陳書(shū)紅+于欽利

摘 要：該文詳細(xì)的論述了汽輪機(jī)快冷裝置的原理，并著重的對(duì)快冷裝置的冷卻和冷卻方法進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。

關(guān)鍵詞：300MW汽輪機(jī) ?快冷裝置 ?冷卻方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）011（a）-0083-01

隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，城市居民的用電量也日益增大，這就使得電廠對(duì)大容量汽輪機(jī)組的需求越來(lái)越高，對(duì)汽輪機(jī)組運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性和安全性也提出了更高的要求。我從自身工作總結(jié)出上海汽輪機(jī)廠300 MW汽輪機(jī)組快冷裝置的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)分析。

（1）汽輪機(jī)快冷裝置的原理。汽輪機(jī)組的快冷裝置的作用主要是降低汽輪機(jī)高、中壓缸以及高、中壓轉(zhuǎn)子的溫度。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于汽輪機(jī)組頻繁啟動(dòng)或機(jī)組工作負(fù)荷較大時(shí)蒸汽劇烈變化，引起汽輪機(jī)組部件溫度過(guò)高，從而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，這時(shí)就需要快冷裝置為汽輪機(jī)降溫。快冷裝置主要是當(dāng)發(fā)生汽輪機(jī)本體及其主要部件發(fā)生故障，需要緊急停機(jī)方能處理，停機(jī)后向汽輪機(jī)汽缸內(nèi)導(dǎo)入適宜壓力和冷卻蒸汽來(lái)進(jìn)行降低汽輪機(jī)內(nèi)部的金屬溫度以便用最短的時(shí)間處理好設(shè)備缺陷盡快將機(jī)組與電網(wǎng)并列，增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這類(lèi)強(qiáng)制性的冷卻被稱(chēng)為快冷。近年來(lái)汽輪機(jī)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(jī)組冷卻速度較慢，依靠自然冷卻來(lái)進(jìn)行降溫非常浪費(fèi)時(shí)間，這就為快冷裝置的應(yīng)用提供了保證，通過(guò)快冷裝置的使用，可以節(jié)約很多時(shí)間，為汽輪機(jī)組的故障搶修提供了時(shí)間上的保障，快冷裝置的介質(zhì)主要是以空氣或低溫蒸汽為介質(zhì)，采用空氣進(jìn)行冷卻可以降低缸內(nèi)溫度，并且還可以確保設(shè)備的安全性，主要是空氣與流過(guò)金屬表面的溫度減小了，當(dāng)兩者溫差出現(xiàn)瞬間過(guò)大時(shí)，不至于引起金屬表面產(chǎn)生急劇冷卻，而產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力。

