某燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝有兩套美國GE制造的PG9171E燃氣輪發(fā)電機組，并配有兩套比利時CMI制造的余熱鍋爐和一套GE制造的汽輪發(fā)電機組，電站總裝機容量余熱鍋爐為立式、強制循環(huán)、雙壓、無補燃鍋爐；額定蒸發(fā)量為175t/h兩臺鍋爐給水除氧系統(tǒng)為公用母管制，公用一臺除氧器，3臺100%鍋爐最大蒸發(fā)量的電動給水泵。自投運以來，多次出現(xiàn)給水系統(tǒng)故障現(xiàn)象。

    針對泄漏等問題分析其原因，并提出改進意見。　

　　1.設(shè)備和故障概況1.1給水泵基本參數(shù)型號：MN508A葉輪級數(shù)：8級額定流量：237.9m/揚程：847m轉(zhuǎn)速：2再循環(huán)閥：壓力式（與逆止閥整體結(jié)構(gòu)）自余熱鍋爐投產(chǎn)以來，就多次出現(xiàn)給水泵殼體級間漏水，給水泵暖泵管路法蘭墊損壞，給水泵平衡盤后壓力偏高，平衡盤磨損、咬死等不正�，F(xiàn)象；此外還發(fā)生給水旁路電動閥閥芯斷裂，給水調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏，一臺爐運行時備用爐汽包水位上升等事故。因此，給水系統(tǒng)的可靠性成為聯(lián)合循環(huán)機組安全運行的嚴(yán)重隱患。

　　2.故障原因分析2.1給水泵流量裕度過大按照《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（SDJ1蒸發(fā)量的110%.但由于余熱鍋爐設(shè)計帶100%容量的主蒸汽旁路系統(tǒng)，故聯(lián)合循環(huán)水泵流量與余熱鍋爐額定蒸發(fā)量相比有25%的裕度，流量裕度的增大導(dǎo)致給水系統(tǒng)壓力裕度同時增大，雖然給水泵的流量一壓力特性曲線相對比較平緩，但是由于調(diào)峰的聯(lián)合循環(huán)電廠的負(fù)荷率低，機組長時間在低負(fù)荷運行，給水系統(tǒng)壓力偏高。

　　2.2給水栗啟動頻繁對于平衡盤來說，定速給水泵啟動瞬間是最惡劣的運行工況之一，而作為調(diào)峰的聯(lián)合循環(huán)機組的給水泵啟停十分頻繁，這是平衡盤損壞的一個致命原因。

    2.3給水泵控制方式不合理鍋爐制造廠提供的給水控制系統(tǒng)邏輯設(shè)置為一臺余熱鍋爐煙氣擋板開啟受熱前必須投運一臺給水泵，如果第2臺余熱鍋爐投運，則必須事先投運兩臺給水泵。因此，當(dāng)兩臺爐在啟動過程中甚至余熱鍋爐出力等于50%額定工況時，給水泵一直遠遠偏離設(shè)計工況。

　　該給水泵再循環(huán)閥與給水泵出口逆止閥為整體式，由逆止閥閥桿帶動控制再循環(huán)的動作。按廠家資料介紹，給水流量低于65m3/h，再循環(huán)閥自動開啟，給水流量高于65m3/h，再循環(huán)閥自動開啟。但從實際運行工況分析，很難保證再循環(huán)流在余熱鍋爐冷態(tài)啟動過程中，大約有半個小時給水流量幾乎為零，給水泵僅依靠再循環(huán)管路散熱，給水泵在小負(fù)荷下效率低，動力傳遞損失轉(zhuǎn)變成給水的熱量，長時間環(huán)流使給水溫度升高，平衡盤泄漏水通過間隙過程引起部分汽化，產(chǎn)生壓力波動，引起高頻汽蝕誘振，從而發(fā)生平衡盤的磨損。

　　2.4給水泵平衡盤結(jié)構(gòu)不合理該給水泵自投產(chǎn)以來，平衡盤后壓力與給水泵進口壓力之差就高達0.2~0.3MPa.從水泵解體現(xiàn)場測繪分析，平衡盤與平衡座的徑向間隙、尤其軸向間隙嚴(yán)重超標(biāo)，引起平衡盤前后壓差減少；在給水泵變工況過程中，容易造成低頻竄軸，引起平衡盤磨損；如此惡性循環(huán)，導(dǎo)致平衡力不足以平衡軸向推力，最終造成平衡盤和平衡座咬死。

　　此外，該給水泵缺少必要的監(jiān)測、保護手段（如軸向位移測點）運行中無法判斷給水泵的健康狀況，給事故的發(fā)展帶來隱患。

　　2.5給水管路閥門前后壓差大由于聯(lián)合循環(huán)電廠余熱鍋爐一汽輪機采用滑壓運行，在負(fù)荷降低時，汽包壓力降低，而給水泵出口壓力上升，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差惡性變化，加速了對給水調(diào)節(jié)閥閥芯的沖刷，破壞了調(diào)節(jié)閥的流量特性，并使泄漏量增大。

