600MW等级直接空冷机组的电动给水泵配置分析
修恒旭，赵翠莲
（国核电力规划设计研究院，北京100094）
用.文中分析了空冷机组的设计运行条件，推荐600MW等级直接空冷机组主给水系组采用 描要：给水泵是发电厂重要机之一，对电厂安全、稳定和经济远行起着非常重要的作3x35%最大给水容量电动调速给水泵组.
关键词：600MW直接空冷；给水系配置
中图分类号：TU831.3.4文献标志码：B文章编号：1009-3230（2010）11-0046-04
Motor Driven Feedwater Pump Configuration Analysis of600MWDirectlyAirCooledUnit
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XIU Heng-mu ZHAO Cui-lisn
Abstract : Feed water pump is one of the most important auxiliary equipment in the power plant. It is very important for the power plant safety stabilization and economic running This paper analyses thedesign and running condition of directly air cooled unit. 3 × 35% max. Feed water capability motor driven variable speed feed water pumps are reended for 600MW diretly sir cooled unit.
Key words: 600MW directly air cooled unit; Motor driven feed water pump configuration
1.1目前两种典型配置方案的辨端
0前言
火力发电厂空冷机组具有非营显著的节水效果，大力推广空冷机组，对于我国利用有限的水资源，促进电力工业稳定发展有重要意义.给水泵 是发电厂重要辅机之一.给水泵对电厂安全、稳定和经济运行起着非常重要的作用.文中对目前的600MW空冷机组的电泵配置方案进行分析，并推荐出电系优化配置方案.
2×50%汽动泵25-35%电动调速系能较好的节省厂用电，年运行费用较低；3×50%电动调速泵可以简化系统，提高机组的运行灵活性和设备可靠性，减少工程初投资，改善主厂房布置条件.但上述两种配置都存在着整输.
1.2.12×50%汽动给水泵25~35%电动调速给水泵方案
1600MW等级直接空冷机组的给
水系统配置
300MW以上大容量机组采用汽动泵经济效益比较明显，但是，直接空冷汽轮机的低压缸排汽参数高，变化幅度大，在相同的气象的条件下，空冷机组的背压远运高于湿冷机组，而且冷却空气温度随季节和时间变化明显，因此空冷汽轮机的设计与湿冷汽轮机的设计存在较大的差别.
按《火力发电厂设计技术规程》中有关条空冷机组的主给水泵配置目前主要有以下两种方 文及对国内外电厂的调研，600MW及以上直接案：2×50%汽动泵25-35%电动调速泵和3×50%电动调速泵两种.
对于直接空冷机组，汽动给水系的冷却方式主要有：（1）直接空冷（小机排汽直接进人空冷
冷系统）；（3）间接空冷（小机采用表凝式或混凝用状态：泵出口电动闸阀常开，逆止门长期承压式间接空冷系统）三种方式.三种方式缺点如下:
（1）给水泵汽轮机运行在高转速、大范围的变转速、双汽源、变进汽参数等不利条件下，小机排汽直接进人空冷系统（直接空冷），则给水系汽轮机将背压更高、末级变工况范围更大、尾部运行条件更恶劣，这给小汽轮机设备制造、汽轮机背压变化时大机与小机的蒸汽分配、小机变工况的安动用的喷水装置与背压保护装置. 全性等带来一系列的影响.另外还必须增设非启
（2）自带凝汽器的汽泵方案，可以绕过设计空冷小汽轮机难题，理论上是可行的，但其缺点是：必须增设小凝汽器及相关冷却系统、凝结水的回收系统、真空系统，井加大主机辅机循环水泵.不仅增加了初投资，面且使电厂系统运行复杂.
（3）间接空冷小汽机的配置方式，不仅增加了初投资，而且使本已复杂的系统更趋复杂.同一台机组上采用两种不同的空冷系统，无疑会增加电厂运行的难度，使电厂的可靠性降低.
综上所述，无论给水泵汽轮机排汽采用哪种冷却方式，都存在严重整端，因此，直接空冷机组的主给水泵目前一般不采用汽动给水泵.
1.1.23x50%电动调速给水泵方案
对于直接空冷机组，按照主机的技术特点，考虑到汽轮机流通能力和低压缸效率的影响，应该采用电动调速给水泵方式，这样可以简化系统，提高机组的运行灵活性和设备的可靠性.电动调速给水系配置方案适应于空冷机组，机组正常运行时，两台聚运行，一台聚备用.
