CN110454769A - 一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发电工程及其控制技术领域，具体涉及一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统与控制方法，系统包括高背压汽动给水泵组、电动给水泵组、凝汽器、低压加热器、蒸汽联箱、除氧器、凝结水泵、真空泵、监控系统、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置及管道、阀门；本发明减少了设备数量，提高了设备运行效率，并充分利用驱动汽动给水泵的汽轮机排汽的做功能力与排汽冷凝放出汽化潜热，提高能源利用效率与设备控制的灵活性。

Description

一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统与控制方法

技术领域

本发明属于发电工程及其控制技术领域，具体涉及一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统与控制方法。

背景技术

大型凝汽式汽轮发电机组大都采用2台汽动给水泵+1电动给水泵的锅炉供水方式，单台汽动给水泵运行发电机组能带50%额定负荷，两台汽动给水泵运行机组能带100%额定负荷，相应的电动给水泵机组能带30%或50%额定负荷。这种形式的锅炉供水方式设备多、检修与维护工作量大、占厂房面积；驱动汽动给水泵的汽轮机容量小、效率低，且其排汽直接排入凝汽器，要求凝汽器容量大，相应投资高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统与控制方法，减少了设备数量，提高了设备运行效率，并充分利用驱动汽动给水泵的汽轮机排汽的做功能力与排汽冷凝放出汽化潜热，提高能源利用效率与设备控制的灵活性。具体技术方案如下：

一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸I、低压缸II、发电机，还包括高背压汽动给水泵组、电动给水泵组、凝汽器、低压加热器、蒸汽联箱、除氧器、凝结水泵、真空泵、监控系统、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置及管道、阀门；

所述高背压汽动给水泵组包括高背压汽动给水泵汽轮机、汽动给水泵、第一前置泵；所述高背压汽动给水泵汽轮机与汽动给水泵共轴并通过联轴器刚性连接；所述第一前置泵用于提升给水压力，防止进入汽动给水泵的高温给水汽化造成汽动给水泵的叶轮汽蚀损坏；所述汽动给水泵的出口连接有汽动给水泵逆止阀，用于防止水倒流造成汽动给水泵损坏；所述高背压汽动给水泵汽轮机依次通过汽泵汽轮机排汽进低加逆止阀、汽泵汽轮机排汽进低加调节阀与低压加热器连接；所述高背压汽动给水泵汽轮机依次通过汽泵汽轮机排汽进低压缸逆止阀、汽泵汽轮机排汽进低压缸调节阀与低压缸II连接；

所述电动给水泵组包括变频电动机、电动给水泵、第二前置泵；所述变频电动机、第二前置泵分别与电动给水泵连接，所述第二前置泵将给水升压后注入电动给水泵，所述第二前置泵用于提升给水压力，防止进入电动给水泵的高温给水汽化造成电动给水泵的叶轮汽蚀损坏；所述电动给水泵的出口设置有电动给水泵逆止阀，用于防止水倒流造成电动给水泵损坏；

所述汽动给水泵逆止阀、电动给水泵逆止阀分别依次通过高压加热器、锅炉水位调节阀与锅炉连接；

所述高压缸依次通过高压缸排汽逆止阀、锅炉再热器冷段管抽汽逆止阀、联箱调节阀与蒸汽联箱连接；

所述中压缸依次通过中压缸排汽管抽汽逆止阀、中压缸排汽抽汽调节阀与蒸汽联箱连接；

所述蒸汽联箱依次通过汽动给水泵汽轮机主汽阀、汽动给水泵汽轮机调门与高背压汽动给水泵汽轮机连接；所述蒸汽联箱的供汽汽源有两路，一路来自锅炉再热器冷段抽汽，一路来自中压缸排汽抽汽；蒸汽联箱的汽源作为高背压汽动给水泵汽轮机的动力汽源；

所述蒸汽联箱通过疏水管道和疏水调节阀与凝汽器连接；所述锅炉通过低压旁路阀与凝汽器连接；所述低压缸I、低压缸II分别与凝汽器连接；所述真空泵与凝汽器连接，用于将凝汽器汽室内的不凝结气体抽出，提高凝汽器的真空；所述除盐水箱依次通过凝结水补水截止阀、凝结水补水阀与凝汽器连接；

所述凝汽器依次通过凝结水泵、凝结水泵逆止阀与低压加热器连接；所述凝结水泵将凝汽器中的凝结水的抽出送入低压加热器，凝结水进入低压加热器后受热升温，充分吸收高背压汽动给水泵汽轮机排汽冷凝的汽化潜热；凝结水泵逆止阀用于防止水倒流造成凝结水泵损坏；

所述加热器通过除氧器水位调节阀与除氧器连接；所述汽动给水泵通过汽动水泵再循环调节阀与除氧器连接；所述电动给水泵通过电动给水泵再循环调节阀与除氧器连接；所述除氧器通过给水泵入口截止阀与第二前置泵、第一前置泵连接；

所述压力测量装置包括冷段蒸汽压力测量装置、中压缸排汽压力测量装置、联箱压力测量装置、汽泵出口压力测量装置、电动给水泵出口压力测量装置、给水母管压力测量装置；

所述温度测量装置包括冷段蒸汽温度测量装置、中压缸排汽温度测量装置、联箱温度测量装置；

所述冷段蒸汽压力测量装置、冷段蒸汽温度测量装置分别设置在高压缸排汽逆止阀与锅炉再热器冷段管抽汽逆止阀之间的连接管道处；所述中压缸排汽压力测量装置、中压缸排汽温度测量装置分别设置在中压缸与压缸排汽管抽汽逆止阀之间的连接管道处；所述联箱压力测量装置、联箱温度测量装置分别设置在蒸汽联箱处，分别用于测量蒸汽联箱内蒸汽的压力和温度；所述汽泵出口压力测量装置设置在汽动给水泵的出口处；所述电动给水泵出口压力测量装置设置在电动给水泵的出口处；所述给水母管压力测量装置设置在汽动给水泵逆止阀、电动给水泵逆止阀与高压加热器连接的管道上；

