1000MW快速冷卻說明書

1、1000MW等級超超臨界中間再熱式汽輪機快速冷卻說明書 COMPILING DEPT.： 編制部門： COMPILED BY： 編 制： CHECKED BY： 校 對： REVIEWED BY： 審 核： APPROVED BY： 審 定： STANDARDIZED BY： 標準化審查： COUNTERSIGN： 會 簽： RATIFIED BY: 批 準： 目 次1、概述2、邊界條件3、測點4、快冷過程5、總結(jié)6、附件說 明1、本快速冷卻說明書適用于引進型超超臨界1000MW等級凝汽式/抽汽式/空冷式汽輪機。 “汽輪機快速冷卻”簡稱快冷是指通過強迫方式快速冷卻汽輪機內(nèi)部部件，其作用是盡可能

2、快的使汽輪機冷卻以便盡早停用盤車，縮短汽輪機冷卻時間。快冷的使用有效的提高了機組的可用性。本說明書描述了引進型百萬等級超超凝汽/抽汽/空冷汽輪機的快速冷卻過程。本文描述了以下兩種停機方式：1、 計劃停機停機前有意識的降低主蒸汽和再熱蒸汽溫度；2、 非計劃停機汽輪機在額定負荷下事故停機，主蒸汽和再熱蒸汽都處在額定溫度下。對于上述兩種情況，需要設置不同的限制標準來有效監(jiān)控快冷過程。1、概述超超臨界百萬等級汽輪機的蒸汽從高壓缸經(jīng)由帶有逆止閥的冷再熱管道到達再熱器再進入中壓缸，中壓缸排汽不經(jīng)任何閥門（在抽汽機組中，根據(jù)抽汽參數(shù)的要求，在中低壓連通管上可能設置有調(diào)整抽汽用的碟閥）直接進入低壓缸。高壓缸設

3、有通向凝汽器的高壓旁路系統(tǒng)。如果高壓旁路系統(tǒng)開啟，則高排逆止閥關(guān)閉，這就意味著當真空泵運行時，高、中壓缸是分開。為了盡早對汽輪機進行檢查，應當盡早停用盤車裝置。盤車裝置停用的條件是：汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸的溫度必須冷卻到100以下。超超臨界百萬等級汽輪機的高溫部件包括高壓汽輪機與中壓汽輪機。在沒有外界干擾的自然冷卻情況下，高壓轉(zhuǎn)子最少需要11天(至少260小時)才能冷卻到100以下，約需要8天(大約200小時)冷卻到150以下(此溫度為允許手動盤車代替自動盤車的最高溫度)；中壓轉(zhuǎn)子最少需要6天(約150小時)才能冷卻到100以下，約需要4天(約100小時)冷卻到150以下(此溫度為允許手動盤車代替自

4、動盤車的最高溫度)。由于高、中壓汽輪機通過聯(lián)軸器相互連接，所以高壓汽輪機決定著整個冷卻的進程。為了盡早對汽輪機進行檢查，必須減少冷卻等待時間以提高可用性，所以很有必要使用快冷裝置使冷卻等待時間達到最小化。整個冷卻過程必須考慮到機組的軸向與徑向間隙，另外，為了避免損傷到汽輪機，必須還要考慮到機組各部件之間的最大允許溫差。2、邊界條件為了保證冷卻的效果，很有必要使用真空泵使外界空氣通過主門與調(diào)門之間的快冷接口(高壓閥門快冷接口見附件1、中壓閥門快冷接口見附件2)按順流方式進入通流部分進行快速冷卻。為了避免環(huán)境中的顆粒進入汽輪機，應在快冷接口處安裝濾網(wǎng)裝置（見附件3、9）。整個快冷裝置的設計和過程必

