雙機單泵運行風(fēng)險評估及經(jīng)濟性分析論文
一、概述
華潤電力曹妃甸電廠(chǎng)2×300MW燃煤供熱機組工程，三大主機均為上海電氣集團生產(chǎn)，汽機凝汽器由上海動(dòng)力設備有限公司生產(chǎn)，按汽輪機VWO工況設計，當循環(huán)水進(jìn)口溫度18℃，循環(huán)倍率為55時(shí)，凝汽器壓力設計值為4．9kPa，采用海水直流冷卻，具有在夏季工況和海水溫度33℃連續運行能力，凝汽器冷卻面積18，150m2，循環(huán)水泵采用上海KSB公司生產(chǎn)的立式混流泵，水泵設計流量22，248m3/h，設計揚程14．3mH2O。自2009年投產(chǎn)以來(lái)，機組在夏季時(shí)真空較好，凝汽器真空比其他同類(lèi)型電廠(chǎng)高2kPa，凝汽器端差也在正常范圍內，但是到了冬季海水溫度較低時(shí)每臺機只運行一臺循泵卻出現凝汽器端差異常增大的情況。有什么辦法能保證機組在最佳真空的基礎上降低凝汽器端差呢?公司相關(guān)領(lǐng)導和專(zhuān)業(yè)人員多次開(kāi)會(huì )分析研究，利用精益管理的工具全面分析排查，小組成員全面分析并羅列出影響端差的各個(gè)因素，即:凝汽器臟污程度、凝汽器單位面積蒸汽負荷、凝汽器內的漏入空氣量、凝汽器入口水溫、冷卻水流速等，最終確定導致冬季凝汽器端差大的主要原因為海水溫度低循環(huán)水流量大，同時(shí)提出了一個(gè)全新的解決思路———“雙機單泵”運行。
二、“雙機單泵”運行風(fēng)險評估與控制
“雙機單泵”運行是一種非正常運行方式，具有一定的風(fēng)險性，主要包括運行循泵跳閘循環(huán)水壓力突降、啟停循泵時(shí)出口蝶閥開(kāi)關(guān)不當造成循環(huán)水壓力過(guò)低、單泵運行壓力低造成虹吸破壞、開(kāi)式水泵入口壓力過(guò)低發(fā)生氣蝕等，其中最重大的風(fēng)險就是運行單泵出現故障將對兩臺機組產(chǎn)生影響。但是通過(guò)專(zhuān)業(yè)團隊對風(fēng)險性的評估，采取了一系列措施后將其運行風(fēng)險逐一規避，確保了機組安全穩定運行。主要手段包括以下幾種:
(一)修改循環(huán)水系統邏輯由單元制為擴大單元制�！半p機單泵”運行時(shí)，單臺機組之間的兩臺泵聯(lián)鎖邏輯已不再適合這種工況，從安全的角度考慮必須修改系統邏輯，使雙機四臺泵互為備用，這樣不僅使循泵的運行方式更加靈活，而且當出現極端的運行單臺循泵跳閘時(shí)會(huì )快速順序聯(lián)啟其它循泵，保障在跳閘循泵出口蝶閥關(guān)閉過(guò)程中的水壓正常，從本質(zhì)上規避風(fēng)險，保障機組安全穩定運行。由于備用循泵多，理論上講擴大單元制后的“雙機單泵”運行比常規的單元制單泵運行風(fēng)險更小。
(二)合理設置泵閥聯(lián)鎖。在循泵啟動(dòng)之初，若開(kāi)門(mén)啟動(dòng)循環(huán)水泵，勢必會(huì )造成循環(huán)水倒流，在泵還沒(méi)有達到供水出力前，可能已經(jīng)破壞循環(huán)水供水，所以設置啟動(dòng)循泵泵閥聯(lián)動(dòng)邏輯，即在起泵的同時(shí)出口門(mén)聯(lián)開(kāi)，這樣既可避免啟泵過(guò)程中的斷水現象，又可以減小在循泵啟動(dòng)過(guò)程中循泵跳閘事故處理的難度。