所述流量测量装置包括凝结水泵出水流量测量装置、汽动给水泵进水流量测量装置、电动给水泵进水流量测量装置；所述凝结水泵出水流量测量装置设置在凝结水泵与凝结水泵逆止阀连接的管道上；所述汽动给水泵进水流量测量装置设置在第一前置泵与汽动给水泵连接的管道上；所述电动给水泵进水流量测量装置设置在第二前置泵与电动给水泵连接的管道上；

所述压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置分别与监控系统连接。

优选地，还包括过压安全阀，所述过压安全阀与蒸汽联箱连接，所述过压安全阀作为蒸汽联箱的超压保护装置，超过压力安全值时过压安全阀对空排汽降压以防止蒸汽联箱超压损坏。

优选地，所述低压加热器为管式热交换器，换热管内侧为凝结水，外侧为驱动汽动给水泵的高背压汽动给水泵汽轮机排汽和低压缸I、低压缸II的抽汽，排汽进入低压加热器冷凝后流入凝汽器。

优选地，所述中压缸依次通过中压缸排汽口抽汽进除氧器逆止阀、中压缸排汽口抽汽进除氧器调节阀与除氧器连接。

优选地，还包括凝结水泵再循环调节阀；所述凝结水泵再循环调节阀分别与凝汽器、凝结水泵逆止阀连接。

优选地，所述温度测量装置包括E型热电偶。

优选地，所述压力测量装置包括EJA系列的压力变送器。

优选地，所述流量测量装置包括节流孔板与EJA系列流量差压变送器。

一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制方法，包括以下步骤：

步骤1：系统注水运行与检查：

发电机组处于停机待启动状态，开启凝结水补水截止阀，开启凝结水补水阀将除盐水箱的除盐水输送到凝汽器，凝汽器水位正常后启动凝结水泵，联开除氧器水位调节阀向除氧器供水，除氧器水位正常后，除氧器水位调节阀切入自动状态，自动跟踪除氧器的水位，实时进行自动补水，确保除氧器的水位保持设定水位；同时凝结水泵再循环调节阀跟踪凝结水泵出水流量测量装置的流量信号，凝结水泵出水流量低于最小流量值Q_凝循时，打开凝结水泵再循环调节阀，凝结水泵出水流量大于最小流量值Q_凝循+10时，关闭结水泵再循环调节阀；

开启给水泵入口截止阀启动电动给水泵，联开锅炉水位调节阀向锅炉供水，锅炉的水位正常后，锅炉水位调节阀切入自动状态，自动跟踪锅炉的水位，实时进行自动补水，确保锅炉的水位保持设定水位；同时电动给水泵再循环调节阀跟踪电动给水泵进水流量测量装置的流量信号，电动给水泵进水流量低于最小流量值Q_给泵循时，打开电动给水泵再循环调节阀，电动给水泵进水流量高于最小流量值Q_给泵循+10时，关闭电动给水泵再循环调节阀；

系统注水运行后进行管道与阀门泄漏检查，无异常后锅炉点火对给水进行加热升温；凝汽器启动循环水运行，启动真空泵；锅炉产生的蒸汽起压后流经高压旁路阀和低压旁路阀经减压减温后进入凝汽器凝结成水，然后依次经过凝结水泵、低压加热器、除氧器、电动给水泵输送到锅炉，汽水在发电机组热力系统内循环运行，逐渐拉升主蒸汽和再热蒸汽温度和压力；当锅炉再热器冷段蒸汽起压具备加热给水条件后，打开锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器调节阀，锅炉再热器冷段蒸汽推开锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器逆止阀后进入除氧器；

步骤：发电机组与汽动给水泵启动运行：

随锅炉蒸汽温度和压力的逐渐提升，达到冷段蒸汽压力测量装置的压力信号P_冷段、冷段蒸汽温度测量装置的温度信号T_冷段时，通过开启冷段联箱调节阀向蒸汽联箱供汽，开启疏水阀门使蒸汽联箱内蒸汽升温升压，通过联箱压力测量装置和联箱温度测量装置的信号监控使其逐渐达到P_联、T_联；汽轮发电机组具备开机并网条件后开启高压调门、中压调门冲转高背压汽动给水泵汽轮机，高背压汽动给水泵汽轮机的转速达到额定转速r₀时并网发电，逐渐提升机组负荷至30%额定负荷；开启汽泵汽轮机排汽进低压缸调节阀，全开汽动给水泵汽轮机主汽阀，开启汽动给水泵汽轮机调门，冲转高背压汽动给水泵汽轮机，高背压汽动给水泵汽轮机排汽推开汽泵汽轮机排汽进低压缸逆止阀进入低压缸，联开汽动水泵再循环调节阀，同时汽动给水泵再循环调节阀跟踪汽动给水泵进水流量测量装置的流量信号，汽动给水泵出水流量低于最小流量值Q_汽泵循时，打开汽动给水泵再循环调节阀，汽动给水泵进水流量大于最小流量值Q_汽泵循+10时，关闭汽动给水泵再循环调节阀；汽泵出口压力测量装置测量值达到给水母管压力测量装置测量值时，逐渐降低电动给水泵转速，当电动给水泵出口压力测量装置测量值低于汽动给水泵出口压力测量装置测量值时，电动给水泵已转向由汽动给水泵向锅炉供水，电动给水泵退出运行，处于随时备用状态；汽动给水泵排汽进入低压缸做功发电，并冷却大汽轮低压缸的末级叶片；汽动给水泵排汽根据需要输送到低压加热器对凝结水进行加热，对排汽所携带的能量进行充分利用；汽动给水泵向锅炉供水后高背压汽动给水泵组可以逐渐提高负荷直到满负荷运行；当中压缸排汽压力测量装置显示中压缸排汽压力达到P_中排设定时，打开中压缸排汽抽汽调节阀，蒸汽联箱汽源由锅炉再热器冷段切向中压缸排汽供汽，锅炉再热器冷段汽源作为热备用汽源，随时可向蒸汽联箱供汽；中压缸排汽温度测量装置测量并显示中压缸排汽供汽温度；当中压缸排汽参数具备向除氧器中的给水进行加热条件时，打开中压缸排汽口抽汽进除氧器调节阀，中压缸排汽推开中压缸排汽口抽汽进除氧器逆止阀进入除氧器对给水进行加热；