5、須保證可以同時冷卻所有的高溫部件比如調(diào)門、轉(zhuǎn)子、內(nèi)、外缸等（見附件4和5）。高壓缸的結(jié)構(gòu)設計為高壓內(nèi)、外缸夾層之間為高壓第四級后的蒸汽，在穩(wěn)態(tài)的情況下這種設計會導致內(nèi)、外缸的整體溫度比轉(zhuǎn)子高。因此高壓轉(zhuǎn)子比高壓內(nèi)、外缸冷卻的快，這就意味著，在快冷過程末期，模擬的轉(zhuǎn)子溫度要比外缸（進汽部分）上、下半測量溫度低。這種情況對TSE在高壓缸進汽區(qū)域的測點同樣適用。由于內(nèi)、外缸之間的輻射，外缸對冷卻速率的影響是很顯著的。中壓缸的結(jié)構(gòu)設計為內(nèi)缸外表面包圍在中壓排汽中，在穩(wěn)態(tài)情況下這種設計會導致中壓內(nèi)缸溫度比中壓轉(zhuǎn)子低，只要內(nèi)缸與轉(zhuǎn)子平均溫度的差值不超過允許值，則內(nèi)缸與轉(zhuǎn)子的徑向間隙就不會影響快冷的進行?？?/p>

6、以認為中壓內(nèi)缸比轉(zhuǎn)子冷卻的更快，因為在內(nèi)缸的內(nèi)、外表面都有冷空氣通過。因此在快冷過程末期，模擬的轉(zhuǎn)子的溫度比外缸上、下半測量的溫度高。這種情況對TSE在中壓缸進汽區(qū)域的測點同樣適用?？梢院雎酝飧讓鋮s速率的影響。對于一個優(yōu)秀的快冷系統(tǒng)，所有的影響因素都必須考慮進去的。由于高壓內(nèi)缸的溫度相對較高，所以徑向間隙變大，這就意味著軸向間隙因為轉(zhuǎn)子的相對變短而影響快冷的溫度變化率。由于中壓內(nèi)缸的溫度相對較低，所以徑向間隙變小。而中壓轉(zhuǎn)子的溫度比內(nèi)缸高，這意味著中壓轉(zhuǎn)子相對變長。此時軸向與徑向間隙將影響快冷過程的溫度變化率。下面的分析只適用于中壓汽輪機：在汽輪機正常運行條件下，TSE系統(tǒng)僅僅通過內(nèi)缸金屬徑

7、向溫度來計算轉(zhuǎn)子溫度的分布，也就說在蒸汽參數(shù)穩(wěn)定的情況下可以認為轉(zhuǎn)子的徑向計算溫度是近似不變的。在汽輪機停機后自然冷卻的前幾個小時里，TSE模擬的溫度與實際是有偏差的。穩(wěn)態(tài)運行時，內(nèi)缸平均溫度要比轉(zhuǎn)子平均溫度低(由于內(nèi)缸外壁為排汽溫度，內(nèi)缸內(nèi)壁為進汽溫度而引起的徑向溫度梯度)。在停機后的前幾個小時內(nèi)，雖然內(nèi)缸的平均溫度近似等于穩(wěn)態(tài)工況的平均值，但是內(nèi)缸徑向溫度的傳導導致了內(nèi)缸內(nèi)表面溫度測點的溫度迅速降低。這個溫降是不真實的也不是很明顯。這就意味著在沒有外界影響的穩(wěn)態(tài)工況下，轉(zhuǎn)子與內(nèi)缸之間的最大平均溫差已經(jīng)存在，而且已經(jīng)通過有限元分析得到證實。所以快冷裝置必須考慮各缸本身的限制，來保證不同溫度梯

8、度下的同步冷卻。3、測點a)高壓部分監(jiān)測快冷過程需要的測點在附件6中列出。對于高壓部分，就是內(nèi)缸進汽部分的測點10MAA50CT011，同時也是TSE系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)子溫度的測點。高壓轉(zhuǎn)子和內(nèi)缸的冷卻狀態(tài)都是通過此測點得到的。此前已經(jīng)通過有限元分析的方法來確定此測溫點的溫度變化率，以便使軸向與徑向間隙在允許值范圍內(nèi)。在快冷過程中此測點的允許最大溫度變化率見附件7。b)中壓部分監(jiān)測快冷過程需要的測點在附件6中列出。中壓轉(zhuǎn)子的冷卻監(jiān)測采用中壓內(nèi)缸進汽部分的測點10MAB50CT011，同時也用于TSE系統(tǒng)監(jiān)測。此前已經(jīng)通過有限元分析的方法來確定此測溫點的溫度變化率，以便使軸向與徑向間隙在允許值范圍內(nèi)。在

