电厂汽动给水泵专题讲义

汽动给水泵专题讲义

第一节 概述

一、汽动给水泵的特点

本机组给水泵在正常运行时采用小型汽轮机来驱动（备用水泵采用电动机来驱动），与电动给水泵相比，汽轮机驱动给水泵具有如下优点：

⑴ 汽动给水泵转速高、轴短、刚度大、安全性好。当系统故障或全厂停电时，仍可保证锅炉用水。

⑵ 采用大型电动机驱动给水泵时启动电流大，启动困难，而汽动给水泵不但便于启动，而且可配合主机的滑压运行进行滑压调节。

⑶ 大型机组若采用电动给水泵，其耗电约为全厂厂用电的50％，采用汽动给水泵则可降低厂用电，增加供电量3～4%。

⑷ 可以变速运行来调节给水泵的流量，因而可省去电动给水泵的变速器及液压联轴器。 但是，因汽轮机的启动时间长，汽水管路复杂，还需要设置备用汽源等，因此汽轮机驱动给水泵也有其缺点。

给水泵的驱动汽轮机也称驱动汽轮机或小汽轮机。 二、驱动汽轮机的特点

本机组驱动汽轮机采用国产杭州汽轮机股份有限公司引进西门子公司技术制造的单缸、单轴、变转速、变功率、多汽源、纯凝汽、反动式汽机。其纵剖面图见图1。

该汽轮机为单缸、轴流、反动式。进汽速关阀与汽缸法兰连接，速关阀的作用是紧急情 况下在尽可能短的时间内切断进入汽轮机的蒸汽。

该汽轮机有三路汽源，一个工作汽源，为主机的四段抽汽，其蒸汽压力较低。另一个备用和启动汽源为主机再热冷段蒸汽，其蒸汽压力较高。辅助蒸汽是作为调试汽源，辅助蒸汽参数约为0.8～1.3MPa、350℃。无论工作汽源或备用汽源均由调节器控制，汽源的切换也由调节器自动控制完成。

工作蒸汽经速关阀进入蒸汽室。蒸汽室内装有提板式调节汽阀，油动机通过杠杆机构操纵提板（阀梁），决定阀门开度，控制蒸汽流量。蒸汽通过喷嘴导入调节级或直接导入轮室。

备用蒸汽由调节阀控制。调节阀法兰连接在速关阀上。备用蒸汽经管道调节后经速关阀和调节汽阀进入喷嘴作功。这时调节汽阀全开，不起调节作用。

整个汽轮机安装在底盘上，底盘通过地脚螺栓固定在水泥基础上。汽轮机前猫爪搁在前轴承座上。汽缸受热膨胀时猫爪推动前轴承座一起向前移动。后猫爪位于排汽缸两侧，支承在底盘座上，排汽缸后的立键被固定在底盘的导向槽内。

控制系统采用电／液调节。控制器布置在中央控制室，通过电液转换器实现对液压系统的控制。电液转换器布置在汽轮机旁。通过速关组合件可实现汽轮机就地或自动启动。

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汽轮机采用油蜗轮盘车和手动盘车。油蜗轮盘车的特点是汽轮机动静部分无机械连接，安全可靠，高速盘车。但是，往往受结构限制，盘车力矩不能很大，因此，配有顶轴油泵，减少启动力矩。

该汽轮机的保护系统配有危急保安装置，用于超速保护和轴向位移保护。停机电磁阀用于接受来自ETS的停机信号。汽轮机旁配有手动停机阀，用于切断速关油，关闭速关阀。轴瓦温度，轴振和轴向位移的停机信号均通过ETS实现遥控停机。汽轮机旁配有仪表架装有压力表和转速表，供巡检用。