步骤3：发电机组解列与汽动给水泵停运：

汽轮发电机组逐渐降低负荷运行，随着向锅炉供水减少，高背压汽动给水泵汽轮机的转速也降低，汽动给水泵再循环调节阀跟踪汽动给水泵的进水流量，仍确保汽动给水泵进水流量不低于最小流量值Q_汽泵循；当汽轮发电机组负荷逐渐降低造成中压缸排汽无法满足高背压汽动给水泵汽轮机的汽源要求时，蒸汽联箱汽源由中压缸排汽切向锅炉再热器冷段供汽；汽轮发电机组负荷达到解列值时，汽轮发电机组从电网解列，汽轮发电机转速降低后进入盘车运行；汽轮发电机组从电网解列后低压缸不再进汽，开启汽泵汽轮机排汽进低加调节阀使高背压汽动给水泵汽轮机的排汽推开汽泵汽轮机排汽进低加逆止阀进入低压加器；此时启动电动给水泵运行，电动给水泵运行正常后停止运行汽动给水泵。

本发明的有益效果为：解决了传统锅炉供水方式设备多、检修与维护工作量大、占厂房面积；驱动汽动给水泵的汽轮机数量多则单机容量小、效率低，且其排汽直接排入凝汽器，要求凝汽器容量大，相应投资高等问题。本发明仅采用单台汽泵汽轮机，其容量大效率高，减少了设备数量，减轻了凝汽器的热负荷，驱动汽动给水泵的高背压汽动给水泵汽轮机排汽进入大汽轮机，增加了大汽轮机排汽流量，减少了大汽轮机因通流蒸汽量少可能造成的鼓风超温损坏，且充分利用了的高背压汽动给水泵汽轮机排汽的做功能力与排汽冷凝放出的汽化潜热，提高能源利用效率与设备控制的灵活性。

附图说明

图1为本发明一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统的结构示意图；

其中，1-中压缸排汽压力测量装置、2-中压缸排汽温度测量装置、3-中压缸排汽管抽汽逆止阀、4-中压缸排汽抽汽调节阀、5-锅炉再热器冷段管抽汽逆止阀、6-联箱调节阀、7-除盐水箱、8-过压安全阀、9-蒸汽联箱、10-联箱压力测量装置、11-联箱温度测量装置、12-疏水调节阀、13-低压旁路阀、14-凝结水补水截止阀、15-凝结水补水阀、16-真空泵、17-凝汽器、18-凝结水泵、19-凝结水泵出水流量测量装置、20-凝结水泵逆止阀、21-凝结水泵再循环调节阀、22-汽动给水泵汽轮机主汽阀、23-汽动给水泵汽轮机调门、24-高背压汽动给水泵汽轮机、25-汽泵汽轮机排汽进低加逆止阀、26-汽泵汽轮机排汽进低加调节阀、27-低压加热器、28-汽泵汽轮机排汽进低压缸调节阀、29-汽泵汽轮机排汽进低压缸逆止阀、30-第一前置泵、31-汽动给水泵进水流量测量装置、32-汽动给水泵、33-汽泵出口压力测量装置、34-汽动给水泵逆止阀、35-给水泵入口截止阀、36-第二前置泵、37-电动给水泵进水流量测量装置、38-电动给水泵、39-电动给水泵出口压力测量装置、40-电动给水泵逆止阀、41-给水母管压力测量装置、42-中压缸排汽口抽汽进除氧器逆止阀、43-中压缸排汽口抽汽进除氧器调节阀、44-除氧器、45-变频电动机、46-电动给水泵再循环调节阀、47-汽动水泵再循环调节阀、48-除氧器水位调节阀、49-高压加热器、50-锅炉水位调节阀、51-锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器调节阀、52-锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器逆止阀、53-高压缸排汽逆止阀、54-高压旁路阀、55-锅炉、56-高压调门、57-中压调门、58-冷段蒸汽压力测量装置、59-冷段蒸汽温度测量装置。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，包括锅炉55、高压缸、中压缸、低压缸I、低压缸II、发电机，还包括高背压汽动给水泵组、电动给水泵组、凝汽器17、低压加热器27、蒸汽联箱9、除氧器44、凝结水泵18、真空泵16、监控系统、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置及管道、阀门；