（2）快冷裝置的冷卻分析。以白山熱電廠300MW汽輪機(jī)組為例，在采用蒸汽強(qiáng)制性冷卻停機(jī)時(shí)與一般的停機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，其主要的不同點(diǎn)是蒸汽的強(qiáng)制冷卻時(shí)是在高負(fù)荷下進(jìn)行的強(qiáng)制冷卻，而在低負(fù)荷下汽輪機(jī)組需要更長(zhǎng)的停留時(shí)間，在200MW時(shí)，機(jī)器由正常的停機(jī)參數(shù)16.75 MPa調(diào)節(jié)至4.0 MPa，以確保汽輪機(jī)組金屬部件溫度的平穩(wěn)散熱。在停機(jī)的正?；顟B(tài)，汽輪機(jī)組金屬部件溫度一般在350 ℃左右，而采用快冷裝置進(jìn)行停機(jī)冷卻，溫度可達(dá)到250 ℃以下。在汽輪機(jī)組負(fù)荷減至0MW時(shí)，最低主蒸汽溫度降低到320 ℃，過(guò)熱度70 ℃，汽輪機(jī)不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)水的危險(xiǎn)。在采用蒸汽制冷時(shí)，主要的關(guān)鍵因素是調(diào)控好停機(jī)過(guò)程中蒸汽的壓力、溫度下降的速度，如控制不當(dāng)，會(huì)造成溫度回升，上下缸的溫度差增大。壓縮空氣冷卻進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)采用順流方式，壓縮空氣在汽輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)與汽輪機(jī)工作時(shí)蒸汽的流動(dòng)方向相同，汽缸冷卻比較均勻。原有的金屬溫度測(cè)點(diǎn)可以利用，便于監(jiān)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(jī)組為例，快冷裝置的冷卻方法分為三種。首先是采用本機(jī)自身的蒸汽進(jìn)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(duì)流過(guò)程中的放熱過(guò)程較大，在冷卻過(guò)程中導(dǎo)入大量的降溫蒸汽進(jìn)行快速制冷。在冷卻時(shí)一定要按著技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制：法蘭沿寬度的逆溫差，冷卻時(shí)的降溫速度，恒溫過(guò)程中的負(fù)荷率，以及汽缸的負(fù)脹差。自身蒸汽降溫的過(guò)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(dá)不到要求，對(duì)于300 MW汽輪機(jī)組要求降低到150 ℃，而壓力在5.0 MPa―6.0 MPa時(shí)溫度超過(guò)300 ℃以上，降溫效果不理想。其次是采用相鄰機(jī)組的低溫蒸汽來(lái)進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)機(jī)組的轉(zhuǎn)速要降至100～200 r/min，進(jìn)行逐步的降溫，采用相鄰機(jī)組蒸汽降溫時(shí)要注意檢查大軸的晃動(dòng)幅度，高中壓缸的金屬溫度，此類(lèi)方法的利用率較低，只適合停機(jī)后的機(jī)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(jī)內(nèi)部的通流部分熱交換的過(guò)程進(jìn)行冷卻。利用空氣冷卻時(shí)其空氣量及放熱系數(shù)都遠(yuǎn)小于蒸汽，因此熱沖擊對(duì)汽輪機(jī)本身是沒(méi)有危害的，利用空氣冷卻停機(jī)后的汽輪機(jī)比較安全?？諝饫鋮s有兩種方式，首先是利用抽汽器抽出空氣，建立一個(gè)真空，空氣自然進(jìn)入汽輪機(jī)，排向低壓缸，通過(guò)主汽門(mén)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(jī)組連續(xù)盤(pán)車(chē)狀態(tài)下進(jìn)行。其次是利用壓縮空氣并進(jìn)行電加熱把介質(zhì)送入汽缸進(jìn)行冷卻，其優(yōu)點(diǎn)主要是可以控制冷卻空氣的溫度，并可以對(duì)汽缸內(nèi)的各種溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，但利用此種方式進(jìn)行冷卻需要進(jìn)行管道改造和連接、購(gòu)置專(zhuān)用裝置、增加費(fèi)用。

（4）采取汽缸快冷裝置在實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題與解決的方法。汽輪機(jī)快速冷卻結(jié)束以后，每次對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行定期測(cè)絕緣不合格，經(jīng)過(guò)測(cè)量得對(duì)地為0MΩ。這就嚴(yán)重影響了快冷裝置的正常使用。原因是經(jīng)過(guò)檢查分析是由于系統(tǒng)閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)造成的，返回的蒸汽凝結(jié)造成集汽聯(lián)箱積水，而積水沒(méi)有疏水系統(tǒng)致使測(cè)得的數(shù)據(jù)為0。解決的方法：在集汽聯(lián)箱下部加裝一條疏水管，排出凝結(jié)的水就可以解決此問(wèn)題，再次測(cè)量絕緣對(duì)地為2000MΩ，一切正常。

（5）快冷裝置使用的運(yùn)行規(guī)定和注意事項(xiàng)：停機(jī)后調(diào)速級(jí)溫度和中壓缸第一級(jí)持環(huán)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(yùn)行中嚴(yán)防高、中壓汽缸產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力，防止汽缸、蒸汽管道內(nèi)積水;快冷投運(yùn)的過(guò)程中必須保證盤(pán)車(chē)連續(xù)運(yùn)行，嚴(yán)禁在轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下向汽缸送汽;進(jìn)汽前對(duì)盤(pán)車(chē)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(jìn)汽溫度與調(diào)速級(jí)溫差在50～80 ℃，調(diào)速級(jí)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(guò)80 ℃。嚴(yán)格控制冷卻速度、汽缸缸溫降率不超過(guò)8～12 ℃;快冷結(jié)束后，為保證轉(zhuǎn)子及汽缸冷卻均勻，盤(pán)車(chē)連續(xù)運(yùn)行下少于8 h。

參考文獻(xiàn)

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