第二节 驱动汽轮机

一、汽动给水泵组设备规范

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小 机 型式 反动、单缸、单轴、凝汽式 调节系统型式 MEH 级数 8级 转速调节范围 3000～6000 rpm 额定功率 10000 KW 再热冷段、四抽、辅汽三路； 进汽压力：2.496/0.926 MPa； 排汽压力 7 Kpa 汽 源 进汽温度：369.7/339.5℃ 制造 杭州汽轮机有限公司 汽 泵 型式 卧式多级筒体泵 型号 CHTC6/5 级数 5 转向 从驱动端看为顺时针 密封形式 机械密封 额定流量 1205 t/h 扬程 2258.3 mH2O 设计入口压力 2.374 MPa 转速 5010 rpm 最小流量 350 t/h 中间抽头流量 85 t/h 中间抽头扬程 1300 mH2O 效率 83.3% 制造 上海凯士比泵有限公司 小 机 油 系 统 小机交流润滑油泵 小机事故润滑油泵 型式 立式离心油泵 型式 直流齿轮油泵 33容量 38～85 m/h 容量 18 m/h 出口压力 1.0～1.1 MPa 出口压力 0.36 MPa 转速 2950 rpm 转速 1000 rpm 制造 浙江水泵总厂 制造 仙居特种齿轮泵厂 小机交流润滑油泵电机 小机事故润滑油泵电机 型式 立式交流电动机 型式 直流电机 功率 55 KW 功率 3.7 KW（５马力） 电压 380 V 电压 220 V 电流 电流 21.7 A 转速 2950 rpm 转速 1000 rpm 绝缘等级 F 绝缘等级 F 汽 泵 前 置 泵 型式 水平中开双吸离心泵 型号 SQ300-670 额定流量 1205 t/h 扬程 143.7 mH2O 转速 1480 rpm 效率 84.1％ 入口压力 1.116 MPa 制造 上海KSB 前 置 泵 电 机 型式 Y450-4型 功率 630 KW 电压 6000 V 电流 转速 1500 rpm 绝缘等级 Ｆ 制造 湘潭电机厂 盘车转速r/min80～120。 二、小机汽源

小机为双汽源设计，当主机负荷达30％额定负荷以上时，采用四抽汽源为工作汽源驱动小机，由调节汽阀控制进汽量，调节小机转速。当主机负荷在30％额定负荷以下，调门开度85％左右仍满足不了功率要求时，高参数蒸汽经过备用汽源管道调节阀进入小机，通过控制备用汽源管道调节阀的开度，调节小机转速。 三、小机盘车装置

有油涡轮盘车装置和手动盘车装置，油涡轮盘车是通过压力油冲转固定在小机转子上的涡轮，动静之间没有机械连接，盘车转速＞120rpm。盘车控制装置的任务是控制进入油涡

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轮的压力油量来实现盘车的启停和转速的高低。汽机停机时转速降至500rpm以下时就可以投入盘车。油涡轮盘车时需二台电动油泵共同工作。汽机启动时应当停止油涡轮盘车才能建立速关油。在一些不利的条件下，当启动力矩很大或油涡轮盘车不能投用时，可采用手动盘车，但是必须等转子停止转动时才可投入。

油涡轮盘车投用： 1）增开小机备用油泵。

2）开启油涡轮盘车进油电磁阀（或将盘车进油手动阀转动90度）。

3）若盘车转速不合格，可通过调整油涡轮盘车装置插装阀上的限位螺钉，改变插装阀开度，从而改变进入油涡轮的压力油流量来改变盘车转速。

4）当盘车转速达120rpm左右，可停顶轴油泵。 5）检查小机转动正常无摩擦碰撞声，各轴承回油正常。 油涡轮盘车停用：

1）关闭油涡轮盘车进油电磁阀（或将盘车进油手动阀反转90度）。 2）停用小机备用油泵。 四、汽动给泵组油系统

汽动给水泵组油系统由二部分组成，一部分是由集中油站提供的低压油，另一部分是由主机EH油提供的高压油。其中集中油站供给汽动给水泵组润滑油，小机盘车用油，速关阀控制和保安用油。主机EH油源供给小机高，低压调门启闭所需的高压油。

小机高低压调门所用EH油由主机的EH油母管提供。 五、驱动汽轮机的轴封及疏水系统装置

1．轴封系统

驱动汽轮机的轴封系统见图8-10，由前汽封体1、后汽封体2、汽封管路3、节流调节阀4，前冒汽管5和后冒汽管6组成。

来自主汽轮机轴封系统的汽封蒸汽经调节阀4降压至表压0.003～0.006MPa,，再由汽封管路导入前、后汽封体，少量蒸汽经前、后冒汽口排出，其它蒸汽与两轴端漏入的空气一起进入主汽轮机的轴封冷却器。

汽轮机运行时应注意观察压力值，汽机负荷变化大时，更应注意观察压力表示值，及时调整调节阀开度。PI185 压力值在适当的范围内，压力太高，蒸汽会窜入到轴承座内，有可能造成油系统进水，影响油品质。在保证冷凝系统真空度的前提下，该压力应尽可能低。压力表PI186，PI187始终应有一定的负压，否则蒸汽不能畅通排出，多余的蒸汽也会窜入到轴承座内，造成油系统进水。