所述高背压汽动给水泵组包括高背压汽动给水泵汽轮机24、汽动给水泵32、第一前置泵30；所述高背压汽动给水泵汽轮机24与汽动给水泵32共轴并通过联轴器刚性连接；所述第一前置泵30用于提升给水压力，防止进入汽动给水泵32的高温给水汽化造成汽动给水泵32的叶轮汽蚀损坏；所述汽动给水泵32的出口连接有汽动给水泵逆止阀34，用于防止水倒流造成汽动给水泵32损坏；所述高背压汽动给水泵汽轮机24依次通过汽泵汽轮机排汽进低加逆止阀25、汽泵汽轮机排汽进低加调节阀26与低压加热器27连接；所述高背压汽动给水泵汽轮机24依次通过汽泵汽轮机排汽进低压缸逆止阀29、汽泵汽轮机排汽进低压缸调节阀28与低压缸II连接；

所述电动给水泵组包括变频电动机45、电动给水泵38、第二前置泵36；所述变频电动机45、第二前置泵36分别与电动给水泵38连接，所述第二前置泵36将给水升压后注入电动给水泵38，所述第二前置泵36用于提升给水压力，防止进入电动给水泵38的高温给水汽化造成电动给水泵38的叶轮汽蚀损坏；所述电动给水泵38的出口设置有电动给水泵逆止阀40，用于防止水倒流造成电动给水泵38损坏；

所述汽动给水泵逆止阀34、电动给水泵逆止阀40分别依次通过高压加热器49、锅炉水位调节阀50与锅炉55连接；

所述高压缸依次通过高压缸排汽逆止阀53、锅炉再热器冷段管抽汽逆止阀5、联箱调节阀6与蒸汽联箱9连接；

所述中压缸依次通过中压缸排汽管抽汽逆止阀3、中压缸排汽抽汽调节阀4与蒸汽联箱9连接；

所述蒸汽联箱9依次通过汽动给水泵汽轮机主汽阀22、汽动给水泵汽轮机调门23与高背压汽动给水泵汽轮机24连接；所述蒸汽联箱9的供汽汽源有两路，一路来自锅炉再热器冷段抽汽，一路来自中压缸排汽抽汽；蒸汽联箱9的汽源作为高背压汽动给水泵汽轮机24的动力汽源；

所述蒸汽联箱9通过疏水管道和疏水调节阀12与凝汽器17连接；所述锅炉55通过低压旁路阀13与凝汽器17连接；所述低压缸I、低压缸II分别与凝汽器17连接；所述真空泵16与凝汽器17连接，用于将凝汽器17汽室内的不凝结气体抽出，提高凝汽器17的真空；所述除盐水箱7依次通过凝结水补水截止阀14、凝结水补水阀15与凝汽器17连接；

所述凝汽器17依次通过凝结水泵18、凝结水泵逆止阀20与低压加热器27连接；所述凝结水泵18将凝汽器17中的凝结水的抽出送入低压加热器27，凝结水进入低压加热器27后受热升温，充分吸收高背压汽动给水泵汽轮机24排汽冷凝的汽化潜热；凝结水泵逆止阀20用于防止水倒流造成凝结水泵18损坏；

所述加热器27通过除氧器水位调节阀48与除氧器44连接；所述汽动给水泵32通过汽动水泵再循环调节阀47与除氧器44连接；所述电动给水泵38通过电动给水泵再循环调节阀与除氧器44连接；所述除氧器44通过给水泵入口截止阀35与第二前置泵36、第一前置泵30连接；

所述锅炉主汽管通过高压调门56与高压缸连接；所述高压缸通过高压缸排汽逆止阀53与锅炉再热器冷段连接；所述高压缸依次通过高压缸排汽逆止阀53、锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器逆止阀52、锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器调节阀51与除氧器44连接；

所述锅炉再热器热段通过中压调门57与中压缸连接；低压缸II与发电机连接；

所述高压旁路阀54分别与主汽管与锅炉再热器冷段连接；

所述压力测量装置包括冷段蒸汽压力测量装置58、中压缸排汽压力测量装置1、联箱压力测量装置10、汽泵出口压力测量装置33、电动给水泵出口压力测量装置39、给水母管压力测量装置41；

所述温度测量装置包括冷段蒸汽温度测量装置59、中压缸排汽温度测量装置2、联箱温度测量装置11；

所述冷段蒸汽压力测量装置58、冷段蒸汽温度测量装置59分别设置在高压缸排汽逆止阀53与锅炉再热器冷段管抽汽逆止阀5之间的连接管道处；所述中压缸排汽压力测量装置1、中压缸排汽温度测量装置2分别设置在中压缸与压缸排汽管抽汽逆止阀3之间的连接管道处；所述联箱压力测量装置10、联箱温度测量装置11分别设置在蒸汽联箱9处，分别用于测量蒸汽联箱9内蒸汽的压力和温度；所述汽泵出口压力测量装置33设置在汽动给水泵32的出口处；所述电动给水泵出口压力测量装置39设置在电动给水泵38的出口处；所述给水母管压力测量装置41设置在汽动给水泵逆止阀34、电动给水泵逆止阀40与高压加热器49连接的管道上；

所述流量测量装置包括凝结水泵出水流量测量装置19、汽动给水泵进水流量测量装置31、电动给水泵进水流量测量装置37；所述凝结水泵出水流量测量装置19设置在凝结水泵18与凝结水泵逆止阀20连接的管道上；所述汽动给水泵进水流量测量装置31设置在第一前置泵30与汽动给水泵30连接的管道上；所述电动给水泵进水流量测量装置37设置在第二前置泵36与电动给水泵38连接的管道上；

所述压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置分别与监控系统连接。监控系统采用OVATION分散控制系统。

一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统还包括过压安全阀8，所述过压安全阀8与蒸汽联箱9连接，所述过压安全阀8作为蒸汽联箱9的超压保护装置，超过压力安全值时过压安全阀8对空排汽降压以防止蒸汽联箱9超压损坏。

