汽缸快速冷却装置在300MW机组上的应用.pdf

第3 2卷 第 3期 2 0 1 0年 3月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 3 2 No 3 Ma r 2 0l 0 汽缸快速冷却装置在 3 0 0 M W 机组上 的应用 陶 湘云 ( 望亭发电厂， 江苏 苏州2 1 5 1 5 5 ) 摘要： 汽轮机快速冷却装置是一种适合大功率汽轮机停机时使用的辅助设备。介绍 了汽轮机快速冷却装置投用前的 准备、 投用时的操作步骤和使用调节依据， 分析了快冷装置在使用中应注意的问题， 最后经过计算， 快冷装置投用后经济 效益显著。 关键词： 汽轮机； 快速冷却装置； 滑参数； 差胀； 轴向位移 中图分类号 ： T K 2 6 4 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 6 4 0 3 汽轮机快速冷却装置是一种适合大功率汽轮机 停机时使用的辅助设备 。厂杂用压缩空气经该设备 滤清 、 除水 、 加热至一定温度后 ， 通过系统管道输入 汽缸本体中对其缸体及通流部分进行快速冷却 ， 以 缩短汽轮机停机冷却时间， 提高机组的可用率。 。 望 亭发电厂在 3 0 0 MW 机组的中修 、 维修及大修 3次 停机过程中， 不仅成功地采用了滑参数停机 ， 同时还 成功地采用了汽缸快速冷却装置 ， 使每次检修工期 均缩短 3 4 d 。通过开缸检查汽缸快冷装置投用对 汽轮机无任何影响 ， 取得了非常理想的效果。 l 投用前 的准备 1 1 技术准备 望亭发电厂运行部汽机专业人员对设备性能、 工 作原理以及 3 0 0 M w 机组可适用程度进行 了研究 ， 提 出了很多实用性的意见； 同时， 对其他发电厂快冷装 置投用较成功的机组也进行调研， 获取了一定的操作 经验和资料， 编写了适合 3 0 0 M W 机组汽轮机汽缸快 速冷却操作规程。另外， 为了提高快速冷却装置投用 的可靠性和安全性， 针对 3 0 0 M W 机组快速冷却设备 和系统的不同特点 ， 制订了装置投用前的操作规程和 注意事项 ， 其中对装置本身的调试 、 快速冷却系统管 道的冲管等都做了详细的布置和操作指导， 及时分发 到各部门及班组， 使操作人员在操作前有足够的时间 熟悉和准备， 并提出反馈意见， 不合理 的地方及时修 改， 在技术上首先得到了保证。 1 2人员组织 准备 在机组停用前组织运行人员进行了快速冷却装 置投用的专题培训 ， 对 目前快速冷却装置投用安装 条件成熟程度 、 设备构造 、 操作使用步骤和快速冷却 操作规程都一一进行了解释。明确了快速冷却装置 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 6 0 9 投用操作人员的分工。 1 3设备投用前的准备 ( 1 ) 快速冷却装置调试。汽缸快速冷却装置及 系统 自从 在望亭 电厂 2台 3 0 0 MW 机组安装以来 ， 由生产技术科主持 ， 在检修 和运行专业人员 的共 同 配合下进行了多次设备及系统调试 ， 掌握 了温度 的 控制设定 、 冷却流量的改变对加热温度 的影响、 最大 加热温度及加热气量以及相关保护的校验调整等重 要数据。 ( 2 ) 快速冷却系统管道的冲管。快速冷却系统 管道安装以来一直未使用过 ， 管道内垃圾若进入汽 缸必定会造成设备损坏， 所以， 对首次使用的系统管 道进行冲洗是不可缺少的一道工序。汽机运行专业 人员针对 2台3 0 0 MW 机组系统布置特点制订了不 同的管道蒸汽冲洗流程 ， 详细布置各个冲洗过程和 相应的注意事项 ， 并在运行时严格执行 ， 通过检修并 验证管道冲洗确已清洁 ， 方告结束 。 ( 3 ) 杂用压缩空气管道疏水。快速冷却装置调 试发现杂用压缩空气母管长期不使用 ， 管 内积有大 量油水 ， 虽然装置为避免投用时油水进入系统而增 加了 1 套油水分离器和精滤装置， 但为了安全起见 ， 在 3 0 0 M W 机组杂用压缩空气母管低洼段均增加 2 个疏水点 ， 并在快速冷却装置投用前 46 h开始调 节排放 ， 充分疏水 ， 消除气 中带水而危害汽缸冷却时 的隐患。 