论上海汽轮机厂300?MW汽轮机组快冷装置的使用

陈书红+于钦利

摘 要：该文详细的论述了汽轮机快冷装置的原理，并着重的对快冷装置的冷却和冷却方法进行了系统的分析。

关键词：300MW汽轮机  快冷装置  冷却方法

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）011（a）-0083-01

随着我国电力工业的发展，城市居民的用电量也日益增大，这就使得电厂对大容量汽轮机组的需求越来越高，对汽轮机组运行中的经济性和安全性也提出了更高的要求。我从自身工作总结出上海汽轮机厂300 MW汽轮机组快冷装置的应用进行系统分析。

（1）汽轮机快冷装置的原理。汽轮机组的快冷装置的作用主要是降低汽轮机高、中压缸以及高、中压转子的温度。实际运行过程中由于汽轮机组频繁启动或机组工作负荷较大时蒸汽剧烈变化，引起汽轮机组部件温度过高，从而产生较大的热应力，这时就需要快冷装置为汽轮机降温。快冷装置主要是当发生汽轮机本体及其主要部件发生故障，需要紧急停机方能处理，停机后向汽轮机汽缸内导入适宜压力和冷却蒸汽来进行降低汽轮机内部的金属温度以便用最短的时间处理好设备缺陷尽快将机组与电网并列，增加电力系统的稳定性。这类强制性的冷却被称为快冷。近年来汽轮机汽缸的保温材料和保温工艺制作水平不断提高，由于大型的汽轮机组冷却速度较慢，依靠自然冷却来进行降温非常浪费时间，这就为快冷装置的应用提供了保证，通过快冷装置的使用，可以节约很多时间，为汽轮机组的故障抢修提供了时间上的保障，快冷装置的介质主要是以空气或低温蒸汽为介质，采用空气进行冷却可以降低缸内温度，并且还可以确保设备的安全性，主要是空气与流过金属表面的温度减小了，当两者温差出现瞬间过大时，不至于引起金属表面产生急剧冷却，而产生过大的热应力。

（2）快冷装置的冷却分析。以白山热电厂300MW汽轮机组为例，在采用蒸汽强制性冷却停机时与一般的停机数据进行对比，其主要的不同点是蒸汽的强制冷却时是在高负荷下进行的强制冷却，而在低负荷下汽轮机组需要更长的停留时间，在200MW时，机器由正常的停机参数16.75 MPa调节至4.0 MPa，以确保汽轮机组金属部件温度的平稳散热。在停机的正常滑停状态，汽轮机组金属部件温度一般在350 ℃左右，而采用快冷装置进行停机冷却，温度可达到250 ℃以下。在汽轮机组负荷减至0MW时，最低主蒸汽温度降低到320 ℃，过热度70 ℃，汽轮机不会产生进水的危险。在采用蒸汽制冷时，主要的关键因素是调控好停机过程中蒸汽的压力、温度下降的速度，如控制不当，会造成温度回升，上下缸的温度差增大。压缩空气冷却进入汽轮机内采用顺流方式，压缩空气在汽轮机内部流动与汽轮机工作时蒸汽的流动方向相同，汽缸冷却比较均匀。原有的金属温度测点可以利用，便于监视和控制冷却速度。

（3）快冷装置的冷却方法。以白山热电厂300 MW汽轮机组为例，快冷装置的冷却方法分为三种。首先是采用本机自身的蒸汽进行冷却，其冷却效果较为突出，主要是由于蒸汽的比热容大，对流过程中的放热过程较大，在冷却过程中导入大量的降温蒸汽进行快速制冷。在冷却时一定要按着技术指标进行控制：法兰沿宽度的逆温差，冷却时的降温速度，恒温过程中的负荷率，以及汽缸的负胀差。自身蒸汽降温的过程易受冷却汽量的限制，在降温后期，由于汽量的原因致使冷却的效果达不到要求，对于300 MW汽轮机组要求降低到150 ℃，而压力在5.0 MPa―6.0 MPa时温度超过300 ℃以上，降温效果不理想。其次是采用相邻机组的低温蒸汽来进行冷却，冷却时机组的转速要降至100～200 r/min，进行逐步的降温，采用相邻机组蒸汽降温时要注意检查大轴的晃动幅度，高中压缸的金属温度，此类方法的利用率较低，只适合停机后的机组冷却。最后是采用的方法是空气冷却，也是最普遍和最常用的一种方法，主要是利用空气在汽轮机内部的通流部分热交换的过程进行冷却。利用空气冷却时其空气量及放热系数都远小于蒸汽，因此热冲击对汽轮机本身是没有危害的，利用空气冷却停机后的汽轮机比较安全。空气冷却有两种方式，首先是利用抽汽器抽出空气，建立一个真空，空气自然进入汽轮机，排向低压缸，通过主汽门前后的疏水管道排向凝汽器。此方法冷却，在汽缸金属温度低于300 ℃，机组连续盘车状态下进行。其次是利用压缩空气并进行电加热把介质送入汽缸进行冷却，其优点主要是可以控制冷却空气的温度，并可以对汽缸内的各种温度进行调节与控制，但利用此种方式进行冷却需要进行管道改造和连接、购置专用装置、增加费用。

（4）采取汽缸快冷装置在实践中出现的问题与解决的方法。汽轮机快速冷却结束以后，每次对发电机进行定期测绝缘不合格，经过测量得对地为0MΩ。这就严重影响了快冷装置的正常使用。原因是经过检查分析是由于系统阀门关闭不严造成的，返回的蒸汽凝结造成集汽联箱积水，而积水没有疏水系统致使测得的数据为0。解决的方法：在集汽联箱下部加装一条疏水管，排出凝结的水就可以解决此问题，再次测量绝缘对地为2000MΩ，一切正常。

（5）快冷装置使用的运行规定和注意事项：停机后调速级温度和中压缸第一级持环温度低于35 ℃方可投入快冷装置;快冷投入前必须充分疏水，运行中严防高、中压汽缸产生过大的热应力，防止汽缸、蒸汽管道内积水;快冷投运的过程中必须保证盘车连续运行，严禁在转子静止状态下向汽缸送汽;进汽前对盘车电流、轴向位移、汽缸热膨胀、胀差、高中压缸金属温度及温差控制好;控制进汽温度与调速级温差在50～80 ℃，调速级金属温度350～250 ℃，温差按50 ℃控制，在250～150 ℃，温差按80 ℃控制，最大温差不超过80 ℃。严格控制冷却速度、汽缸缸温降率不超过8～12 ℃;快冷结束后，为保证转子及汽缸冷却均匀，盘车连续运行下少于8 h。

参考文献

[1] 上海汽轮机厂300MW机组主、辅设备说明书、主要技术特性、设备规范、启动、停止、正常维护、试验及事故处理.

[2] 水力电力部.电力工业技术管理法规[S].电力工业部，1980.

[3] 电业安全工作规程[S].电力工业部，1994.endprint