所述低压加热器27为管式热交换器，换热管内侧为凝结水，外侧为驱动汽动给水泵32的高背压汽动给水泵汽轮机24排汽和低压缸I、低压缸II的抽汽，排汽进入低压加热器27冷凝后流入凝汽器17。

所述中压缸依次通过中压缸排汽口抽汽进除氧器逆止阀42、中压缸排汽口抽汽进除氧器调节阀43与除氧器44连接。

一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统还包括凝结水泵再循环调节阀21；所述凝结水泵再循环调节阀21分别与凝汽器17、凝结水泵逆止阀20连接。

其中，所述温度测量装置包括E型热电偶。压力测量装置包括EJA系列的压力变送器。流量测量装置包括节流孔板与EJA系列流量差压变送器。凝结水泵18采用NLT350-400×6型筒袋型立式多级离心泵；真空泵16采用2BW4 353-OMK4-Z型液环式真空泵；高压调门56、中压调门57采用液压式执行机构；凝结水泵再循环调节阀21、电动给水泵再循环调节阀46和汽动水泵再循环调节阀47采用汽动调节阀；高压旁路阀54和低压旁路阀13采用液压式执行机构，其他调节阀采用电动调节阀；截止阀采用波纹管截止阀；逆止阀采用不锈钢横式逆止阀。

以某300MW级的亚临界、一次中间再热、两缸两排气机组进行工程应用为例，汽轮机型号为N300-16.7-537 / 537-8型高中压合缸，发电机组汽轮机基本参数如表1。一台汽动给水泵，满足锅炉100%最大连续蒸发量供水需要100%BMCR；一台电动给水泵，满足锅炉50%最大连续蒸发量供水需要1×50％BMCR。

表1 发电机组汽轮机基本参数

表2 电动给水泵组基本参数

表3 汽动给水泵组基本参数

一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制方法，包括以下步骤：

步骤1：系统注水运行与检查：

发电机组处于停机待启动状态，开启凝结水补水截止阀14，开启凝结水补水阀15将除盐水箱7的除盐水输送到凝汽器17，凝汽器17水位正常后启动凝结水泵18，联开除氧器水位调节阀48向除氧器44供水，除氧器44水位正常后，除氧器水位调节阀48切入自动状态，自动跟踪除氧器44的水位，实时进行自动补水，确保除氧器44的水位保持设定水位；同时凝结水泵再循环调节阀21跟踪凝结水泵出水流量测量装置19的流量信号，凝结水泵出水流量低于最小流量值Q_凝循=130 t/h时，打开凝结水泵再循环调节阀21，凝结水泵出水流量大于最小流量值Q_凝循+10=140 t/h时，关闭结水泵再循环调节阀21；

开启给水泵入口截止阀35启动电动给水泵38，联开锅炉水位调节阀50向锅炉55供水，锅炉55的水位正常后，锅炉水位调节阀50切入自动状态，自动跟踪锅炉55的水位，实时进行自动补水，确保锅炉55的水位保持设定水位；同时电动给水泵再循环调节阀46跟踪电动给水泵进水流量测量装置37的流量信号，电动给水泵38进水流量低于最小流量值Q_给泵循=148t/h时，打开电动给水泵再循环调节阀46，电动给水泵进水流量高于最小流量值Q_给泵循+10=158 t/h时，关闭电动给水泵再循环调节阀46；

系统注水运行后进行管道与阀门泄漏检查，无异常后锅炉55点火对给水进行加热升温；凝汽器17启动循环水运行，启动真空泵16；锅炉55产生的蒸汽起压后流经高压旁路阀54和低压旁路阀13经减压减温后进入凝汽器17凝结成水，然后依次经过凝结水泵18、低压加热器27、除氧器44、电动给水泵38输送到锅炉55，汽水在发电机组热力系统内循环运行，逐渐拉升主蒸汽和再热蒸汽温度和压力；当锅炉再热器冷段蒸汽起压具备加热给水条件后，打开锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器调节阀51，锅炉再热器冷段蒸汽推开锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器逆止阀52后进入除氧器44；