但是，3×50%电动调速给水泵方案中，电动聚、电动机及液力辦合器容量较大，此参数及容量（给水系出口流量约为1110vh，泵组出口压力约31MPa）的主给水泵组，国内自主生产处于起步阶段，主要给水泵厂家供货业绩较少.如果备用给水紧要具有紧急备用功能，备用条件比较复杂，
系统）；（2）独立的湿冷（小机配单独的凝汽器湿各用电泵的治系统须经常运行，泵始终处于热备（31MPa）：热控应考虑备用电泵井人的给水调件中有一项不能满足就不能实现.面且，在600 节；电气需要设置备用电泵的自动投入等，请多条MW等级超临界机组中，由于电动给水泵的功率很大，当给水泵紧急启、停时，由于电气电源电压波动、液力耦合器和最小流量阀响应速度等原因，备用电动给水泵很难实现紧急备用功能，往往当任一台运行泵故障时，只能依靠RB功能先保证机组降负荷运行，然后再启动备用电动给水泵.
1.23x35%电动调速给水泵方案
对于600MW等级机组的25%~35%容量的电动调速给水泵组，国内各大主给水泵生产厂家在引进国外技术及自身研发的基础上，给水泵及其配套电机等产品的质量水平有较大提高，给水系组的故障率有大幅度下降，且在制造厂家的良提高. 好服务与配合下，给水泵组快速修复能力也得以
单台电动给水泵最小容量受多方面因素制约，如锅炉最小直流负荷、锅炉冲洗等.锅炉最小直流负荷与锅炉炉型有关，一般设计值为-25%ECR，实际运行高的到35%ECR，低的到15%ECR.对于没有启动循环泵的钢炉，单台电动给水泵的容量须满足锅炉最小直流负荷的要求.对 于有启动福环泵的锅炉，单台电动给水泵的容量，须满足在启动过程中和锅炉本体配置的启动循环聚一起达到锅炉最小直流负荷的要求，同时也可考虑启动循环泵事故退出后，完全利用电动给水泵进行机组启动.电动给水系容量的选择还应考虑锅炉启动前锅护冲洗的要求，锅炉冲洗水量为总容量还需满足锅护BMCR工况时的给水要求. ~20%BMCR工况锅炉流量.电动给水系组
考虑以上因素，文中推荐每台机组配置三台35%最大给水容量电动调速给水泵.
万方数据
2两种电泵配置方案的比较
2.1系统分析
主给水泵组配置3×50%最大给水容量电动调给水泵，机组正常运行时两台系运行，一台泵 备用.运行聚中的一台事故时，因备用电系立即投人较为困难，通常机组只能先降负萄运行，然后再投人备用电泵，备用电泵投入后，机组仍能维持满负荷运行，两台运行电泵同时故障时，机组MFT.
主给水泵组配置3×35%最大给水容量电动调速给水泵，机组正常运行时三台电泵均处于运行状态，无备用泵.当一台电动给水泵放障时，机在85%THA负荷下运行.当两台电动给水泵网 组降负荷运行，两台35%电动给水泵能维持机组时故障时，机组维持最低不投油稳燃负荷运行.三台电泵同时发生故障，机组MFT.除非三台电泵同时失电，否则，三台电泵同时故障的几率极低.因此，该种主给水泵配置方式，可以有效降低机组因主给水泵组故障面停机的概率.
2.2可靠性比较
50%容量电动调速给水泵配套电机及液力耦合器容量均较大，技术难度相应提高.目前，国内各主要给水泵生产厂家为超临界空冷机组生产、配置的50%容量电动调速给水泵业绩较少.
600MW超临界空冷机组35%容量电动调速给水泵与600MW超临界湿冷机组电动调速备用给水泵相比，容量稍有提高，参数相当，而600MW 超临界湿冷机组电动调速备用给水泵国内各大给水泵生产厂家均能配套生产，且均有丰宫经验和运行业绩，给水聚组的质量、安全可以得到有效保证.
2.3非满负荷运行系统比较
对直接空冷机组，配置超临界直流锅炉，根据《火力发电厂设计技术规程》的规定，给水泵的出口总容量为锅炉最大连续蒸发量（BMCR）的105%，说明在锅炉BMCR工况下，给水系的运行 参数也会小于给水泵的设计参数.给水泵在设计
万方数据
工况下工作，效率最高，液力耦合器的运行时滑差率最小，液力橘合器的功率损耗最小，在冷却水湿 高的夏季，工作油不会因为超温而影响电泵给水泵的正常运行.
