗燃油来源于主机EH油泵出口，并加装隔离门，有压回油加装滤网后接回主机EH油箱。
润滑油采用小汽轮机自身配置电动油泵供油系统供小机本体轴承和被驱动的给水泵、前置泵轴承润滑用油及小机保安用油。
小汽轮机配备两台交流油泵和1台事故直流油泵，油泵出口一路供小汽轮机主汽阀控制用油，一路经减压阀后供小汽轮机和给水泵、前置泵轴承润滑。
2.4前置泵
前置泵重新匹配新的电机（6KV，185KW）和联轴器，根据安装场地，将前置泵掉转180度，电机位于前置泵北侧空地，前置泵进出口管道调换，进口管道标高不变；出口管道标高增加180mm，相应管道加长。
2008年1月，太仓港协鑫电厂对改造设备进行了招标，通过对招标单位业绩、行业信誉、质量及价格结合公司实际情况选用杭州中能汽轮动力有限公司生产的小汽轮机，委托华东电力设计院对改造过程中的土建、机组安装及系统布置、控制等部分进行了设计，小汽轮机、给水泵、前置泵技术规范如表1、表2、表3所示
表1 小汽轮机技术规范
型 号 N32/01
型 式 单缸、单轴、纯凝汽、上排汽、底盘集装油箱
运行方式 变参数、变功率、变转速
额定工况功率 2.8MW
额定工况内效率 不小于81%
最大连续功率 3MW
额定工况进汽压力0.87MPa（a），温度350℃
额定工况排汽压力11 KPa（a），温度45.8 ℃
额定转速 4640r/min
调速范围 2800～5000r/min
临界转速 9000 r/min（机械超速）
表2 给水泵技术规范
型号 FK5G32
流量 505m3/h
扬程 1750m
转速 4640r/min
功率 3400KW
效率 >80％
表3 前置泵技术规范
型号 QG500-80
流量 505m3/h
扬程 80m
转速 2985r/min
功率 138KW
效率 >80.5％
3 改造方案的实施
3.1工期安排
利用2008年9月＃1机组大修机会同步进行汽动给水泵改造工作，大修工期35天，考虑到土建基础养护期较长，汽动给水泵改造工期45天。
为确保改造施工不影响主机开机，同时改造后的汽动给水泵能在主机运行状态下进行调试，成立了专门的技术组，制定了详尽了施工方案，合理安排工期，在主机开机前，将所有与主机相关联的管道安装完毕、隔断严密，暂时不能连接的加装隔离门留出接口。
3.2乙电动给水泵组的拆除
受场地限制，原耦合器和电机位置安装小汽轮机横向距离不够，新浇灌基础须整体外移240mm，所以将乙电动给水泵组（含给水泵泵体）全部拆除，拆除前置泵进口管、再循环管、中间抽头管道、前置泵出口至给水泵进口管道、给水泵出口管道并做好封堵工作，前置泵密封水进回水管、给水泵密封水进回水管、空冷器冷却进回水管清理，用气割在根部切除，切除时防焊渣掉进母管内，并做好封堵。
冷油器拆除清洗后作为汽动给水泵冷油器，耦合器放油后将外部油路法兰封堵，防止进空气锈蚀。
为减小对甲电动给水泵基础的影响，乙电动给水泵基础破除采用水钻打孔、分块隔离、逐个推倒的方式。
汽动给水泵和前置泵均布置在零米，在原基础位置外移240mm浇筑新基础，为确保地脚螺栓强度小汽轮机地脚螺栓直接浇灌入基础中，给水泵和前置泵基础采用方孔浇注。
3.3汽动给水泵安装
3.3.1小汽轮机安装前清理、检查
在新基础养护期间，对小汽轮机油箱和轴承箱进行检查清理，因为小汽轮机采用底盘油箱（油箱即为汽轮机底盘），为确保给水泵的标高，油箱位置在零米以下，安装完毕后清理油箱难度较大，提前进行油箱内部清理，并将所有油箱接口法兰垫片更换为新的优质耐油石棉板。
对小汽轮机轴向推力间隙进行复查、标定，因为属于快装机组，未进行揭缸检查。
3.3.2小汽轮机安装
在基础混凝土强度达到75％时，进行基础平面检查和初找平工作，并对地脚螺栓表面进行检查，按照设计院布置图在基础平面上研磨出垫铁支撑面，布置平垫铁。
将汽轮机台板清理干净，安装斜垫铁，将小汽轮机整体吊入基础上，复核小汽轮机和给水泵中心，进行找正工作，检查垫铁接触情况，确认无误后，将垫铁焊接在一起进行二次灌浆。
3.3.3 给水泵、前置泵安装
检查基础平面和地脚螺栓孔表面质量合格后，再次核对给水泵与小汽轮机中心，核对前置泵与电机中心，前置泵按照要求解体检修，清理检查修整前置泵各部套,测量记录技术数据,与泵体外部连接密封件更换。