图10 驱动汽轮机轴封系统

1-前汽封体；2-后汽封体；3-汽封管路；4-节流调节阀；5-前冒汽管；6-后冒汽管

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2．疏水装置

汽轮机启动时，进入汽轮机的热蒸汽在冷的管壁和汽缸壁上凝结成水。如果汽缸积水，汽轮机就不能均匀地加热，汽缸壁将出现温差，而引起不应有的热应力；大量的凝结水进入通流部分将对叶片造成很大的损害。因此启动前，进汽管道必须进行充分疏水。启动前，打开疏水装置的所有阀门，直至汽轮机冲转，暖机并带上一定负荷后（一般10%），可以关闭疏水装置的所有阀门，停止疏水。

汽轮机停机后，考虑到刚停机时汽缸温度较高，不宜立即疏水，以防冷空气倒流进入汽缸。一般停机1h后打开疏水装置的所有阀门，充分疏水。

疏水装置由气动阀、截止阀、电磁阀和行程开关等组成，并配有电气接线箱。安全可靠起见，气动阀为气关式。即当停止疏水时，电磁阀控制压缩空气进入启动阀，关闭阀门。当开始疏水时，电磁阀切断压缩空气进入启动阀，阀门靠弹簧力开启。中控室电信号操纵电磁阀控制疏水装置，行程开关安装在气动阀阀杆上，将阀门状态反馈给中控室。截止阀正常时全开，仅当气动阀失控或气源消失时要停止疏水，可将截止阀关闭。因为气动阀与截止阀串联在一起。 六．危急保安器

当汽轮机转速超过最高连续运行转速的9～11%时，通过危急保安装置使汽轮机停机。危急保安器装在驱动汽轮机转子前轴段部分的径向孔中，包括导向环和导向套筒，导向环由压紧螺母压在径向孔中的接触面上，导向套筒由弹簧压住，在导向环和导向套简内装着一个被弹簧顶着的飞锤，飞锤中装有调整螺钉。

若汽轮机转速升高到整定的动作值时，飞锤在离心力的作用下，克服了弹簧力出击，打在危急保安装置的拉钩上，引起速关阀关闭，使汽轮机立即停机。

当汽轮机在运行中出现故障时，危急保安装置将速关阀中速关油泄掉，使速关阀关闭，切断进入汽轮机的汽源。 七、驱动汽轮机调节阀 1．调节汽阀

调节阀的结构见图2，阀蝶6自由悬挂在进汽室3内的阀梁5上，阀梁通过两根阀杆4和连接叉2与杠杆1相连。杠杆由油动机9驱动，同时也受到弹簧8的作用力。油动机用螺栓固定在前轴承上，弹簧支撑在托架7上，托架用法兰紧固在汽缸上。

汽轮机停机时，弹簧力和蒸汽力把阀碟压在阀座上。启动时，通过电液转换器来的高压

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抗燃油使油动机将杠杆的一端向下拉，而另一端通过阀杆提起阀梁。这样，自由悬挂在阀梁上的阀碟就按规定顺序逐个开启。

图2 驱动汽轮机调节阀

1-杠杆；2-连接叉；3-进汽室；4-阀杆；5-阀架；6-阀蝶；7-托架；8-弹簧；9-油动机

2．管道调节汽阀

当调节汽阀全开，进汽量仍满足不了功率要求时，管道调节汽阀打开，高参数蒸汽经管道调节汽阀进入速关阀。通过控制管道调节汽阀的开度, 使蒸汽流量与所需的功率相适应。所采用的滑套式阀碟的结构可使提升力减至足够的小。

管道调节汽阀的出汽法兰紧固在汽轮机速关阀壳体上。其结构见图8-12。在阀壳1的上端用阀盖2密封，阀盖中的衬套3用作阀杆4的导向。阀碟在滑动轴套5中滑动。阀座6装在阀壳的下部并加以固定。在阀盖上装有四根螺杆７，它们支撑着支架80支架下装有弹簧9，杠杆10被支撑在上面，油动机11的运动通过杠杆传递给阀杆4及阀碟12。

停机时，弹簧通过弹簧座及阀杆将阀蝶压在阀座上。如果要开启阀门，受高压抗燃油压控制的油动机动作。将杠杆向下拉，阀门就相应开启。

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图3 管道调节汽阀

1-阀壳；2-阀盖；3-衬套；4-阀杆；5-滑动轴套；6-阀座； 7-螺杆；8-支架；9-弹簧；10-杠杆； 11-油动机；12-阀蝶

3．速关阀

速关阀是新蒸汽管网和汽轮机之间的主要关闭机构, 在运行中当出现事故时,它能在最短时间内切断进入汽轮机的蒸汽。速关阀的试验装置能在不影响汽轮机正常运行的情况下，检验阀杆动作是否灵活。速关阀水平安装在汽轮机汽缸的进汽室上，其结构见图4。主要包括以下部分：