　　當(dāng)一臺余熱鍋爐運行，而另一臺余熱鍋爐處于冷態(tài)時，備用爐給水電動閥前后在10MPa的壓差作用下，導(dǎo)致給水旁路電動閥閥芯斷裂。

　　3.給水系統(tǒng)的設(shè)備改造

    3.1改變給水泵運行方式?jīng)r下，控制給水泵的運行臺數(shù)，可以盡可能地降低給水系統(tǒng)壓力，并可以獲得較好的節(jié)能效果。因此對給水泵控制系統(tǒng)作如下改動：取消僅一臺給水泵運行，第2臺余熱鍋爐啟動閉鎖保護的邏輯。

　　增加2臺余熱鍋爐給水流量之和大于200/h時（考慮減溫水流量）且僅一臺給水泵運行，聯(lián)動第2臺給水泵的邏輯。

　　2臺余熱鍋爐給水流量之和小于180t/i，且兩臺給水泵運行，發(fā)出報警信號，供運行人員確認(rèn)，根據(jù)負(fù)荷情況是否停運一臺給水泵。

　　2臺余熱鍋爐給水流量之和小于160t/i，且兩臺給水泵運行，自動停運一臺給水泵。

　　這樣能減少給水泵低流量、高壓運行的時間，降低了給水系統(tǒng)承受的壓力，減少給水泵平衡盤的損壞，提高安全性；而且泵在設(shè)計工況附近的高效區(qū)運行，不僅能提高系統(tǒng)變工況運行的經(jīng)濟性，又延長泵的壽命。

　　3.2改進給水泵平衡盤近年研究表明，給水泵平衡座軸向平面做成帶有傾斜角《（見），使內(nèi)、外半徑（Rh、Ra）上的軸向間隙略有差別，b2'>b2當(dāng)b2=0時b2'還有間隙，在半徑Rb到Ra之間仍能處于水的高壓力下，和平衡室之間存在壓差，產(chǎn)生平衡力，抵抗軸向推力。而在平行式（無傾斜角，即a =0*）平衡盤情況下，兩平面一經(jīng)接觸，即加=0時加'也為0Rb到Ra之間就失去水的壓力，和平衡室之間產(chǎn)生平衡推力的壓力差就消失。甚至?xí)�存在助長推力的逆水流方向的壓力差，以致產(chǎn)生附加推力。因此傾斜式平衡盤在密封面接觸時的平衡力稍大于平行式，對于防接觸磨損有較好的效果。

　　3.3將給水泵改成可調(diào)速雖然聯(lián)合循環(huán)電站在額定負(fù)荷下的廠用電率不高（<2%）但是由于一般都處于調(diào)峰狀態(tài)，負(fù)荷率低，如果給水泵采用恒速一節(jié)流調(diào)節(jié)，不但加速了設(shè)備的損壞，降低了系統(tǒng)的安全性，增大了維護的工作量，而且還增加了廠用電率，降低了發(fā)電廠的經(jīng)濟性。因此，大型聯(lián)合循環(huán)電站的給水泵等重要輔機設(shè)計成調(diào)速控制是很有必要的。

　　給水泵的調(diào)速控制方式液力偶合器調(diào)速和變頻調(diào)速兩種方式都較成熟，目前高壓變頻器的成本約2 000元/kW而液力偶合器的成本只有300~400元/cW但由于變頻器具有調(diào)速范圍寬，效率、精度、可靠性均高，容易改造、維護等優(yōu)點，越來越受到重視，變頻裝置投資成本一般兩年就能夠收回。

　　由于現(xiàn)場給水泵電機端已沒有擴展余地，而且3臺給水泵的并列間隔較窄，無法布置液力偶合器、冷油器等輔助設(shè)施，如果移動泵體，需對給水管路作較大的變動，不僅改造周期長，改造費用也增加，故選用變頻器較合理。

　　選用變頻控制，需要將給水泵設(shè)備作如下改動：取消給水泵出口彈簧式再循環(huán)閥閥芯。

　　將原再循環(huán)管手動隔離閥改為電動閥。

　　同時將給水泵控制回路作如下改動。

　　當(dāng)一臺余熱鍋爐運行時，主蒸汽流量小于40/h給水泵出口壓力設(shè)定在鍋爐汽包壓力0.6 ~0.8MPa運行爐汽包水位由給水調(diào)節(jié)閥單沖量控制。

　　當(dāng)一臺余熱鍋爐運行時，主蒸汽流量大于40t/i，給水調(diào)節(jié)閥全開，汽包水位由變頻電動機直接控制。

　　兩臺余熱鍋爐同時運行時，變頻裝置控制給水母管壓力為兩臺余熱鍋爐汽包壓力高值0.6~0.8MPa，鍋爐汽包水位由給水調(diào)節(jié)閥控制。

　　在一臺給水泵運行時，兩臺爐給水流量之和小于50/h，運行泵再循環(huán)電動閥開啟，當(dāng)兩臺爐給水流量之和大于60/h時，運行泵再循環(huán)電動閥關(guān)閉。

　　4.該給水系統(tǒng)投產(chǎn)時，廠家提供的控制方式?jīng)]有發(fā)揮“母管制”給水系統(tǒng)的優(yōu)勢。

　　大型聯(lián)合循環(huán)電站給水泵設(shè)計成調(diào)速運行在安全性和經(jīng)濟性上都有必要性。