谢庆 肖承明
摘 要：针对650 MW机组启动过程中存在第二台给水泵汽轮机冲转滞后、负荷满足不了电网需求问题进行了分析，通过优化给水泵汽轮机冲转参数，提前并入第二台给水泵汽轮机运行，使机组启动过程满足电网负荷需求，同时降低了启动过程中的能耗，机組启动过程更加连贯顺畅，运行优化得到持续改进。
关键词：给水泵；
小汽轮机；
冲转参数；
优化
中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：1671-0797（2023）13-0066-04
DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.13.017
0 引言
某发电公司建设有两台650 MW超临界发电机组，分别于2007年3月和7月投产。每台机组配备两台50%容量的汽动给水泵和一台35%容量的电动给水泵，机组正常运行中两台汽泵运行，电泵备用。
为了降低机组启动过程的能耗，公司不断开展机组启动过程的优化，先后实施锅炉静压上水、汽泵前置泵冷态冲洗、汽泵上水锅炉点火等节能措施，实现了机组启停全程无电泵运行。机组启动过程中第一台小机冲转采用临机供的辅助蒸汽，开机时辅汽用户较多（一台小机冲转用汽，主、小机轴封用汽，除氧器加热用汽，锅炉空预器吹灰蒸汽，锅炉等离子暖风器加热用汽等），导致开机时临机辅助蒸汽用汽量太大，汽量不足，临机小机调门开度接近全开，对临机安全运行构成威胁，已无法满足本机第二台小机冲转用汽要求。往往是本机升负荷至200 MW以上时才能冲转第二台小机，无法满足调度负荷曲线的要求。
1 设备介绍
小汽轮机为上海汽轮机厂生产的ND（Z）84/79/07型13.5 MW驱动给水泵用变转速凝汽式汽轮机，是单缸、冲动、单流、纯凝汽式汽轮机。在主机正常运行时，本汽轮机是利用主机中压缸的排汽（即第四段抽汽）作为工作汽源（下称低压蒸汽），低压蒸汽额定压力0.896 2 MPa，额定温度362.5 ℃。为了适应锅炉启动的需要，本汽轮机还允许在低压主汽门前通入辅助蒸汽，由电站启动锅炉或老厂提供的低压蒸汽0.31～0.90 MPa（a）/310～350 ℃作为启动汽源，让辅助蒸汽通过低压配汽机构来控制本汽轮机启动。
小机冲转参数条件：小机排汽压力正常＜12 kPa；
EH油压力＞14 MPa；
润滑油压力、油温：0.981～0.147 MPa、35～45 ℃；
小机油箱油位正常；
安全油压力＞0.6 MPa；
汽源蒸汽压力正常，蒸汽过热度大于50 ℃；
汽泵前置泵至少运行15 min；
低压主汽门及调节汽阀全部处于关闭位置；
无任何汽泵组跳闸、报警信号。
根据上海汽轮机厂小机使用说明书要求，在机组负荷200 MW以上采用本机四抽将第二台小机升速至600 r/min，暖机20 min后继续升速至1 800 r/min，中速暖机25 min，中速暖机结束后将第二台小机升速至3 050 r/min，投入小机遥控，提升转速并入第二台小机运行，停运电泵，投电泵备用。从小汽轮机开始冲转至投入带负荷运行正常需要1.5 h左右（图1）。
2 开机时调度负荷曲线现状
以2020年10月13日电网下达负荷曲线计划为例，机组并网后负荷上升较快，1 h左右负荷达到100 MW，2 h负荷达到200 MW，3 h负荷达到450 MW，4 h左右负荷带满（图2）。
机组冷态启动过程中，一台汽泵运行只能带300 MW负荷以内，按照以往200 MW负荷冲转第二台小机，则并网3.5 h以后才能并入第二台汽泵带负荷运行，机组负荷升至300 MW以后就需要等待第二台小机带负荷，为满足负荷曲线计划，只有启动电泵运行才能跟上3 h以内的负荷计划，3 h以后的负荷基本上很难跟上计划，调度考核不可避免。
鉴于开机过程的现状，需设法提前将第二台小机冲转，并入运行，才能满足调度曲线的要求，减少机组启动能耗（不启电泵）。
3 降低小机冲转参数的可行性分析
机组的启动过程是一个升温升压升负荷的动态过程，给水泵汽轮机的冲转过程是一个较长时间的升温升压过程，给水泵汽轮机冲转过程需要停留暖机，两个动态过程需要互相匹配、互相协调，才能实现完美的结合，降低给水泵汽轮机冲转参数需要选择一个合适的时机[1-4]。