⑴ 阀体部分。新蒸汽经过蒸汽滤网3流向阀碟1，在这个主阀碟中装有一只卸荷阀碟2，由于它的面积相对主阀碟要小的多，所以在速关阀开启时能减少提升力。在卸载阀开启后，主阀碟前、后的压差减小，主阀就容易被开启。阀盖5中的衬套4有一个轴向密封面。当速关阀全开后，阀杆7和衬套之间就不会有漏汽；而阀门关闭时，阀杆和衬套4、6之间的漏汽经接管K排出。作用在阀盖上的蒸汽力大部分直接传递到包围阀体的汽缸上。

⑵ 油缸部分。速关阀是由油压控制的，开启过程是通过液压组合件来操作的。启动油经过接口F通到活塞14前面，使活塞克服弹簧12力并将其压向活塞盘15，而由液压组合件来的速关油通过接口E进入活塞盘的后面，速关油压力将活塞盘和活塞一起推到试验活

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塞17的终点位置，阀门也由阀杆提升而开启，这时，活塞前的空间和液压组合件中的回油口相通。

当手动紧急停机或紧急停机电磁阀动作时，速关阀油路中压力迅速下降。弹簧力大于活塞盘后油压力，于是活塞盘和阀杆、阀碟被迅速推向关闭位置。活塞盘后残留的部分速关油流入活塞和弹簧空间并经过油口T排出。

图4 速关阀

1-阀碟；2-卸荷阀碟；3-蒸汽滤网；4-衬套；5-阀盖；6-衬套；7-阀杆；8-螺母；9-螺栓；10-螺母； 11-弹簧盘；12-弹簧；13-油缸；14-活塞；15-活塞盘；16-挡油盘；17-试验活塞

八、供油装置

驱动汽轮机的供油装置为集中油站，两个供油装置对称布置，其向汽轮机提供润滑油、调节油和盘车油。装置的俯视布置图见图8-16。

供油装置正常运行时，各油路的运行特点和供油参数见表1。事故状态时，供给润滑油系统的油不经过节流阀、冷油器和润滑油滤油器，直接由事故油泵从油箱中打出。其油量为220 L/min，油压为0.25 MPa(g)，油温为43～46℃。

供油装置包括两台主辅油泵，一台运行一台备用。其中的每一台都具有即对调节系统又对润滑系统供油的能力。同时运行满足盘车用油。另外还配置有一台备用油泵，在事故状态下，能自动提供汽轮机、给水泵的润滑用油。油泵和风机的技术参数见表1。

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第三节 给水泵汽轮机的启动与停机

一、启动与停机

1．驱动汽轮机的启动

驱动汽轮机的启动状态划分如下：当小机从额定负荷停机后，在12h内再启动时为热态启动；当小机从额定负荷停机后，在36h内再启动时为温态启动；当小机从额定负荷停机后，在72h内再启动时为冷态启动。

启动过程对汽轮机寿命有显著影响。因为机组启动时会出现高的应力，特别是冷态启动过程。所以最有利的办法是：在启动过程中，进汽温度要尽可能地与汽缸金属温度接近。对于启动处于冷态或已冷却到200℃以下的汽轮机，在锅炉和汽机其他部件允许的情况下，建议采用接近缸体温度的蒸汽来暖机，但进汽温度应当比当时的进汽压力下的饱和温度至少高出30℃，进汽温度的变化速度根据进汽量的变化速度来确定。

驱动汽轮机的启动程序如下：

（1）供油系统启动。电动油泵应事先开启，以便检查调节系统和预热润滑油。投入顶轴油泵，检查顶轴油泵是否符合试车报告的数值。

（2） 投入液压盘车。可先用手动盘车装置盘动转子，当液压盘车装置工作并使机组转速达到80～120r/min以上时，由于轴承油膜已经形成，可以停止顶轴油泵。（给水泵注水）

(3) 启动时的疏水。在启动前，进汽管道、汽轮机汽缸和所有的连接管道都必需进行琉水，直至在壁面上没有更多的凝结水出现。静止蒸汽的管道的疏水必须一直打开到有足够的蒸汽流出为止。