9、快冷過程中此測點的允許最大溫度變化率見附件8。4、快冷過程如前所述，快冷過程中高壓轉(zhuǎn)子的冷卻速度比高壓內(nèi)、外缸快。與轉(zhuǎn)子溫度相比，內(nèi)、外缸溫度高于轉(zhuǎn)子溫度在一定時間內(nèi)是存在的。這與自然冷卻時汽缸與轉(zhuǎn)子的平均溫度基本相同是有區(qū)別的。由于這個原因，與自然冷卻相比較，快冷的盤車停止時間需要重新定義。為了說明高壓轉(zhuǎn)子平均溫度小于100，高壓內(nèi)缸的溫度必須小于120(即10MAA50CT011點的溫度)?？炖溥^程中，中壓內(nèi)缸的冷卻速度比轉(zhuǎn)子快。內(nèi)缸溫度低于轉(zhuǎn)子的溫度在一定時間內(nèi)是存在的。這也與自然冷卻時汽缸與轉(zhuǎn)子的平均溫度基本相同是有區(qū)別的。由于這個原因，與自然冷卻相比較，快冷的盤車停止時間需要重新定義

10、。為了說明中轉(zhuǎn)子平均溫度小于100，中壓內(nèi)缸的溫度必須小于80(即10MAB50CT011點的溫度)。對于快冷，原則上存在以下兩種情況：一 、計劃停機停機前有意識的降低主蒸汽和再熱蒸汽溫度；二、非計劃停機汽輪機在額定負荷下事故停機，主蒸汽和再熱蒸汽都處在額定溫度下。 此兩種情況的分析如下：一、計劃停機停機前有意識的降低主蒸汽和再熱蒸汽溫度應遵循下面描述的過程1、 主蒸汽和再熱蒸汽的冷卻06小時：在TSE系統(tǒng)允許的條件下，將鍋爐負荷降到最低并且降低主汽和再熱汽溫度(主汽或再熱汽最低溫度為420到440)，這時的限制條件是高壓缸和中壓缸的排汽溫度必須保證有20K的過熱度。根據(jù)經(jīng)驗，TSE系統(tǒng)允許的

11、溫度變化是每10分鐘溫度變化5-7K，上述過程大約需要持續(xù)34個小時。包括上述冷卻時間在內(nèi)，汽輪機的最小穩(wěn)定負荷下至少持續(xù)運行6小時，這樣可以將測點10MAA50CT011(高壓缸進汽溫度測點)的溫度冷卻到約HP=370，10MAB50CT011(中壓缸進汽溫度測點)冷卻到約IP=400。2、 汽封供汽或停汽的自然冷卻過程718小時：汽輪機停機。關(guān)閉鍋爐(在降低主汽與再熱主汽溫度后6小時之后)。現(xiàn)在可以降低主汽管路和再熱主汽管路的壓力，關(guān)閉旁路系統(tǒng)與汽封系統(tǒng)。(降壓的原因是：汽機已經(jīng)停機，需要打開快冷法蘭接口，而管道中還有壓力，這是汽輪機本身的安全要求而不是快冷的要求。)打開位于主門與調(diào)門以及

12、再熱主門和再熱調(diào)門之間的快冷接口。在自然冷卻期間，安裝快冷裝置(接管和濾網(wǎng))。盤車運行維持12個小時。 為了優(yōu)化整個過程，在自然冷卻期間的任何時候都可以關(guān)閉鍋爐。 此步驟可以使溫度測點10MAA50CT011(高壓內(nèi)缸前端)冷卻到約HP=320，10MAB50CT011(中壓缸進汽口)測點冷卻到約IP=290。3、 使用冷空氣的快冷過程>18小時：關(guān)閉汽輪機外部包括閥門的疏水閥，內(nèi)部的疏水閥應當打開。高壓旁路系統(tǒng)必須打開。冷再熱管道上的高排逆止門必須關(guān)閉。主汽門與再熱主汽門保持關(guān)閉狀態(tài)，但是主調(diào)門和再熱調(diào)門必須打開。為了避免高壓缸端部汽封的非預見性的過冷，建議在啟動真空泵前手動關(guān)閉汽封排