通常大机组满发，小机组调峰，但是当600MW容量的机组出现特殊情况不能满发的时候，例如75%负荷的时候，50%容量电动两速给水泵方案中，两台电泵都要在非设计工况下工作，面且偏离设计工况严重，液力耦合器的滑差率大，电泵组的效率低、功耗大，而且还存在液力耦合器工作油超湿的问题.
而采用3×35%BMCR容量的电泵方案，在机组不能满发的时候，三台电泵不能在设计工况下运行，但是和50%容量的电泵相比，偏离的程度明显小.在负荷低于85%的时候，电系中的一台可以停运，另外两台电动给水泵仍然可以在高效率区运行.所以3×35%容量电泵方案适应性好，节省厂用电，经济运行，能灵活的适应机组负 荷变化的要求.
另外，如果给水泵选用的电动机容量大，在给水泵的启动过程中，对厂用电系统影响也大，厂用电压下降幅度大，影响电厂的安全运行.根据以上比较，我们得到表1所示结论.
表1 电源配置方案系统比较
国电泵面、停机的密率 项目 3×50%容量 高 3×35%容量设备运行业绩 较少 成熟复杂（有备用） 美单（无备用）非负荷运行时经济性 启动电瓶 差 大 好 小
3 投资比较
电动给水泵组投资差异主要体现在以下几个方面：
（1）电气投资差异；（3）给水泵本体及液力桐合器、配套电动机 （2）热控相关投资差异；
因此单台机组采用3×35%容量电动调速给水泵约节约初投资2530万元.
等配套附件投资差异；
（4）给水泵组尺寸、重量差异；
4结束语
（5）给水管道投资差异.
量电动调速给水泵两种主给水泵配置方案的电气 3x50%容量电动调速给水泵与3×35%容及热控相关投资相差不显著，其差额部分相对于本工程投资可以忽略.
由以上分析可见，3×35%容量电动调速给水泵方案较3×50%容量电动调速给水泵方案有以 下优点：
（1）给水泵组安全性高，机组因给水泵组事故引起的停机概率降低：
单台机组主给水泵组投资（包括前置泵、配套电动机、液力耦合器、泵组进出口关断阀及逆止闽等）参考《火电工程限额设计参考造价指标》（3及相关调研，如表2所示.
（2）不设备用泵，系统简单；
（3）非满负荷时，泵组运行经济性高；
（4）给水泵组投资下降，单台机组给水泵系统初投资可节省约2530万元；
电泵组相投资比较 万元
方案比较内容 3×50% 容量 3x35% 容量电动给水系组投资（合属合 -6000 3500都、进出口关新间，道止阀等）2相对值 2500 0
（5）设备体积重量小，占地面积小，易于运输、安装、检修和起吊：
（6）给水管道支管管径小，阀门等附件尺寸小，易于安装布置.
因此，针对600MW等级直接空冷机组主给水泵配置，文中推荐每台机组配三台35%最大给水容量电动调速给水泵技术方案.
根据厂家600MW空冷机组电泵组安装图和以往相同容量机组30%容量电泵组安装图纸对比，比较结果见表3所示.
参考文献
[1]中华人民共和国国家经济置易委员会.DL5000-2000火力发电厂设计技术规程[M].中国电力出版[2]争润森，空冷机组给水系配重的研究[1].热力进 杜，2000.，2006.12.[3]电力规划设计总院火电工程限额设计参考造价指标（2009年水平）[M]，中国电力自版社，2010.[4]张题文，基于Q参数化方法的水验发电机组鲁弹控[5]时衫衫，姜雪检，得美哈等.地源热系空调控制系 制器设计[J].盘林工程 2008 24（1）：48-50.统的变频改造[J].森林工程 2008 24（6）：25-28.
我3 原组长度及监量比校
3×50% 3x35%比校内容 容量 容量 差值1 泵组 1206 mm 11284 mm 714 m系级 长度2 总量 -47.51 -451 2.5t
单泵容量减少则给水支管管径变小，相关附件尺寸和重量均减少.根据相关统计，单台机组 给水管道及相关附件可节约投资至少30万元.
