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【摘 要】：国华寿电一期工程为2×1000MW超超临界机组，为保证良好的经济性，分析了国内外大机组的给水系统设备配置及运行情况后，决定给水系统采用1×100%全容量的汽动给水泵组和无启动/备用电动调速给水泵组的给水系统，自带凝汽器。该工程给水泵汽轮机由上海汽轮机厂设计生产制造，在百万电厂尚属首次设计，其主要借鉴法国阿尔斯通技术，优化设计而成。针对其技术特点进行了介绍，以及现场设备的布置对安全运行及降低造价的重要意义。
【关键词】：1000MW;全容量;给水泵;小汽轮机
0 引言
寿光电厂一期工程建设2×1000MW国产超超临界燃煤机组，其中锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司制造的超超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架。
汽轮机型号为N1013-28/600/620，超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、九级回热、凝汽式汽轮机。汽轮机是由上海汽轮机有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的汽轮机。计划1号机组于2015年12月投入商业运营，2号机组于2016年6月建成投产。机组采用带基本负荷并有30%～100%TMCR负荷调峰运行的能力。每台机组的给水系统采用 1×100% B-MCR的汽动给水泵，小汽机由上海汽轮机厂设计生产制造，自配独立凝汽器，可单独启动，取消电动给水泵，汽动给水泵组的主泵与前置泵均由给水泵汽轮机驱动。为了优化系统，满足既定的目标，我们对国内外的火力发电机组给水泵组配置情况作了深入的调研和分析。
1常规配制与新思路的技术经济性比较
国内投入商业运行 的1000MW机组的发电公司有华能玉环发电公司、绥中发电公司二期期、外高桥发电公司三期及国电泰州发电公司等。
其中华能玉环发电公司、绥中二期、国电泰州发电厂均配置2×50%汽泵，华能玉环发电公司和国电泰州发电厂还配置的启动/备用电泵，属于国内的常规成熟配置，运行稳定未发生过较大设备故障或事故。
寿光一期工程设备招标时，给水泵及其汽轮机招标有2个方案：方案1：每台机组配置l台100%BMCR容量汽动给水泵和1台50%BMCR容量半压启动电动给水泵。给水泵汽轮机配置独立凝汽器（下称100%方案）;方案2：每台机组配置2台50%BMCR容量汽动给水泵和1台约40%BMCR容量启动/备用电动给水泵.2台给水泵汽轮机排汽排入主凝汽器（下称50%方案）。寿光一期工程最终选择了1×100%BMCR汽动给水泵系统，不配电动给水泵的方案。为能满足机组的调试及投产后启动的要求，给水系统能提前投入运行，1×100%BMCR汽动给水泵系统配备独立的凝汽器。
2 汽动给水泵组技术特点介绍
寿光一期工程全容量给水泵汽轮汽轮机由上海汽轮机厂设计生产制造，其在百万电厂尚属首次设计，其主要借鉴采用法国阿尔斯通技术外高橋电厂全容量小汽轮机为样本，优化设计而成。为单缸、双流双排汽、变转速、反动（前六级）+冲动式（末三级）、凝汽式结构，通流级数为1单流调节级+28压力级。自带小机凝汽器，可单独率先启动。
增大配汽机构阀门面积（主门Φ400/调门3XΦ200+Φ160），流速在75-114m/s左右，相比阿尔斯通技术的（主门Φ250/调门2XΦ200）的300-200m/s流速，流动损失下降3/4，提高通流效率约1%～2%;高强度调节级的喷嘴调节（4个调门），额定工况3阀全开;节流损失小，保证机组的超出力能力，又提高了机组的低负荷运行能力。
进汽采用顺序阀的方式，进汽装置由1个主汽门，4个调门（其中1个160mm，3个200mm直径的调阀）组成。4个调门分别由四个油动机提供动力，其进汽顺序及重叠度逻辑，在现场根据（振动、瓦温）运行状态均可修改调整。