步骤2：发电机组与汽动给水泵启动运行：

随锅炉蒸汽温度和压力的逐渐提升，达到冷段蒸汽压力测量装置58的压力信号P_冷段=1.5 MPa、冷段蒸汽温度测量装置59的温度信号T_冷段=350℃时，通过开启冷段联箱调节阀6向蒸汽联箱9供汽，开启疏水阀门12使蒸汽联箱9内蒸汽升温升压，通过联箱压力测量装置10和联箱温度测量装置11的信号监控使其逐渐达到P_联=0.8 MPa、T_联=320℃；汽轮发电机组具备开机并网条件后开启高压调门56、中压调门57冲转高背压汽动给水泵汽轮机24，高背压汽动给水泵汽轮机24的转速达到额定转速r₀=3000 r/min时并网发电，逐渐提升机组负荷至30%额定负荷90 MW；开启汽泵汽轮机排汽进低压缸调节阀28，全开汽动给水泵汽轮机主汽阀22，开启汽动给水泵汽轮机调门23，冲转高背压汽动给水泵汽轮机24，高背压汽动给水泵汽轮机24排汽推开汽泵汽轮机排汽进低压缸逆止阀29进入低压缸，联开汽动水泵再循环调节阀47，同时汽动给水泵再循环调节阀47跟踪汽动给水泵进水流量测量装置31的流量信号，汽动给水泵出水流量低于最小流量值Q_汽泵循=240 t/h时，打开汽动给水泵再循环调节阀47，汽动给水泵进水流量大于最小流量值Q_汽泵循+10=250 t/h时，关闭汽动给水泵再循环调节阀47；汽泵出口压力测量装置33测量值达到给水母管压力测量装置41测量值时，逐渐降低电动给水泵38转速，当电动给水泵出口压力测量装置39测量值低于汽动给水泵出口压力测量装置33测量值时，电动给水泵38已转向由汽动给水泵32向锅炉55供水，电动给水泵38退出运行，处于随时备用状态；汽动给水泵32排汽进入低压缸做功发电，并冷却大汽轮低压缸的末级叶片；汽动给水泵32排汽根据需要输送到低压加热器27对凝结水进行加热，对排汽所携带的能量进行充分利用；汽动给水泵32向锅炉55供水后高背压汽动给水泵组可以逐渐提高负荷直到满负荷运行；当中压缸排汽压力测量装置1显示中压缸排汽压力达到P_中排设定=0.8 MPa时，打开中压缸排汽抽汽调节阀4，蒸汽联箱9汽源由锅炉再热器冷段切向中压缸排汽供汽，锅炉再热器冷段汽源作为热备用汽源，随时可向蒸汽联箱9供汽；中压缸排汽温度测量装置2测量并显示中压缸排汽供汽温度；当中压缸排汽参数具备向除氧器44中的给水进行加热条件时，打开中压缸排汽口抽汽进除氧器调节阀43，中压缸排汽推开中压缸排汽口抽汽进除氧器逆止阀42进入除氧器44对给水进行加热；

步骤3：发电机组解列与汽动给水泵停运：

汽轮发电机组逐渐降低负荷运行，随着向锅炉55供水减少，高背压汽动给水泵汽轮机24的转速也降低，汽动给水泵再循环调节阀47跟踪汽动给水泵32的进水流量，仍确保汽动给水泵32进水流量不低于最小流量值Q_汽泵循=240 t/h；当汽轮发电机组负荷逐渐降低造成中压缸排汽无法满足高背压汽动给水泵汽轮机24的汽源要求时，蒸汽联箱9汽源由中压缸排汽切向锅炉再热器冷段供汽；汽轮发电机组负荷达到解列值时，汽轮发电机组从电网解列，汽轮发电机转速降低后进入盘车运行；汽轮发电机组从电网解列后低压缸不再进汽，开启汽泵汽轮机排汽进低加调节阀26使高背压汽动给水泵汽轮机24的排汽推开汽泵汽轮机排汽进低加逆止阀25进入低压加器27；此时启动电动给水泵38运行，电动给水泵38运行正常后停止运行汽动给水泵32。

本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，包括锅炉（55）、高压缸、中压缸、低压缸I、低压缸II、发电机，其特征在于：还包括高背压汽动给水泵组、电动给水泵组、凝汽器（17）、低压加热器（27）、蒸汽联箱（9）、除氧器（44）、凝结水泵（18）、真空泵（16）、监控系统、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置及管道、阀门；

所述高背压汽动给水泵组包括高背压汽动给水泵汽轮机（24）、汽动给水泵（32）、第一前置泵（30）；所述高背压汽动给水泵汽轮机（24）与汽动给水泵（32）共轴并通过联轴器刚性连接；所述第一前置泵（30）用于提升给水压力，防止进入汽动给水泵（32）的高温给水汽化造成汽动给水泵（32）的叶轮汽蚀损坏；所述汽动给水泵（32）的出口连接有汽动给水泵逆止阀（34），用于防止水倒流造成汽动给水泵（32）损坏；所述高背压汽动给水泵汽轮机（24）依次通过汽泵汽轮机排汽进低加逆止阀（25）、汽泵汽轮机排汽进低加调节阀（26）与低压加热器（27）连接；所述高背压汽动给水泵汽轮机（24）依次通过汽泵汽轮机排汽进低压缸逆止阀（29）、汽泵汽轮机排汽进低压缸调节阀（28）与低压缸I、低压缸II连接；

所述电动给水泵组包括变频电动机（45）、电动给水泵（38）、第二前置泵（36）；所述变频电动机（45）、第二前置泵（36）分别与电动给水泵（38）连接，所述第二前置泵（36）将给水升压后注入电动给水泵（38），所述第二前置泵（36）用于提升给水压力，防止进入电动给水泵（38）的高温给水汽化造成电动给水泵（38）的叶轮汽蚀损坏；所述电动给水泵（38）的出口设置有电动给水泵逆止阀（40），用于防止水倒流造成电动给水泵（38）损坏；

所述汽动给水泵逆止阀（34）、电动给水泵逆止阀（40）分别依次通过高压加热器（49）、锅炉水位调节阀（50）与锅炉（55）连接；

所述高压缸依次通过高压缸排汽逆止阀（53）、锅炉再热器冷段管抽汽逆止阀（5）、联箱调节阀（6）与蒸汽联箱（9）连接；

所述中压缸依次通过中压缸排汽管抽汽逆止阀（3）、中压缸排汽抽汽调节阀（4）与蒸汽联箱（9）连接；

所述蒸汽联箱（9）依次通过汽动给水泵汽轮机主汽阀（22）、汽动给水泵汽轮机调门（23）与高背压汽动给水泵汽轮机（24）连接；所述蒸汽联箱（9）的供汽汽源有两路，一路来自锅炉再热器冷段抽汽，一路来自中压缸排汽抽汽；蒸汽联箱（9）的汽源作为高背压汽动给水泵汽轮机（24）的动力汽源；