2 汽轮机汽缸快速冷却装置的投用 2 1 投用前的工况 望亭发电厂3 0 0 M W机组快速冷却装置投用均 是在机组进行成功的滑参数停机后进行 的， 由于望 亭发电厂 2台3 0 0 MW 机组都为首次投用快速冷却 装置 ， 为安全起见均在汽缸温度 比原允许 的温度低 的状态下投用( 根据原设计和试验 ， 系统装置允许 第 3期 陶湘云： 汽缸快速冷却装置在 3 0 0 M W 机组上 的应用 6 5 汽缸金属温度在 3 5 0下投入汽缸快速冷却装置) 。 1台 3 0 0 Mw 机组投用时高压缸调节级处 内缸 内壁 温为 3 2 6 ， 中压缸第 1级处 内壁温度 为 3 0 0 ； 另 一 台 3 0 0 MW 机组投用时 ， 高压缸调节级金属温度 为 2 9 0( 第 2次投用 时高压缸调节级及中压持环 温度均为 3 1 0) ， 各差胀 、 轴 向位移相对稳定。汽 缸快速冷却装置正式投用 以后 ， 各工况点变化 曲线 如 图 1 、 图 2所示 。 零零零 8星罨8零星零零星8零星晕零88零昌 =蔷窨弓8 舄苎 1 2答昌吝g昌 篓 芏菖 时刻 8昌 量 零 曷 景 罨零 $ 零 零 星 晕零 星 是 零 星 零 星罨 零 8 8 星零 零 是 =一t“ q 竺葛 竺昌 高昌gg昌答答窨2 1 竺高 8 葛吝 时刻 图 2快冷装置投用后高压 内缸金属温度变化 曲线 2 2 装置 投 用操作 顺序 ( 1 ) 运行操作人 员按 “ 快速冷 却系统投用前检 查卡” 逐条检查 。 ( 2 ) 快速冷却装 置送 电加热 ， 内部系统排放暖 管 ， 提高空气温度。 ( 3 ) 快速冷却 装置与汽缸连接管道排放 ， 排除 进气管中凝结疏水和杂物。 ( 4 ) 快速冷却 装置与汽缸连接管道 暖管 ， 通过 快速冷却装置集气箱将高温气送至各分部进气门前 排气 口， 以减少加热后 的压缩空气送 人汽缸前 的管 道散热损耗 。 ( 5 ) 向汽缸送接近最高金属温度 的高温空气 ， 观察各监视点金属温度变化。 ( 6 ) 待各监视 点金属温度变化平稳后 ， 调节空 气温度设定值 ， 规定温度 差以降低空气温度。观察 各监视点金属 温度 ， 将其 控制 在允许 温 降速率 范 围内 。 ( 7 ) 根据各金 属温度下降程度 ， 分阶段 改变温 度差和空气量 ， 保证各金属温降速率既平均又平稳 。 2 3 装置 停 用操作 顺序 ( 1 ) 当各监视点金属温度均在 1 5 0 以下时， 可 停用快速冷却装置电加热并继续通气 1 2 h 。 ( 2 ) 停止快速冷却系统通气 ， 隔绝相关电源 ， 调 停杂用气泵。 ( 3 ) 隔绝 快 速冷 却 空气 系 统 ， 装 置相 应 隔绝 堵板 。 3 快速冷却装置 系统使用调节依据 3 1 冷却 方式 望亭发电厂 3 0 0 MW 机组快速冷却系统设计均 采用顺流冷却方式。顺流冷却方式的特点是冷却空 气 自高温区引人 ， 传热温差大， 与逆流冷却相比有较 大的热冲击风险。但由于是全周进气 ， 对转子、 汽缸 冷却比较均匀 ； 另外 ， 空气与蒸汽相 比传热系统相差 1 0 0倍 ， 其热冲击应力大大减小。进气区原来都有的 金属温度监视点可利用 ， 便于监视和控制冷却速率。 3 2 初始冷却空气温度 初始冷却 空气温度 的设定 ， 主要考虑管路散热 损失会造成开始阶段空气 引入时产生热 冲击 ， 故预 先将冷却 空气加热 到接近金 属温度 ( 即无温差设 定 ) ， 使得冷却空气 的初始温度具备了可控条件。 3 3 初始冷却空气流量 初始冷却空 气流量根据各部件金属 温降率而 定。同样 ， 为了减少热 冲击和热应力 ， 在高温阶段保 持较小流量使空气流量 的调节易于控制 ， 使汽轮机 冷却速率 自始至终更易控制于最终值 附近并 较为 均匀。 3 4 送气时间 由于快速冷却装置的温度控制只能调节总的出 气温度 ， 故无法兼顾各部件温度高低的差值 ， 所 以， 只能在初投阶段将各部件送气时间分开 ， 尽可能保 证各部件温度在相同水平上均匀下降。 3 5合理的进气量 由于各部件冷却气通道尺寸不可能十分精确地 根据金属热容量不 同而设计 ， 所以， 在使用中为了使 各部件金属温度均匀下 降， 采用各进气分 门调节来 保证合理的进气量。 3 6空气温度和流量 快速冷却过程中的空气温度和流量 的设定以及 分 门调节 ， 同样是为 了保证各部件金属温降率和各 部件温降水平基本相一致 ， 以达到保证各部件之间 温差在规程规定的合格范围内的 目的。