为适应本汽轮机采用不同参数的蒸汽，高转速运行的情况，转子体采用高强度合金钢（30Cr2Ni4MoV）整锻加工制造，该钢种具有较低的脆性临界转变温度，能适应负荷急剧变化和快速起动，转子体采用无中心孔结构。
轴的前置泵端装盘车装置和前径向轴承，轴的给水泵端装有径向推力联合轴承，推力盘由转子体整体加工而成，转子总重约14000kg。转子是靠前后二个径向轴承支承的，其前后轴承中心间距4100mm，前后轴颈部分直径均为φ250mm。转子体加工完毕装上全部动叶片和联轴器的汽机侧辐轮等后，分别进行低速和高速动平衡，以消除转子上的不平衡重量。
调节级叶片采用自带围带和铆接围带的成组双围带结构，三叉三销式调节级动叶，设计为高强度三联体结构，新型高效叶片型线，该叶片工作温度高，做功能力大（高焓降）适应恶劣工作条件强。
前五级压力级采用AIBT技术开发的变反动度叶片，叶片形式为优化的T型叶根自带整体围带结构，具有新型高效反动式型线，做工能力大三级叶片为枞树型叶根整圈自锁阻尼（ILB）结构，动应力仅为成组叶片的1/5～1/10，末级叶片高度为500mm。为了提高抗水蚀性能，在进汽侧上部采用激光处理方法硬化进汽边。通流部分的效率为85.1%以上。
转子各阶阻尼临界转速均能满足考核标准要求，其中一阶阻尼临界转速为2183 r/min，二阶阻尼临界转速为5755r/min，避开工作转速的±10%，且避开量较大。在额定转速时涡动频率下的对数衰减率均大于0.065，且失稳转速均大于6500r/min，满足考核标准要求和设计规范要求，该机组具有良好的稳定性。转子对不平衡响应的敏感性系数（Q因子）均小于设计优秀值，而且对转子及轴承的优化设计，其稳定性参数相对投标阶段都有所提升，说明转子—轴承匹配较好，系统对不平衡扰动力具有良好的性能。
在给水泵方面，从高性价比的角度考虑，采用荏原博泵泵业有限公司设计制造的锅炉给水泵，前置泵型号为600x400KS，主泵型号为20x20x21-5StgHDB，前置泵通过变速齿轮箱与汽轮机前轴进行连接，变速齿轮箱型号为GBH32，转速比为3.125，原制作所制造。
在设备的布置方面，采取相当措施确保安全，汽动给水泵组由传统的17 m层布置移至8.6 m层，大大提高了给水前置泵的汽蚀余量，凝汽器下降解决了小机循环水的压头不足问题，给水泵汽轮机的下降节约了凝汽器接颈设备的投资，除氧器从原来的40 m下降到32 m，在未耗尽给水泵下降带来的汽蚀余量同时，除氧间结构的费用大大下降。
3 给水系统的全程调节
按上海汽轮机厂的设计，小汽轮机存在第l阶临界转速为2183r/min，其最低稳定运行转速约为2800r/min。由于未设置小流量的启动给水泵，参考给水泵制造厂提供的设计曲线，故在机组调试、启动期间，维持2800r/min的转速后还需靠阀门节流，不但造成较大的能量损耗，还使阀门的磨蚀加剧。按照常规的运行方式，需避开临界转速区域，但根据外三的经验，此值未必准确。为此，在首台机组给水泵试转调试期间，通过对泵组在不同转速下的振动测量分析，来精确判断临界区域，可在制造厂认可和支持下，实施泵组从盘车转速开始至额定转速的全程调节方法，更显示出这种控制方式高效节能和安全运行的优越性。
4结论
百万千瓦超超临界机组给水泵采用单台汽泵在技术上是可行的，并能获得显著的运行经济效益和运行方面的便利，达到了预期的优化目标，得到的经验可供其他百万等级机组设计中借鉴参考。百万千瓦超超临界机组采用全容量给水泵要考虑小汽机的结构选型及其系统配套设计;国产百万千瓦机组全容量小汽机和给水泵的稳定性及可靠性需要时间的验证。百万千瓦超超临界机组全容量汽动给水泵的临界转速及全程调速方式需进一步进行试验，值得更进一步探索。
参考文献
[1] 张元林.潘家成.张健.张琼.ZHANG Yuan-lin.PAN Jia-cheng.ZHANG Jian.ZHANG Qiong 超超临界1000MW机组给水泵汽轮机开发设计[J]-东方电气评论2008，22（2）。