所述蒸汽联箱（9）通过疏水管道和疏水调节阀（12）与凝汽器（17）连接；所述锅炉（55）通过低压旁路阀（13）与凝汽器（17）连接；所述低压缸I、低压缸II分别与凝汽器（17）连接；所述真空泵（16）与凝汽器（17）连接，用于将凝汽器（17）汽室内的不凝结气体抽出，提高凝汽器（17）的真空；所述除盐水箱（7）依次通过凝结水补水截止阀（14）、凝结水补水阀（15）与凝汽器（17）连接；

所述凝汽器（17）依次通过凝结水泵（18）、凝结水泵逆止阀（20）与低压加热器（27）连接；所述凝结水泵（18）将凝汽器（17）中的凝结水的抽出送入低压加热器（27），凝结水进入低压加热器（27）后受热升温，充分吸收高背压汽动给水泵汽轮机（24）排汽冷凝的汽化潜热；凝结水泵逆止阀（20）用于防止水倒流造成凝结水泵（18）损坏；

所述加热器（27）通过除氧器水位调节阀（48）与除氧器（44）连接；所述汽动给水泵（32）通过汽动水泵再循环调节阀（47）与除氧器（44）连接；所述电动给水泵（38）通过电动给水泵再循环调节阀与除氧器（44）连接；所述除氧器（44）通过给水泵入口截止阀（35）与第二前置泵（36）、第一前置泵（30）连接；

所述压力测量装置包括冷段蒸汽压力测量装置（58）、中压缸排汽压力测量装置（1）、联箱压力测量装置（10）、汽泵出口压力测量装置（33）、电动给水泵出口压力测量装置（39）、给水母管压力测量装置（41）；

所述温度测量装置包括冷段蒸汽温度测量装置（59）、中压缸排汽温度测量装置（2）、联箱温度测量装置（11）；

所述冷段蒸汽压力测量装置（58）、冷段蒸汽温度测量装置（59）分别设置在高压缸排汽逆止阀（53）与锅炉再热器冷段管抽汽逆止阀（5）之间的连接管道处；所述中压缸排汽压力测量装置（1）、中压缸排汽温度测量装置（2）分别设置在中压缸与压缸排汽管抽汽逆止阀（3）之间的连接管道处；所述联箱压力测量装置（10）、联箱温度测量装置（11）分别设置在蒸汽联箱（9）处，分别用于测量蒸汽联箱（9）内蒸汽的压力和温度；所述汽泵出口压力测量装置（33）设置在汽动给水泵（32）的出口处；所述电动给水泵出口压力测量装置（39）设置在电动给水泵（38）的出口处；所述给水母管压力测量装置（41）设置在汽动给水泵逆止阀（34）、电动给水泵逆止阀（40）与高压加热器（49）连接的管道上；

所述流量测量装置包括凝结水泵出水流量测量装置（19）、汽动给水泵进水流量测量装置（31）、电动给水泵进水流量测量装置（37）；所述凝结水泵出水流量测量装置（19）设置在凝结水泵（18）与凝结水泵逆止阀（20）连接的管道上；所述汽动给水泵进水流量测量装置（31）设置在第一前置泵（30）与汽动给水泵（30）连接的管道上；所述电动给水泵进水流量测量装置（37）设置在第二前置泵（36）与电动给水泵（38）连接的管道上；

所述压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置分别与监控系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，其特征在于：还包括过压安全阀（8），所述过压安全阀（8）与蒸汽联箱（9）连接，所述过压安全阀（8）作为蒸汽联箱（9）的超压保护装置，超过压力安全值时过压安全阀（8）对空排汽降压以防止蒸汽联箱（9）超压损坏。

3.根据权利要求1所述的一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，其特征在于：所述低压加热器（27）为管式热交换器，换热管内侧为凝结水，外侧为驱动汽动给水泵（32）的高背压汽动给水泵汽轮机（24）排汽和低压缸I、低压缸II的抽汽，排汽进入低压加热器（27）冷凝后流入凝汽器（17）。

4.根据权利要求1所述的一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，其特征在于：所述中压缸依次通过中压缸排汽口抽汽进除氧器逆止阀（42）、中压缸排汽口抽汽进除氧器调节阀（43）与除氧器（44）连接。

5.根据权利要求1所述的一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，其特征在于：还包括凝结水泵再循环调节阀（21）；所述凝结水泵再循环调节阀（21）分别与凝汽器（17）、凝结水泵逆止阀（20）连接。

6.根据权利要求1所述的一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，其特征在于：所述温度测量装置包括E型热电偶。

7.根据权利要求1所述的一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，其特征在于：所述压力测量装置包括EJA系列的压力变送器。

8.根据权利要求1所述的一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统，其特征在于：所述流量测量装置包括节流孔板与EJA系列流量差压变送器。

9.一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：系统注水运行与检查：

发电机组处于停机待启动状态，开启凝结水补水截止阀（14），开启凝结水补水阀（15）将除盐水箱（7）的除盐水输送到凝汽器（17），凝汽器（17）水位正常后启动凝结水泵（18），联开除氧器水位调节阀（48）向除氧器（44）供水，除氧器（44）水位正常后，除氧器水位调节阀（48）切入自动状态，自动跟踪除氧器（44）的水位，实时进行自动补水，确保除氧器（44）的水位保持设定水位；同时凝结水泵再循环调节阀（21）跟踪凝结水泵出水流量测量装置（19）的流量信号，凝结水泵出水流量低于最小流量值Q_凝循时，打开凝结水泵再循环调节阀（21），凝结水泵出水流量大于最小流量值Q_凝循+10时，关闭结水泵再循环调节阀（21）；

