S209E联合循环余热锅炉给水系统故障的分析和处理

　　泄漏等问题分析其原因，并提出改进意见。

　　温州龙湾燃机发电厂STAG209E燃气一蒸汽联合循环装有两套美国GE制造的PG9171E燃气轮发电机组，并配有两套比利时CMI制造的余热锅炉和一套GE制造的汽轮发电机组，电站总装机容量余热锅炉为立式、强制循环、双压、无补燃锅炉；额定蒸发量为175t/h两台锅炉给水除氧系统为公用母管制，公用一台除氧器，3台100锅炉大蒸发量的电动给水泵。自投运以来，多次出现给水系统故障现象。本文通过分析事故原因，并介绍改造方案，供同行。

　　1设备和故障概况1.1给水泵基本参数型号：MN508A叶轮级数：8级额定流量：237.9m/扬程：847m转速：2再循环阀：压力式（与逆止阀整体结构）自余热锅炉投产以来，就多次出现给水泵壳体级间漏水，给水泵暖泵管路法兰垫损坏，给水泵平衡盘后压力偏高，平衡盘磨损、咬死等不正常现象；此外还发生给水旁路电动阀阀芯断裂，给水调节阀内漏，一台炉运行时备用炉汽包水位上升等事故。因此，给水系统的可靠性成为联合循环机组安全运行的严重隐患。

　　2故障原因分析2.1给水泵流量裕度过大按照《火力发电厂设计技术规程》（SDJ1蒸发量的110.但由于余热锅炉设计带100容量的主蒸汽旁路系统，故联合循环水泵流量与余热锅炉额定蒸发量相比有25的裕度，流量裕度的增大导致给水系统压力裕度同时增大，虽然给水泵的流量一压力特性曲线相对比较平缓，但是由于调峰的联合循环电厂的负荷率低，机组长时间在低负荷运行，给水系统压力偏高。

　　2.2给水泵控制方式不合理锅炉制造厂提供的给水控制系统逻辑设置为一台余热锅炉烟气挡板开启受热前必须投运一台给水泵，如果第2台余热锅炉投运，则必须事先投运两台给水泵。因此，当两台炉在启动过程中甚至余热锅炉出力等于50额定工况时，给水泵一直远远偏离设计工况。

　　该给水泵再循环阀与给水泵出口逆止阀为整体式，由逆止阀阀杆带动控制再循环的动作。按厂家资料介绍，给水流量低于65m3/h，再循环阀自动开启，给水流量高于65m3/h，再循环阀自动开启。但从实际运行工况分析，很难保证再循环流在余热锅炉冷态启动过程中，大约有半个小时给水流量几乎为零，给水泵仅依靠再循环管路散热，给水泵在小负荷下效率低，动力传递损失转变成给水的热量，长时间环流使给水温度升高，平衡盘泄漏水通过间隙过程引起部分汽化，产生压力波动，引起高频汽蚀诱振，从而发生平衡盘的磨损。2.3给水栗启动频繁对于平衡盘来说，定速给水泵启动瞬间是恶劣的运行工况之一，而作为调峰的联合循环机组的给水泵启停十分频繁，这是平衡盘损坏的一个致命原因。

　　2.4给水泵平衡盘结构不合理该给水泵自投产以来，平衡盘后压力与给水泵进口压力之差就高达0.2~0.3MPa.从水泵解体现场测绘分析，平衡盘与平衡座的径向间隙、尤其轴向间隙严重超标，引起平衡盘前后压差减少；在给水泵变工况过程中，容易造成低频窜轴，引起平衡盘磨损；如此恶性循环，导致平衡力不足以平衡轴向推力，终造成平衡盘和平衡座咬死。

　　此外，该给水泵缺少必要的监测、保护手段（如轴向位移测点）运行中无法判断给水泵的健康状况，给事故的发展带来隐患。

　　2.5给水管路阀门前后压差大由于联合循环电厂余热锅炉一汽轮机采用滑压运行，在负荷降低时，汽包压力降低，而给水泵出口压力上升，给水调节阀前后压差恶性变化，加速了对给水调节阀阀芯的冲刷，破坏了调节阀的流量特性，并使泄漏量增大。

