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轉速：2再循環(huán)閥：壓力式（與逆止閥整體結構）自余熱鍋爐投產以來，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、咬死等不正常現(xiàn)象；此外還發(fā)生給水旁路電動閥閥芯斷裂，給水調節(jié)閥內漏，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)電廠設計技術規(guī)程》（SDJ1蒸發(fā)量的110%.但由于余熱鍋爐設計帶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，但是由于調峰的聯(lián)合循環(huán)電廠的負荷率低，機組長時間在低負荷運行，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，給水泵在小負荷下效率低，動力傳遞損失轉變成給水的熱量，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給水泵平衡盤結構不合理該給水泵自投產以來，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、尤其軸向間隙嚴重超標，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，在負荷降低時，汽包壓力降低，而給水泵出口壓力上升，給水調節(jié)閥前后壓差惡性變化，加速了對給水調節(jié)閥閥芯的沖刷，破壞了調節(jié)閥的流量特性，并使泄漏量增大。

　　當一臺余熱鍋爐運行，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，導致給水旁路電動閥閥芯斷裂。

　　3.給水系統(tǒng)的設備改造

    3.1改變給水泵運行方式況下，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，根據負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、外半徑（Rh、Ra）上的軸向間隙略有差別，b2'>b2當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，和平衡室之間產生平衡推力的壓力差就消失。甚至會存在助長推力的逆水流方向的壓力差，以致產生附加推力。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將給水泵改成可調速雖然聯(lián)合循環(huán)電站在額定負荷下的廠用電率不高（<2%）但是由于一般都處于調峰狀態(tài)，負荷率低，如果給水泵采用恒速一節(jié)流調節(jié)，不但加速了設備的損壞，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)電廠的經濟性。因此，大型聯(lián)合循環(huán)電站的給水泵等重要輔機設計成調速控制是很有必要的。

　　給水泵的調速控制方式液力偶合器調速和變頻調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給水泵出口壓力設定在鍋爐汽包壓力0.6 ~0.8MPa運行爐汽包水位由給水調節(jié)閥單沖量控制。

　　當一臺余熱鍋爐運行時，主蒸汽流量大于40t/i，給水調節(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)電動閥關閉。

　　4.該給水系統(tǒng)投產時，廠家提供的控制方式沒有發(fā)揮“母管制”給水系統(tǒng)的優(yōu)勢。

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