研磨基础平面，布置平垫铁和斜垫铁，找正后焊接一起进行二次灌浆。
3.3.4系统管道安装
汽动给水泵的汽水油管道安装在机组大修时同步进行，进、排汽管道支架安装利用原电动给水泵整体框架，并按照设计图纸要求对框架进行加固。
上排汽管道水平段加装三段式波纹管补偿器，内外侧长螺栓均紧固，三段波纹管自由膨胀自补偿；排气管在凝汽器侧排汽蝶阀后水平管道加装单波纹管补偿器，外侧螺栓紧固，内侧螺栓松开，允许波纹管压缩，不允许拉伸。
小汽轮机进汽管道疏水、本体疏水、轴封疏水均排至小汽轮机自带的疏水膨胀箱，通过射水器排入主机凝汽器喉部，射水器水源来自于凝结水泵出口；EH油管道从主机EH油泵冷油器出口接引。
排汽管在水平段的低处增设疏水点，单独走管道保持坡度接引至凝汽器；为确保排汽缸内疏水及时，防止排汽缸积水导致小汽轮机水击加装排汽缸就地水位计，并在排汽缸上安装水位报警装置，三取二，两点报警时小汽轮机跳闸。
4 改造后运行情况及经济分析
4.1运行情况
改造结束后，主机已经运行，单独进行小汽轮机润滑油和EH油油循环，严格控制EH油供小机压力在0.5Mpa-1Mpa之间，防止EH油压波动过大威胁主机运行；润滑油路在往主汽阀控制油路上加装堵板，防止杂质进入主汽阀控制油路。
油循环结束后进行小汽轮机超速试验和带泵试转，一切参数正常，负荷跟踪准确、迅速，运行至今未发生异常。
改造后电泵和汽泵相关运行参数如表4所示
表4＃1机汽动给水泵改造前后机组运行参数
名称 单位 汽泵工况 电泵工况
机组电功率 kw 133146.068 134898.531
主汽压力 Mpa 12.480 12.840
主汽温度 ℃ 535.995 531.348
再热汽压力 Mpa 3.198 3.204
再热汽温度 ℃ 536.006 532.807
一抽压力 Mpa 3.319 3.325
一抽温度 ℃ 353.637 348.183
二抽压力 Mpa 1.652 1.680
二抽温度 ℃ 440.521 440.942
三抽压力 Mpa 0.749 0.788
三抽温度 ℃ 334.382 336.739
低压缸排汽压力 kPa 6.614 6.147
低压缸排汽温度 ℃ 39.11 40.05
从表中数据可以看出，电动给水泵改造为汽动给水泵后，机组各运行参数基本没有变化，能保障机组的可靠稳定运行。
4.2经济分析
2008年12月，公司委托江苏方天电力技术有限公司对汽动给水泵改造之后的＃1机组进行了全面的性能试验。
最终数据如表5所示
表5改造后汽泵工况和电泵工况试验数据
名称 单位 汽泵工况 电泵工况
机组电功率 kw 133146.068 134898.531
主汽压力 Mpa 12.480 12.840
主汽流量 kg/h 414790.97 407099.09
热耗 kJ/kW.h 8565.84 8305.38
厂用电率 % 4.85 7.48
锅炉效率 % 92.11 92.11
发电煤耗 g/kW.h 323.79 313.94
供电煤耗 g/kW.h 340.28 339.32
根据表中数据可以看出135MW机组汽泵运行工况热耗为8565.84kJ/kW.h，供电煤耗为340.28g/kW.h。
135MW机组电泵运行工况热耗为8305.38kJ/kW.h，供电煤耗339.32g/kW.h。
汽泵工况相比电泵工况，热耗升高260.46kJ/kW.h，供电煤耗增大0.96g/kW.h，厂用电率下降2.63%。
按照机组年利用小时6000小时、负荷率75％测算，通过计算可以得出，改造后因厂用电率降低2.63％全年增加上网电量1579.725万kwh，多消耗标煤583.2t，按照标煤单价630元/t、上网电价0.43元/kwh计算可以得出改造后增加上网电量收入687.02175万元，增加燃煤成本36.7416万元；年收益为650.28015万元；＃1机组汽动给水泵改造总成本为550万元，不到一年即可回收投资。
节能效果显著。
5 结束语
太仓港协鑫电厂＃1机组的汽动给水泵自投运以来运行稳定，机组运行参数正常，各类指标达到设计要求，给水自动跟踪明显改善，机房内运行噪音也得到了很好控制，对于提高太仓港协鑫电厂135WM机组的安全、经济、稳定运行起到了重要作用，此次汽动给水泵改造是成功的。