同樣，在停泵時(shí)為防止水壓下降過(guò)多應先關(guān)出口蝶閥，出口蝶閥關(guān)至15度允許停循泵脈沖信號由以前的3秒改至120秒，出口蝶閥關(guān)到位后手動(dòng)停運循泵。從循環(huán)水泵出口液控蝶閥參數表中可以看出，關(guān)至15度以后是慢關(guān)階段，由6至60秒可調節，也就是說(shuō)從15度關(guān)至全關(guān)位最多用60秒，如果超過(guò)60秒，說(shuō)明門(mén)已經(jīng)卡澀，此時(shí)需要視情況決定是將門(mén)開(kāi)啟繼續運行循泵還是直接將循泵停止運行。所以新邏輯里120秒的停泵允許已足夠，若還為3秒，在3秒內必須停止循環(huán)水泵運行，此時(shí)循泵出口蝶閥開(kāi)度還比較大，直接停泵會(huì )造成循環(huán)水倒流威脅機組安全。
(三)防止虹吸破壞。凝汽器采用定期反沖洗、半側隔離人工清理雜物等手段提高循環(huán)水流量，通過(guò)對凝汽器水室憋壓排空氣的方法增大凝汽器的換熱面積并提高虹吸效應。在夏季海生物增多的情況下加強前池耙式清污機與旋轉濾網(wǎng)的運行，采用定期加藥方式減少貝類(lèi)等海生物進(jìn)入凝汽器。同時(shí)考慮增設循環(huán)水二次濾網(wǎng)，降低凝汽器水室雜物含量防止虹吸破壞。
(四)定期切換。一方面，出口蝶閥長(cháng)時(shí)間在開(kāi)(關(guān))位置停留，管道內滋生海洋生物易造成卡澀;另一方面，電機長(cháng)時(shí)間停運，由于循泵所處環(huán)境較為潮濕，會(huì )影響其絕緣，故采用定期切換試轉保證每臺循泵可靠備用。各值長(cháng)根據調度曲線(xiàn)及計算后的啟停循泵點(diǎn)綜合判斷，盡量避免循泵頻繁啟停。在停循泵時(shí)兩臺機組加強聯(lián)系，合理關(guān)小循環(huán)水回水門(mén)保證虹吸及開(kāi)式水入口壓力正常。利用循泵啟停時(shí)機切換循泵，保證每臺循泵可靠備用。
(五)復查循環(huán)水泵熱控及電氣保護。配合電氣專(zhuān)業(yè)對每臺循泵保護定值進(jìn)行核對，保證設置正確;聯(lián)系熱控專(zhuān)業(yè)復查相關(guān)邏輯保護定值，緊固各接線(xiàn)端子;對就地事故按鈕移位并增設防雨罩等;通過(guò)以上手段避免循泵保護誤動(dòng)。
(六)細化循環(huán)水系統規定等措施。主要包括:作為單泵運行的循泵應無(wú)缺陷，循泵出口蝶閥油站保壓正常，蝶閥能夠正常嚴密關(guān)閉;加強就地巡檢，發(fā)現異常及時(shí)切換循泵;循泵房門(mén)應關(guān)閉嚴密，巡檢后及時(shí)上鎖，無(wú)關(guān)人員禁止進(jìn)入;就地控制箱柜門(mén)關(guān)閉嚴密，事故按鈕防誤罩應遮蓋嚴密，防止發(fā)生人為誤動(dòng);凝汽器A、B側反洗定為每周一前夜負荷200MW以下進(jìn)行，反洗時(shí)必須保證兩臺循泵運行;“雙機單泵”運行時(shí)啟停循泵及投連鎖時(shí)應查看好邏輯，避免誤操作，單泵運行時(shí)至少保證其它兩臺循泵投備等。