[2] 钱海平;徐红波1 000 MW超超临界机组给水泵型式及容量的选择[J]-电力建设 2006（09）。
[3] 俞兴超， YU Xing-chao，1000MW超超临界火电机组给水泵配置及分析[J]- 华东电力2008，36（9）。
【关键词】：1000MW;全容量;给水泵;小汽轮机
0 引言
寿光电厂一期工程建设2×1000MW国产超超临界燃煤机组，其中锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司制造的超超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架。
汽轮机型号为N1013-28/600/620，超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、九级回热、凝汽式汽轮机。汽轮机是由上海汽轮机有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的汽轮机。计划1号机组于2015年12月投入商业运营，2号机组于2016年6月建成投产。机组采用带基本负荷并有30%～100%TMCR负荷调峰运行的能力。每台机组的给水系统采用 1×100% B-MCR的汽动给水泵，小汽机由上海汽轮机厂设计生产制造，自配独立凝汽器，可单独启动，取消电动给水泵，汽动给水泵组的主泵与前置泵均由给水泵汽轮机驱动。为了优化系统，满足既定的目标，我们对国内外的火力发电机组给水泵组配置情况作了深入的调研和分析。
1常规配制与新思路的技术经济性比较
国内投入商业运行 的1000MW机组的发电公司有华能玉环发电公司、绥中发电公司二期期、外高桥发电公司三期及国电泰州发电公司等。
其中华能玉环发电公司、绥中二期、国电泰州发电厂均配置2×50%汽泵，华能玉环发电公司和国电泰州发电厂还配置的启动/备用电泵，属于国内的常规成熟配置，运行稳定未发生过较大设备故障或事故。
寿光一期工程设备招标时，给水泵及其汽轮机招标有2个方案：方案1：每台机组配置l台100%BMCR容量汽动给水泵和1台50%BMCR容量半压启动电动给水泵。给水泵汽轮机配置独立凝汽器（下称100%方案）;方案2：每台机组配置2台50%BMCR容量汽动给水泵和1台约40%BMCR容量启动/备用电动给水泵.2台给水泵汽轮机排汽排入主凝汽器（下称50%方案）。寿光一期工程最终选择了1×100%BMCR汽动给水泵系统，不配电动给水泵的方案。为能满足机组的调试及投产后启动的要求，给水系统能提前投入运行，1×100%BMCR汽动给水泵系统配备独立的凝汽器。
2 汽动给水泵组技术特点介绍
寿光一期工程全容量给水泵汽轮汽轮机由上海汽轮机厂设计生产制造，其在百万电厂尚属首次设计，其主要借鉴采用法国阿尔斯通技术外高橋电厂全容量小汽轮机为样本，优化设计而成。为单缸、双流双排汽、变转速、反动（前六级）+冲动式（末三级）、凝汽式结构，通流级数为1单流调节级+28压力级。自带小机凝汽器，可单独率先启动。
增大配汽机构阀门面积（主门Φ400/调门3XΦ200+Φ160），流速在75-114m/s左右，相比阿尔斯通技术的（主门Φ250/调门2XΦ200）的300-200m/s流速，流动损失下降3/4，提高通流效率约1%～2%;高强度调节级的喷嘴调节（4个调门），额定工况3阀全开;节流损失小，保证机组的超出力能力，又提高了机组的低负荷运行能力。
进汽采用顺序阀的方式，进汽装置由1个主汽门，4个调门（其中1个160mm，3个200mm直径的调阀）组成。4个调门分别由四个油动机提供动力，其进汽顺序及重叠度逻辑，在现场根据（振动、瓦温）运行状态均可修改调整。
为适应本汽轮机采用不同参数的蒸汽，高转速运行的情况，转子体采用高强度合金钢（30Cr2Ni4MoV）整锻加工制造，该钢种具有较低的脆性临界转变温度，能适应负荷急剧变化和快速起动，转子体采用无中心孔结构。