第六节汽动（电动）给水泵的运行
一、电动给水泵组
（一）电动给水泵启动
1．完成电动给水泵启动前检查。
（1）检查电动泵组及其有关系统管道、设备处于完好状态。
（2）检查电动泵组启动前各联锁、保护合格。
（3）按系统阀门检查卡，将阀门调至启动前的位置。
（4）检查除氧器水位正常，水温应符合要求。
（5）检查油箱油量充足，油位2/3位置，油质合格。
（6）联系电气，送上辅助油泵电源，检查润滑油滤网一侧投入，另一侧备用。
（7）检查投入主泵密封水正常。
2．全开前置泵进水门，联系电气，送上电泵电源。
3．启动辅助油泵，检查油泵工作正常，润滑油压力、温度、各轴承回油温度正常，油系统无漏油现象，油箱油位正常，投入辅助油泵联锁。
4．投入再循环门“自动”，开电动再循环门。
5．启动电泵，注意启动电流返回时间正常，检查轴承振动、温度正常，检查泵出口压力、流量正常。
6．根据润滑油、工作油温度，手动调整冷油器冷却水进水门，根据电动机进、出风及线圈温度，调节电动机空冷器进水门，保证润滑油出油温度35～45℃，工作油冷油器出油温度35～65℃，电动机进风温度20～65℃。
7．检查当润滑油油压升高至0.3Mpa时，辅助油泵自停，注意轴承油压正常。
8．维持低速暖泵30min（若除氧器水温小于80℃时不需暖泵）后，手动调节勺管开度，并使电泵转速逐渐升至3000rpm。
全面检查前置泵、给水泵及液力偶合器运转情况。
9．开足电泵中间抽头门。
10．若由汽泵切至电泵运行，应联系锅炉，将被停汽泵转速控制切至手动，逐渐提高电泵转速，当给水流量有所增加时，交替进行降低被停汽泵转速和增加电泵转速，并注意汽包水位的变化。
当被停汽泵给水流量逐渐下降至148m3/h时再循环门自动开启，当被停汽泵转速降至3000rpm时且负荷全部转移到电泵后，按汽泵停止步骤停汽泵。
11．联系锅炉将电泵勺管调节投入“自动”。
12．当电泵转速大于325m3/h，再循环门自动关闭。
（二）电动给水泵的停用
1．试转辅助油泵正常。
2．联系锅炉，电泵转速调节切至“手动”。
若由电泵切至汽泵运行，则汽泵启动正常，转速达3000rpm后继续提高汽泵转速，当给水流量有所增加时，交替进行提高汽泵转速和降低电泵转速，将电泵负荷全部转移至汽泵。
3．当电泵给水流量降至148m3/h，再循环门自动开启。
4．当电泵负荷全部转移到汽泵后或停机后，锅炉不需要进水时，电泵出水门切至手动并关闭。
5．关中间抽头门，确认汽泵中有一台中间抽头门开足。
6．继续操作勺管至“0”。
7．解除电泵联锁，停电泵，注意电泵及电动机惰走情况，当电泵油压降至0.1Mpa时，辅助油泵自启动，否则手动启动辅助油泵。
8．如电泵停下作联锁备用，满足以下条件：
（1）全开电泵组进水门。
（2）投入电泵联锁。
（3）再循环门开。
（4）投入电泵转速调节跟踪“自动”。
（5）润滑油压正常。
（6）主泵密封水差压正常。
（三）电泵正常运行维护
1．检查泵组及管道、设备无泄漏。
2．检查泵组各轴承振动、温度正常。
3．检查电动机电流、线圈温度、风温正常。
4．检查润滑油、工作油压力、温度、滤网前后差压正常。
若滤网前后差压升高，应切至另一组运行。
5．检查油箱油位正常，发现油位异常及时处理。
6．检查勺管位置及自动调节正常。
7．检查密封水差压、自动调节、回水温度、密封水滤网前后压差等正常。
（四）电泵保护
1．给水箱水位低Ⅱ值。
2．润滑油压力低至0.08Mpa。
3．电泵进水压力低至1.25Mpa，且电泵启动后延时20S。
4．勺管回油温高130℃。
5．电泵前置泵进水门关或未开足。
6．出口流量低低延时30S，再循环门开度小于10％。
7．电泵密封水差压低低0.015Mpa且回水温度高90℃。
二、汽动给水泵组
（一）汽动给水泵禁止启动的有关规定
1．危急遮断装置、电磁阀超速、轴向位移、润滑油压低、真空低保护之一动作不正常。
2．高低压主汽门、高低压调门、排汽蝶阀之一不能关严或工作不正常。
3．主要表计失灵，如进汽压力压力、温度、真空、转速、EH油压力、润滑油压力表等。
4．主油泵、直流油泵之一工作不正常。
5．油质不合格或油箱油位过低。
（二）汽动给水泵的启动
1．完成电动给水泵启动前检查。