　　当一台余热锅炉运行，而另一台余热锅炉处于冷态时，备用炉给水电动阀前后在10MPa的压差作用下，导致给水旁路电动阀阀芯断裂。

　　3给水系统的设备改造3.1改变给水泵运行方式况下，控制给水泵的运行台数，可以尽可能地降低给水系统压力，并可以获得较好的节能效果。因此对给水泵控制系统作如下改动：取消仅一台给水泵运行，第2台余热锅炉启动闭锁保护的逻辑。

　　增加2台余热锅炉给水流量之和大于200/h时（考虑减温水流量）且仅一台给水泵运行，联动第2台给水泵的逻辑。

　　2台余热锅炉给水流量之和小于180t/i，且两台给水泵运行，发出报警信号，供运行人员确认，根据负荷情况是否停运一台给水泵。

　　2台余热锅炉给水流量之和小于160t/i，且两台给水泵运行，自动停运一台给水泵。

　　这样能减少给水泵低流量、高压运行的时间，降低了给水系统承受的压力，减少给水泵平衡盘的损坏，提高安全性；而且泵在设计工况附近的高效区运行，不仅能提高系统变工况运行的经济性，又延长泵的寿命。

　　32改进给水泵平衡盘近年研究表明，给水泵平衡座轴向平面做成带有倾斜角《（见），使内、外半径（Rh、Ra）上的轴向间隙略有差别，b2'>b2当b2=0时b2'还有间隙，在半径Rb到Ra之间仍能处于水的高压力下，和平衡室之间存在压差，产生平衡力，抵抗轴向推力。而在平行式（无倾斜角，即a =0*）平衡盘情况下，两平面一经接触，即加=0时加'也为0Rb到Ra之间就失去水的压力，和平衡室之间产生平衡推力的压力差就消失。甚至会存在助长推力的逆水流方向的压力差，以致产生附加推力。因此倾斜式平衡盘在密封面接触时的平衡力稍大于平行式，对于防接触磨损有较好的效果。

　　3.3将给水泵改成可调速虽然联合循环电站在额定负荷下的厂用电率不高（<2）但是由于一般都处于调峰状态，负荷率低，如果给水泵采用恒速一节流调节，不但加速了设备的损坏，降低了系统的安全性，增大了维护的工作量，而且还增加了厂用电率，降低了发电厂的经济性。因此，大型联合循环电站的给水泵等重要辅机设计成调速控制是很有必要的。

　　给水泵的调速控制方式液力偶合器调速和变频调速两种方式都较成熟，目前高压变频器的成本约2 000元/kW而液力偶合器的成本只有300~400元/cW但由于变频器具有调速范围宽，效率、精度、可靠性均高，容易改造、维护等优点，越来越受到重视，变频装置投资成本一般两年就能够收回。

　　由于现场给水泵电机端已没有扩展余地，而且3台给水泵的并列间隔较窄，无法布置液力偶合器、冷油器等辅助设施，如果移动泵体，需对给水管路作较大的变动，不仅改造周期长，改造费用也增加，故选用变频器较合理。

　　选用变频控制，需要将给水泵设备作如下改动：取消给水泵出口弹簧式再循环阀阀芯。

　　将原再循环管手动隔离阀改为电动阀。

　　同时将给水泵控制回路作如下改动。

　　当一台余热锅炉运行时，主蒸汽流量小于40/h给水泵出口压力设定在锅炉汽包压力0.6 ~0.8MPa运行炉汽包水位由给水调节阀单冲量控制。

　　当一台余热锅炉运行时，主蒸汽流量大于40t/i，给水调节阀全开，汽包水位由变频电动机直接控制。

　　两台余热锅炉同时运行时，变频装置控制给水母管压力为两台余热锅炉汽包压力高值0.6~0.8MPa，锅炉汽包水位由给水调节阀控制。

　　在一台给水泵运行时，两台炉给水流量之和小于50/h，运行泵再循环电动阀开启，当两台炉给水流量之和大于60/h时，运行泵再循环电动阀关闭。

　　4结束语该给水系统投产时，厂家提供的控制方式没有发挥“母管制”给水系统的优势。

　　大型联合循环电站给水泵设计成调速运行在安全性和经济性上都有必要性。