根据历史数据分析发现，机组负荷120 MW时四抽蒸汽的压力在0.14 MPa左右（该压力下的饱和温度在110 ℃左右）、蒸汽温度在170 ℃左右，蒸汽的过热度在50 ℃以上，从安全性考虑，此时蒸汽温度已有足够的过热度，蒸汽参数能满足小机冲转的安全要求。
历史数据显示，小机按正常冲转参数启动时，小机低压调门开度10%左右就能冲动小机转子，小机转子一旦冲动起来，小机低压调门迅速关小至1.0%左右就能维持小机100 r/min左右的动能，低压调门逐渐开大至10%左右就能够维持小机冲转600 r/min，低压调门开大至30%左右就能将小机冲转至3 000 r/min。从小机启动过程参数分析：小机转子冲动起来的瞬间需要的动能较大，转子转起来以后所需动能马上就大幅变小，小机冲动转子时低压调门约10%开度尚有较大裕量可用，降低小机冲转参数后适当开大低压调门加大蒸汽流量完全可行。
经过大数据分析，确定第二台小机冲转时选择机组120 MW负荷左右比较合理，采用本机四抽蒸汽作为冲转汽源，消除对临机运行的影响。
4 优化小机冲转参数实施
试验前对降低给水泵汽轮机冲转参数试验进行了风险分析并制定了预控方案，首先是冲转参数降低后要提前对四抽至小机蒸汽管路进行充分的暖管疏水，防止冲转时蒸汽带水对小汽轮机造成水冲击。其次冲转参数降低时要保证足够的蒸汽过热度，如果蒸汽的过热度低，在启动过程中，由于前几级温度降低过大，后几级温度有可能低到此级压力下的饱和温度，变为湿蒸汽，对后面几级叶片造成损坏，冲转蒸汽过热度保证50 ℃以上，满足小汽轮机冲转要求[5-7]。
2020年10月13日，在公司#1机组开机过程中首次开展降低小机冲转参数冲转试验，机组升负荷至120 MW时用本机四抽做汽源冲转第二台（A）小机。
#1机负荷120 MW之前四抽至A小机及A小机相关疏水门全开，充分疏水。#1机负荷120 MW时检查四抽压力0.15 MPa（饱和温度111 ℃）、温度173 ℃，过热度62 ℃，四抽蒸汽已具备A小机冲转条件，检查小机所有冲转条件都已具备，开始试验。试验过程参数变化如表1和图3所示。
从试验过程来看，120 MW负荷本机四抽汽源冲第二台（A）小机时，小机转子冲动时的低压调门开度16%，较正常参数冲动转子的开度增加了6%，与预定的开度基本相符，小机600 r/min暖机时低压调门开度10%，与正常参数冲转的开度一致，小机冲转过程中机组的负荷按冷态开机曲线逐渐升高，四抽压力随着升高，至小机3 000 r/min时低压调门开度与正常参数冲转完全一致，试验取得成功。
5 小机冲转参数优化实施效果
降低冲转参数后第二台小机冲转时的负荷由200 MW提前到了120 MW，提前并入第二台汽泵的时间约1.0 h，在负荷300 MW并入第二台汽泵运行，已满足调度负荷曲线升负荷要求，避免了以往开机升负荷跟不上负荷曲线造成的调度负荷考核。
机组并网后升负荷过程由于第二台汽泵的提前并入实现了完美结合，升负荷过程全部由汽泵提供给水，没有启动电泵运行，降低了启动过程的能耗，实现了全程无电泵启动。
降低小机冲转参数后，减小了冲转时对小机的热冲击，冲转时蒸汽流量的增大改善了暖机效果，减少了对小机的寿命损伤。
2021年2月21日，#2机组的开机过程再次实施了120 MW负荷启动第二台小机的实践并取得成功，成果得到进一步验证。
6 结论
1）给水泵汽轮机的冲转参数应根据机组启动过程实际选定，在满足冲转蒸汽过热度要求的前提下，可以适当降低冲转参数。
2）降低给水泵汽轮机冲转蒸汽参数是机组启动过程优化的一种有益尝试，解决了机组启动升负荷过程中第二台汽泵启动滞后与快速升负荷需求的矛盾，使机组启动整个过程更加连贯畅通。
3）运行优化工作贯穿于发电厂整个生产过程的各个方面，具有无须投资、操作灵活、可持续改进等优点，是发电厂实现降低碳排放、节能降耗的有效手段，运行人员要大胆创新、开拓思维、勇于实践，不断开展创新运行优化工作。
[参考文献]
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收稿日期：2023-03-14
作者简介：谢庆（1978—），男，江西分宜人，工程师，研究方向：火电厂优化运行。
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