轴的前置泵端装盘车装置和前径向轴承，轴的给水泵端装有径向推力联合轴承，推力盘由转子体整体加工而成，转子总重约14000kg。转子是靠前后二个径向轴承支承的，其前后轴承中心间距4100mm，前后轴颈部分直径均为φ250mm。转子体加工完毕装上全部动叶片和联轴器的汽机侧辐轮等后，分别进行低速和高速动平衡，以消除转子上的不平衡重量。
调节级叶片采用自带围带和铆接围带的成组双围带结构，三叉三销式调节级动叶，设计为高强度三联体结构，新型高效叶片型线，该叶片工作温度高，做功能力大（高焓降）适应恶劣工作条件强。
前五级压力级采用AIBT技术开发的变反动度叶片，叶片形式为优化的T型叶根自带整体围带结构，具有新型高效反动式型线，做工能力大三级叶片为枞树型叶根整圈自锁阻尼（ILB）结构，动应力仅为成组叶片的1/5～1/10，末级叶片高度为500mm。为了提高抗水蚀性能，在进汽侧上部采用激光处理方法硬化进汽边。通流部分的效率为85.1%以上。
转子各阶阻尼临界转速均能满足考核标准要求，其中一阶阻尼临界转速为2183 r/min，二阶阻尼临界转速为5755r/min，避开工作转速的±10%，且避开量较大。在额定转速时涡动频率下的对数衰减率均大于0.065，且失稳转速均大于6500r/min，满足考核标准要求和设计规范要求，该机组具有良好的稳定性。转子对不平衡响应的敏感性系数（Q因子）均小于设计优秀值，而且对转子及轴承的优化设计，其稳定性参数相对投标阶段都有所提升，说明转子—轴承匹配较好，系统对不平衡扰动力具有良好的性能。
在给水泵方面，从高性价比的角度考虑，采用荏原博泵泵业有限公司设计制造的锅炉给水泵，前置泵型号为600x400KS，主泵型号为20x20x21-5StgHDB，前置泵通过变速齿轮箱与汽轮机前轴进行连接，变速齿轮箱型号为GBH32，转速比为3.125，原制作所制造。
在设备的布置方面，采取相当措施确保安全，汽动给水泵组由传统的17 m层布置移至8.6 m层，大大提高了给水前置泵的汽蚀余量，凝汽器下降解决了小机循环水的压头不足问题，给水泵汽轮机的下降节约了凝汽器接颈设备的投资，除氧器从原来的40 m下降到32 m，在未耗尽给水泵下降带来的汽蚀余量同时，除氧间结构的费用大大下降。
3 给水系统的全程调节
按上海汽轮机厂的设计，小汽轮机存在第l阶临界转速为2183r/min，其最低稳定运行转速约为2800r/min。由于未设置小流量的启动给水泵，参考给水泵制造厂提供的设计曲线，故在机组调试、启动期间，维持2800r/min的转速后还需靠阀门节流，不但造成较大的能量损耗，还使阀门的磨蚀加剧。按照常规的运行方式，需避开临界转速区域，但根据外三的经验，此值未必准确。为此，在首台机组给水泵试转调试期间，通过对泵组在不同转速下的振动测量分析，来精确判断临界区域，可在制造厂认可和支持下，实施泵组从盘车转速开始至额定转速的全程调节方法，更显示出这种控制方式高效节能和安全运行的优越性。
4结论
百万千瓦超超临界机组给水泵采用单台汽泵在技术上是可行的，并能获得显著的运行经济效益和运行方面的便利，达到了预期的优化目标，得到的经验可供其他百万等级机组设计中借鉴参考。百万千瓦超超临界机组采用全容量给水泵要考虑小汽机的结构选型及其系统配套设计;国产百万千瓦机组全容量小汽机和给水泵的稳定性及可靠性需要时间的验证。百万千瓦超超临界机组全容量汽动给水泵的临界转速及全程调速方式需进一步进行试验，值得更进一步探索。
参考文献
[1] 张元林.潘家成.张健.张琼.ZHANG Yuan-lin.PAN Jia-cheng.ZHANG Jian.ZHANG Qiong 超超临界1000MW机组给水泵汽轮机开发设计[J]-东方电气评论2008，22（2）。
[2] 钱海平;徐红波1 000 MW超超临界机组给水泵型式及容量的选择[J]-电力建设 2006（09）。
[3] 俞兴超， YU Xing-chao，1000MW超超临界火电机组给水泵配置及分析[J]- 华东电力2008，36（9）。