論上海汽輪機廠300?MW汽輪機組快冷裝置的使用

陳書紅+于欽利

摘 要：該文詳細的論述了汽輪機快冷裝置的原理，并著重的對快冷裝置的冷卻和冷卻方法進行了系統的分析。

關鍵詞：300MW汽輪機 ?快冷裝置 ?冷卻方法

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）011（a）-0083-01

隨著我國電力工業的發展，城市居民的用電量也日益增大，這就使得電廠對大容量汽輪機組的需求越來越高，對汽輪機組運行中的經濟性和安全性也提出了更高的要求。我從自身工作總結出上海汽輪機廠300 MW汽輪機組快冷裝置的應用進行系統分析。

（1）汽輪機快冷裝置的原理。汽輪機組的快冷裝置的作用主要是降低汽輪機高、中壓缸以及高、中壓轉子的溫度。實際運行過程中由于汽輪機組頻繁啟動或機組工作負荷較大時蒸汽劇烈變化，引起汽輪機組部件溫度過高，從而產生較大的熱應力，這時就需要快冷裝置為汽輪機降溫。快冷裝置主要是當發生汽輪機本體及其主要部件發生故障，需要緊急停機方能處理，停機后向汽輪機汽缸內導入適宜壓力和冷卻蒸汽來進行降低汽輪機內部的金屬溫度以便用最短的時間處理好設備缺陷盡快將機組與電網并列，增加電力系統的穩定性。這類強制性的冷卻被稱為快冷。近年來汽輪機汽缸的保溫材料和保溫工藝制作水平不斷提高，由于大型的汽輪機組冷卻速度較慢，依靠自然冷卻來進行降溫非常浪費時間，這就為快冷裝置的應用提供了保證，通過快冷裝置的使用，可以節約很多時間，為汽輪機組的故障搶修提供了時間上的保障，快冷裝置的介質主要是以空氣或低溫蒸汽為介質，采用空氣進行冷卻可以降低缸內溫度，并且還可以確保設備的安全性，主要是空氣與流過金屬表面的溫度減小了，當兩者溫差出現瞬間過大時，不至于引起金屬表面產生急劇冷卻，而產生過大的熱應力。

（2）快冷裝置的冷卻分析。以白山熱電廠300MW汽輪機組為例，在采用蒸汽強制性冷卻停機時與一般的停機數據進行對比，其主要的不同點是蒸汽的強制冷卻時是在高負荷下進行的強制冷卻，而在低負荷下汽輪機組需要更長的停留時間，在200MW時，機器由正常的停機參數16.75 MPa調節至4.0 MPa，以確保汽輪機組金屬部件溫度的平穩散熱。在停機的正常滑停狀態，汽輪機組金屬部件溫度一般在350 ℃左右，而采用快冷裝置進行停機冷卻，溫度可達到250 ℃以下。在汽輪機組負荷減至0MW時，最低主蒸汽溫度降低到320 ℃，過熱度70 ℃，汽輪機不會產生進水的危險。在采用蒸汽制冷時，主要的關鍵因素是調控好停機過程中蒸汽的壓力、溫度下降的速度，如控制不當，會造成溫度回升，上下缸的溫度差增大。壓縮空氣冷卻進入汽輪機內采用順流方式，壓縮空氣在汽輪機內部流動與汽輪機工作時蒸汽的流動方向相同，汽缸冷卻比較均勻。原有的金屬溫度測點可以利用，便于監視和控制冷卻速度。

（3）快冷裝置的冷卻方法。以白山熱電廠300 MW汽輪機組為例，快冷裝置的冷卻方法分為三種。首先是采用本機自身的蒸汽進行冷卻，其冷卻效果較為突出，主要是由于蒸汽的比熱容大，對流過程中的放熱過程較大，在冷卻過程中導入大量的降溫蒸汽進行快速制冷。在冷卻時一定要按著技術指標進行控制：法蘭沿寬度的逆溫差，冷卻時的降溫速度，恒溫過程中的負荷率，以及汽缸的負脹差。自身蒸汽降溫的過程易受冷卻汽量的限制，在降溫后期，由于汽量的原因致使冷卻的效果達不到要求，對于300 MW汽輪機組要求降低到150 ℃，而壓力在5.0 MPa―6.0 MPa時溫度超過300 ℃以上，降溫效果不理想。其次是采用相鄰機組的低溫蒸汽來進行冷卻，冷卻時機組的轉速要降至100～200 r/min，進行逐步的降溫，采用相鄰機組蒸汽降溫時要注意檢查大軸的晃動幅度，高中壓缸的金屬溫度，此類方法的利用率較低，只適合停機后的機組冷卻。最后是采用的方法是空氣冷卻，也是最普遍和最常用的一種方法，主要是利用空氣在汽輪機內部的通流部分熱交換的過程進行冷卻。利用空氣冷卻時其空氣量及放熱系數都遠小于蒸汽，因此熱沖擊對汽輪機本身是沒有危害的，利用空氣冷卻停機后的汽輪機比較安全。空氣冷卻有兩種方式，首先是利用抽汽器抽出空氣，建立一個真空，空氣自然進入汽輪機，排向低壓缸，通過主汽門前后的疏水管道排向凝汽器。此方法冷卻，在汽缸金屬溫度低于300 ℃，機組連續盤車狀態下進行。其次是利用壓縮空氣并進行電加熱把介質送入汽缸進行冷卻，其優點主要是可以控制冷卻空氣的溫度，并可以對汽缸內的各種溫度進行調節與控制，但利用此種方式進行冷卻需要進行管道改造和連接、購置專用裝置、增加費用。

（4）采取汽缸快冷裝置在實踐中出現的問題與解決的方法。汽輪機快速冷卻結束以后，每次對發電機進行定期測絕緣不合格，經過測量得對地為0MΩ。這就嚴重影響了快冷裝置的正常使用。原因是經過檢查分析是由于系統閥門關閉不嚴造成的，返回的蒸汽凝結造成集汽聯箱積水，而積水沒有疏水系統致使測得的數據為0。解決的方法：在集汽聯箱下部加裝一條疏水管，排出凝結的水就可以解決此問題，再次測量絕緣對地為2000MΩ，一切正常。

（5）快冷裝置使用的運行規定和注意事項：停機后調速級溫度和中壓缸第一級持環溫度低于35 ℃方可投入快冷裝置;快冷投入前必須充分疏水，運行中嚴防高、中壓汽缸產生過大的熱應力，防止汽缸、蒸汽管道內積水;快冷投運的過程中必須保證盤車連續運行，嚴禁在轉子靜止狀態下向汽缸送汽;進汽前對盤車電流、軸向位移、汽缸熱膨脹、脹差、高中壓缸金屬溫度及溫差控制好;控制進汽溫度與調速級溫差在50～80 ℃，調速級金屬溫度350～250 ℃，溫差按50 ℃控制，在250～150 ℃，溫差按80 ℃控制，最大溫差不超過80 ℃。嚴格控制冷卻速度、汽缸缸溫降率不超過8～12 ℃;快冷結束后，為保證轉子及汽缸冷卻均勻，盤車連續運行下少于8 h。

參考文獻

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