开启给水泵入口截止阀（35）启动电动给水泵（38），联开锅炉水位调节阀（50）向锅炉（55）供水，锅炉（55）的水位正常后，锅炉水位调节阀（50）切入自动状态，自动跟踪锅炉（55）的水位，实时进行自动补水，确保锅炉（55）的水位保持设定水位；同时电动给水泵再循环调节阀（46）跟踪电动给水泵进水流量测量装置（37）的流量信号，电动给水泵（38）进水流量低于最小流量值Q_给泵循时，打开电动给水泵再循环调节阀（46），电动给水泵进水流量高于最小流量值Q_给泵循+10时，关闭电动给水泵再循环调节阀（46）；

系统注水运行后进行管道与阀门泄漏检查，无异常后锅炉（55）点火对给水进行加热升温；凝汽器（17）启动循环水运行，启动真空泵（16）；锅炉（55）产生的蒸汽起压后流经高压旁路阀（54）和低压旁路阀（13）经减压减温后进入凝汽器（17）凝结成水，然后依次经过凝结水泵（18）、低压加热器（27）、除氧器（44）、电动给水泵（38）输送到锅炉（55），汽水在发电机组热力系统内循环运行，逐渐拉升主蒸汽和再热蒸汽温度和压力；当锅炉再热器冷段蒸汽起压具备加热给水条件后，打开锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器调节阀（51），锅炉再热器冷段蒸汽推开锅炉再热器冷段管抽汽进除氧器逆止阀（52）后进入除氧器（44）；

步骤（2）：发电机组与汽动给水泵启动运行：

随锅炉蒸汽温度和压力的逐渐提升，达到冷段蒸汽压力测量装置（58）的压力信号P_冷段、冷段蒸汽温度测量装置（59）的温度信号T_冷段时，通过开启冷段联箱调节阀（6）向蒸汽联箱（9）供汽，开启疏水阀门（12）使蒸汽联箱（9）内蒸汽升温升压，通过联箱压力测量装置（10）和联箱温度测量装置（11）的信号监控使其逐渐达到P_联、T_联；汽轮发电机组具备开机并网条件后开启高压调门（56）、中压调门（57）冲转高背压汽动给水泵汽轮机（24），高背压汽动给水泵汽轮机（24）的转速达到额定转速r₀时并网发电，逐渐提升机组负荷至30%额定负荷；开启汽泵汽轮机排汽进低压缸调节阀（28），全开汽动给水泵汽轮机主汽阀（22），开启汽动给水泵汽轮机调门（23），冲转高背压汽动给水泵汽轮机（24），高背压汽动给水泵汽轮机（24）排汽推开汽泵汽轮机排汽进低压缸逆止阀（29）进入低压缸，联开汽动水泵再循环调节阀（47），同时汽动给水泵再循环调节阀（47）跟踪汽动给水泵进水流量测量装置（31）的流量信号，汽动给水泵出水流量低于最小流量值Q_汽泵循时，打开汽动给水泵再循环调节阀（47），汽动给水泵进水流量大于最小流量值Q_汽泵循+10时，关闭汽动给水泵再循环调节阀（47）；汽泵出口压力测量装置（33）测量值达到给水母管压力测量装置（41）测量值时，逐渐降低电动给水泵（38）转速，当电动给水泵出口压力测量装置（39）测量值低于汽动给水泵出口压力测量装置（33）测量值时，电动给水泵（38）已转向由汽动给水泵（32）向锅炉（55）供水，电动给水泵（38）退出运行，处于随时备用状态；汽动给水泵（32）排汽进入低压缸做功发电，并冷却大汽轮低压缸的末级叶片；汽动给水泵（32）排汽根据需要输送到低压加热器（27）对凝结水进行加热，对排汽所携带的能量进行充分利用；汽动给水泵（32）向锅炉（55）供水后高背压汽动给水泵组可以逐渐提高负荷直到满负荷运行；当中压缸排汽压力测量装置（1）显示中压缸排汽压力达到P_中排设定时，打开中压缸排汽抽汽调节阀（4），蒸汽联箱（9）汽源由锅炉再热器冷段切向中压缸排汽供汽，锅炉再热器冷段汽源作为热备用汽源，随时可向蒸汽联箱（9）供汽；中压缸排汽温度测量装置（2）测量并显示中压缸排汽供汽温度；当中压缸排汽参数具备向除氧器（44）中的给水进行加热条件时，打开中压缸排汽口抽汽进除氧器调节阀（43），中压缸排汽推开中压缸排汽口抽汽进除氧器逆止阀（42）进入除氧器（44）对给水进行加热；

步骤3：发电机组解列与汽动给水泵停运：

汽轮发电机组逐渐降低负荷运行，随着向锅炉（55）供水减少，高背压汽动给水泵汽轮机（24）的转速也降低，汽动给水泵再循环调节阀（47）跟踪汽动给水泵（32）的进水流量，仍确保汽动给水泵（32）进水流量不低于最小流量值Q_汽泵循；当汽轮发电机组负荷逐渐降低造成中压缸排汽无法满足高背压汽动给水泵汽轮机（24）的汽源要求时，蒸汽联箱（9）汽源由中压缸排汽切向锅炉再热器冷段供汽；汽轮发电机组负荷达到解列值时，汽轮发电机组从电网解列，汽轮发电机转速降低后进入盘车运行；汽轮发电机组从电网解列后低压缸不再进汽，开启汽泵汽轮机排汽进低加调节阀（26）使高背压汽动给水泵汽轮机（24）的排汽推开汽泵汽轮机排汽进低加逆止阀（25）进入低压加器（27）；此时启动电动给水泵（38）运行，电动给水泵（38）运行正常后停止运行汽动给水泵（32）。