(4) 冷凝系统启动。为建立真空，必须向汽封送入比大气压力高0.005～0.008MPa的蒸汽，以阻止空气沿轴封进入汽缸（注意盘车及保证汽封冷却器工作正常）。稍开排汽蝶阀，开度控制在5%以内。

（5）开启进汽阀。在进汽阀前的管道彻底疏水之后，打开进汽阀（隔离阀），使进汽阀与汽轮机速关阀之间的进汽管道逐渐加压和预热。若进汽阀装有旁通阀，应先打开旁通阀，使进汽阀泄载。开启排汽蝶阀至100%行程。

（6）危急遮断油门挂闸。当确认压力油≥0.8 MPa，高压抗燃油压力正常，母管润滑油压压力为0.2～0.25MPa，润滑油进入轴承前油温为45±3℃后，将电磁阀2322和2223投入工作位置（失电状态）。

（7）速关阀和调节阀的开启。在进汽管经过充分疏水后，开启速关阀，然后进行速关阀的部分行程试验；操作调速器，手动或自动开启调节汽阀，进行汽轮机的升速（包括冷态和热态的两种启动方式）。当机组转速提高到某一转速（一般为500～1000r/min）时应停止液压盘车。

当驱动汽轮机驱动给水泵时，机组的升速和加载过程是分不开的，所以启动和加载时间会受到这两个过程中出现的热应力限制。如果汽轮机要在完全冷却之前又重新启动，但又没

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有液压或电动盘车装置，可用手动盘车定时盘动转子，在停机后的3h内每间隔3～4 min盘动180°，以后可每隔10min盘动180°。采取上述措施后若还出现转子弯曲，则应要延长暖机时间。

通过对振动的监视，可以及早的发现转子弯曲、当出现振动增大这一现象时，应降速到增大的振动消失为止然后以此转速继续暖机。暖机期间要注意汽缸的绝对膨胀量；猫爪螺栓的垫圈活动是否自由：轴承的油温、瓦温和噪音等。

（8） 汽轮机的升速。在保证整个机组的运行平稳性的前提下才可以提升转速。在任何况下热胀量和温升都不要超过试车报告中给的数值。升速时，压力油和润滑油压会略有下，这是由于油温度变化和轴颈抽吸作用加强所引起的。

调速器给出了控制的转速范围。当升到最低工作转速后，由调速器控制机组保持转速恒定，此后采用手动或自动方式，按照装置的需要并遵守最大的加载速度，通过调速器来继续提升转速。

在整个运行过程中，注意转速、负荷、振动、轴向位移、瓦温、进油温度等各种监测量的变化不要超过允许值。同时注意压力油及润滑油的变化，并监视高压抗燃油油压值。

正常运行时两台电动油泵是互为备用的，液压盘车时两台电动油泵共同工作。 (9) 冷油器的运行。经过冷油器冷却后的油温若超过40℃，就必须把冷却水阀门打开，使出油温度（即轴承进口油的温度）保持在45士3℃。当轴承进口油温为45℃时，各轴承出口油温是不同的，在50～65℃之间会有较大的变动。机组加载时要特别注意这些参数。在启动和停机时，当温度超过试车报告中的数值时，必须对相关轴承作特别监视，若温度超过110℃，必须立即停机。

驱动汽轮机盘车时间的规定如下：停机时间小于1天再启动，应连续盘车2h；停机时间小于7天再启动，应连续盘车6h；停机时间大于7天再启动，应连续盘车12h。

2．驱动汽轮机的停机

驱动给水泵的汽轮机卸载和减负荷有一定的关联性，可以手动使调节汽阀关闭，也可操纵快速关闭装置来实现，此时速关阀及调节汽阀均关闭。

（1）防止空转。要防止意外的事故使汽轮机在没有进汽的情况下产生的空转动。机组转速不能下降的原因有以下几个方面：①虽然快速关闭装置脱扣，但速关油压不降低，从而造成速关阀没有关闭；②速关阀或调节汽阀由于机械方面的原因卡涩；③调速器或电液阀失灵。如果出现这些故障，则要关闭隔离阀，切断汽轮机的进汽。

(2) 惰走与盘车。检查惰走时间，并与试车报告上的数据加以对照。当汽轮机转速降至300r/min左右时，盘车装置投入运行，盘车压力油路上的阀门应开启到适当的位置。在速关阀和调节汽阀关闭之后，进汽管上的阀门也要关闭。打开有关疏水阀门，以卸除管道内的压力。停机过程结束后，将机组的全部疏水阀门全开，检查汽轮机前的压力表是否降到零。

(3) 轴封系统。在真空未降至零以前，不要中断向汽封供汽。

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