总的控制原 则是“ 高温时段小流量 ， 低温时段大流量” 。 4 汽机快速冷却装置使 用情况分析 4 1金属温 降率 汽缸快速冷却装置在整个使用过程中， 严格按 6 6 华 宅岌 第 3 2卷 照规程规定控制各项指标在合格范围内执行 ， 各点 金属温降率 1 4机组最大未超过 7 q C h ， 1 1机组 最大未超过 5 h ， 平均温降率均在 4c c h左右 ， 总 耗时均在 4 2 h左右( 自然冷却均在 1 0 0h以上) 。 4 2 控制冷却气量 汽缸快速冷却装置投用过程 中， 控制各部件冷 却气量是控制各金属温度下降速率的关键 ， 但装置 的出气量受杂用气母管压力影响较大。从使用情况 看 ， 由于白天和晚上检修用气量相差太大 ， 要稳定杂 用气母管压力 ， 维持快速冷却装置冷却气量在要求 范围内， 给运行调节带来较大的困难。 4 3中压缸向空排气量 望亭发电厂 2台 3 0 0 MW 机组快速冷却系统 中 中压缸向空排气量相差较多。使用中发现， 对排气量 小的机组， 当中压缸快速冷却进气投用后对低压缸排 气温度影响较大， 排缸喷水不能停用， 故凝结水小循 环也不能停用； 而排气量较大的机组中压缸冷却空气 绝大部分从排气人孔排出， 对低压缸无任何影响。 4 4金属 温度 1 8 0 o C以下 当汽轮机汽缸金属温度各点均低于 1 8 0 o C以下 时， 其冷却速率将会明显降低， 此时快速冷却装置通 气量可用足 ， 温差控制可提高到最大值， 汽轮机各点 金属温降率也不会超过 4 h 。 4 5金属温度 1 5 0 o C以下 通过快速冷却装置的使用过程中可看出， 在汽 缸金属温度最高点 已低 于 1 5 0 q C， 快速冷却装置系 统加热与通气 同时停用的情况下， 机组汽缸各金属 温度均未见反弹， 因此 ， 在 以后的使用过程 中， 当金 属温度降低至 1 5 0 o C以下时无需继续保持通气冷却 2 h ， 这样又可以节约检修工期 2 h 。 5 存在的问题 3 0 0 M W 机组的快速冷却装置系统在使用过程 中还存在一些问题 。如有些机组 中压缸向空排气量 不够 、 系统阀门操作位置不合理 、 装置控制部件有时 不稳定以及备品零件不足 、 运行人员熟练程度不够 等， 均有待于进一步改进。 6 经济效 益 汽轮机快速冷却装置投用后汽缸金属温度从 3 2 0下降至 1 5 0耗时均在4 2 h左右， 如用 自然冷 却方式以平均每小时 1 2 q C 的温降速率计算 ， 均需 耗时 1 1 3 h左右， 可节约 7 0 h左右的检修工期。如 按每小时发 电 3 0 0 MW， 电费 0 3 5 ( k W h ) 计 算 ， 可增加 7 3 5万元产值。 ( 编辑 ： 刘 芳 ) 作者简介 ： 陶湘云 ( 1 9 5 6 一 ) ， 男 ， 江苏苏州人 ， 工程师 ， 从 事汽轮机 运行方面的工作。 o ( C ( ( 上接第6 3页) 系统后， 2机组 A， B循环水泵电机 冷却水压力均能维持在 0 0 9 MP a ， 比正常运行时稍 低 ， 电机绕组及轴承温度均正常。消防水作为紧急 备用水源 ， 因管道太细( 为 D N 8 9管道 ) ， 只能供 1台 循环水泵电机冷却水短时备用。如投用 ， 应关闭备 用泵冷却水手动门， 防止高压水倒流人低压水。循 环水电机 冷却水 临时母管 为 D N 2 1 9管道， 支管 为 D N 1 5 9管道 ( 3 ) 循环水前池联络闸板液压机构损坏， 打不 起压 ， 导致 2机组前池循环水大量漏到 1机组前 池。用 4台 1 5 0t h的潜水泵打 了7 d ， 将前池的水 降至 一 6 0 m处 ， 才具备更换阀门的条件。 ( 4 ) 1 机组水塔排污门解体发现 门杆因阀门 井长期积水锈蚀 ( 阀门井土建防水做得太差 ， 抽水 后很快又积水) ， 造成 门杆与门芯挂不住， 可见 阀门 井的防水工作也是很重要的。 6 经验与教训 7 结束 语 此次处理循环水电机冷却水 的几个阀门总体很 成功， 解决了一个长期未解决的难题。循环水电机 冷却水的 3个阀门拆下后进行检查 ， 发现阀门质量 太差 ， 结垢锈蚀严重、 门芯与门套脱开。此次处理的 不足之处 如下 ： ( 1 ) 2 B循环水泵 出口母 管排气阀接 临时管应 加装 1 个逆止门， 防止高压水倒流入低压水。 ( 2 ) 消防水临时管路管道太细 ， 只有 D N 8 9 ，