(七)做好事故預想。為了保證運行的可靠性，做好事故預想是很有效的一種方式，通過(guò)技術(shù)問(wèn)答與現場(chǎng)考問(wèn)講解的方式使每個(gè)運行人員都能對其有很好的掌握。在人員培訓方面，運行人員樹(shù)立了良好的就地意識，在任何時(shí)候啟停循泵必須安排有經(jīng)驗人員到就地，做好各種工況的事故預想，在第一時(shí)間發(fā)現問(wèn)題及時(shí)解決。就地液控蝶閥油站上都貼著(zhù)緊急操作方法及閥門(mén)標示，與此同時(shí)部門(mén)安排組織專(zhuān)題討論，加深理解，這些舉措都對此運行方式的可靠性提供了保障。通過(guò)采取上述措施后已將“雙機單泵”的運行風(fēng)險降到最低，經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)團隊的多次風(fēng)險評估后一致認為可以將“雙機單泵”作為冬季經(jīng)濟運行有效運行方式。
三、“雙機單泵”運行經(jīng)濟性分析
循環(huán)水量過(guò)大不但造成循泵耗電率上升，影響全廠(chǎng)用電率和機組供電煤耗，而且會(huì )增大凝汽器端差，使冷端損失加大，進(jìn)一步影響煤耗。根據300MW機組能耗差經(jīng)驗數據，端差增加1℃煤耗上升0．85g/kWh，真空度每下降1%，煤耗增加2．1g/kWh。根據目前掌握的數據，在海水溫度在7℃時(shí)，機組負荷各在220MW情況下，“雙機單泵”運行方式下，真空完全滿(mǎn)足設計要求，當兩臺機組負荷不平衡時(shí)，值長(cháng)應及時(shí)協(xié)調兩臺機組的循環(huán)水量來(lái)平衡各自的真空情況�！半p機單泵”時(shí)，當循環(huán)水溫度每上升1℃，預計會(huì )影響真空最大0．5kPa(300MW時(shí));雙機雙泵時(shí)，水溫每上升1℃，預計會(huì )影響真空最大0．2kPa�！半p機單泵”運行時(shí)，海水溫度低于8℃，總負荷低于440MW時(shí)，適用于“雙機單泵”。當水溫高于8℃或機組負荷較大且真空已下降至96kPa，此時(shí)值長(cháng)根據情況應調度啟動(dòng)第二臺循泵。當海水溫度在10℃左右時(shí)，雙機雙泵工況下，機組帶額定負荷時(shí)，真空基本滿(mǎn)足設計要求，當海水溫度上升至14℃左右，機組滿(mǎn)負荷情況下，值長(cháng)根據情況應調度啟動(dòng)第三臺循泵。當海水溫度在18℃左右時(shí)，雙機三泵工況下，機組帶額定負荷時(shí)，真空基本滿(mǎn)足設計要求，當海水溫度上升至21℃左右，機組滿(mǎn)負荷情況下，值長(cháng)根據情況應調度啟動(dòng)第四臺循泵。根據海水溫度及負荷情況調整循泵運行臺數是運行經(jīng)驗，它的準確性受凝汽器臟污程度及真空嚴密性影響，若想做到精益求精，必須引入最佳真空計算。最佳真空是指提高真空效率增加節約煤耗和為了提高真空而增加的循環(huán)水泵電耗綜合考慮效益最高時(shí)的真空。所以計算合適的循泵啟停點(diǎn)是保證機組在最佳真空下運行的前提，同樣這也為“雙機單泵”運行提供了有力的數據支持。
四、社會(huì )推廣價(jià)值
鑒于目前節能降耗的要求，各廠(chǎng)都將設備技術(shù)改造與優(yōu)化運行方式作為挖掘內部潛能的重要手段，“雙機單泵”運行是一次大膽的嘗試，也是一次成功的嘗試，達到了節能降耗的目的，對于海邊電廠(chǎng)頗有益處，值得推廣借鑒。
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