（1）检查汽泵组及其有关系统管道、设备处于完好状态。
（2）汽泵组联锁保护合格。
（3）检查油系统合格，油箱油位正常。
（4）除氧水箱、开、闭式冷却水系统正常，机组负荷在40％。
（5）按启动前系统检查，将各阀门置在要求位置。
（6）启动小机直流油泵5分钟后，待系统空气赶尽后停直流油泵，开小机主油泵，检查泵电流、正常油压正常，系统无泄漏，油箱油位、油温正常，各轴承回油正常。
（7）投入油泵联锁。
（8）开小机油箱排烟风机，并投入联锁。
（9）开启前置泵进水门。
（10）投用汽泵密封水系统，检查密封水压力自动调整门正常，维持密封水差压0.1Mpa以上。
（11）确认危急遮断油门在脱扣位置，高、低压主汽门及高、低压调门均在关闭位置。
2．启动前置泵走再循环。
3．小机抽真空，并监视主机真空。
4．小机轴封供汽。
5．开启高、低压蒸汽管道疏水门暖管。
6．暖管结束，开启低压电动门。
7．复置小汽机。
8．冲转：
冷态启动速率100rpm/min，热态启动速率200rpm/min。
转速达600rpm时，手动脱扣进行摩擦检查。
检查正常后，复置小机。
9．再次冲转速率：
冷态200rpm/min，热态300rpm/min。
10．冷态启动时，600rpm暖机20分钟，1800rpm暖机25分钟，升至3000rpm。
热态启动在600rpm时检查正常后，可直接升至3000rpm。
11．检查有关疏水门关闭。
12．联系锅炉开足给泵出口门，控制方式切至“遥控”，根据需要开足中间抽头隔离门。
13．注意再循环门动作正常。
14．汽泵升速过程中注意事项：
（1）启动中要注意转速上升平稳，不应产生过大的波动，过临界转速时不能停留，应迅速通过。
（2）注意轴向位移、轴承振动情况、轴承回油温度、推力瓦温度正常。
（3）调节冷油器出水门，维持冷油器出口油温在35～45℃，各轴承回油温度小于65℃。
（4）注意调整密封水差压。
14．在工作范围内，升降速率小于1500rpm/min。
（三）汽泵组停止
1．根据汽机负荷下降情况，应缓慢平滑地将给水负荷转移至运行泵上，停用给泵转速逐渐下降至3000rpm，注意给水流量小于148t/h时，再循环门自动开启调节。
2．联系锅炉将控制方式切回小机“OA”方式，确认另一台运行汽泵或电泵中间抽头门开足，关闭要停用给泵出口门及中间抽头门。
3．在最低转速下手动脱扣小机，检查小机“跳闸”灯亮，高、低压主汽门关闭，高、低压调速汽门关闭，指示灯亮，转速下降，有关疏水门自动开启。
4．注意泵组惰走，转速到零，ETS“零转速”指示灯亮，记录惰走时间。
5．根据需要停用前置泵。
6．关闭小机排汽蝶阀。
关小机本体疏水门，小机真空到零，停轴封供汽。
7．大机减负荷至40％，停用一台汽泵。
8．停用小机主油泵。
（四）小机运行中的维护
1．小机正常运行控制数据
项目名称
单位
正常运行数值
最高值
最低值
报警值
高压汽压力
MPa
16.7
17.5
高压汽温度
℃
537
546
低压汽压力
MPa
0.752
低压汽温度
℃
335.2
342
排汽压力
kPa
6.77
12
排汽温度
℃
80
135
EH油压
MPa
14
主油泵出口油压
MPa
1.1～1.2
润滑油压
MPa
0.10～0.15
0.08
0.09
冷油器出口油温
℃
35～45
油箱油位
mm
330
140
520
520
轴承回油温度
℃
<65
75
65
推力轴承温度
℃
<80
90
80
推力轴承回油温度
℃
<65
75
65
轴向位移
mm
<±0.9
1.2
－1.2
±0.9
转速
rpm
3000～6000
6000
3000
6100
轴振动
mm
0.076
0.12
0.076
2．给水泵正常运行控制数据
项目名称
单位
正常运行数值
最高值
最低值
报警值
给泵进口压力
MPa
1.25
1.4
给泵进口滤网差压
MPa
0.06
0.06
密封水差压
MPa
0.1
0.035
密封水滤网差压
MPa
0.06
0.06
密封水回油温度
℃
50～75
80
85
前置泵轴承温度
℃
95
95
给泵轴承温度
℃
<75
90
7
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