13、汽母管上的閥門。這樣僅僅通過主調(diào)門和再熱調(diào)門就可以控制進入高壓缸與中壓缸冷卻空氣。啟動真空泵，開始階段一個泵基本足夠，但需要核實。真空度的期望值為不超過50，在保證不超過允許的冷卻速率的條件下逐漸打開調(diào)門。進入汽缸的空氣。 附件7給出了高壓缸測溫點10MAA50CT011在快冷裝置啟用期間的允許冷卻速率為不超過7K/h。在快冷啟動期間應當關(guān)閉所有的調(diào)門來得到冷卻速率。如果冷卻速率低于限制值，調(diào)閥可以打開大約2，再次得到冷卻速率。一旦達到了限制值，必須關(guān)閉調(diào)閥和/或真空泵，如有必要可以打開真空破壞閥。調(diào)閥保持在一定開度下使冷卻速率不超過限制值。在測點溫度下降期間，調(diào)閥必須逐漸加大開度，通過增加進

14、氣量，降低各部件的溫度。 中壓內(nèi)缸溫度測點10MAB50CT011的冷卻速率不能超過10K/h。附件8給出了冷卻過程中允許冷卻曲線。 在整個快冷規(guī)程中，實際的冷卻速度不可能一直維持在最大的允許冷卻速率下，當溫度越接近需要達到的溫度時即使兩個真空泵全部開啟，冷卻速度也低于最大允許值?？炖淇刂品桨钢袘紤]此因素。 快冷過程的時間決于快冷時的初始溫度（HP和IP）,不同初始溫度對應的冷卻時間已經(jīng)在體現(xiàn)在冷卻曲線的上下端。當實際冷卻速率處于對應的限制曲線的下方（即冷卻速率高于限制值）時，說明冷卻速率的過快，這是不允許的；如果實際值處于對應的限制曲線的上方（即冷卻速率低于限制值），說明冷卻速率過慢，則曲

15、線以上（右側(cè)）的區(qū)域就與快冷有關(guān)，調(diào)整到正確的冷卻速率導致時間上損失約為2小時?？紤]到這個因素，合理的快冷速率就應該在上下限兩條線之間。所以對溫度測點的時時監(jiān)測是很必要的。 盤車的停止時間取決于測點的溫度： 高壓缸：內(nèi)缸溫度約120，即轉(zhuǎn)子溫度低于100。 中壓缸：內(nèi)缸溫度約80，即轉(zhuǎn)子溫度低于100。轉(zhuǎn)子后續(xù)冷卻過程一旦盤車裝置停止，就沒必要再通入冷卻空氣。冷卻到上述規(guī)定的溫度條件一般需要70小時左右。對于計劃停機維修，至少可以提前24小時停止盤車：高壓缸：進汽部分和內(nèi)缸溫度低于170，即轉(zhuǎn)子平均溫度低于150。 中壓缸：內(nèi)缸溫度低于120，即轉(zhuǎn)子平均溫度低于150。轉(zhuǎn)子后續(xù)冷卻過程盤車裝置

16、停止之后，繼續(xù)通入冷空氣并手動盤車直到高壓缸測點10MAA50CT011再降50K，中壓缸測點10MAB50CT01再降40K是很有利的。如果不采取上述措施，轉(zhuǎn)子也可以完全停止，但是一旦需要提前重新啟動必須注意振動情況。冷卻到上述規(guī)定的溫度條件一般需要60小時左右注意：必須嚴格監(jiān)視盤車轉(zhuǎn)速。一旦盤車轉(zhuǎn)速異常降低，出于安全考慮，必須立即關(guān)閉整個電廠，同時必須破壞真空。二、非計劃停機汽輪機在額定負荷下事故停機，主蒸汽和再熱蒸處在額定溫度下。應遵循下面描述的過程：1、汽封供汽或停汽的自然冷卻過程024小時：汽輪機停機，關(guān)閉鍋爐?，F(xiàn)在可以降低主蒸汽管路和再熱蒸汽管路的壓力，關(guān)閉旁路系統(tǒng)與汽封系統(tǒng)(降壓

17、的原因是：汽機已經(jīng)停機，而管道中還有壓力，需要打開快冷法蘭接口，這是汽輪機本身的安全要求而不是快冷的要求)。打開位于主門與調(diào)門以及再熱主門和再熱調(diào)門之間的快冷接口。在此自然冷卻期間，安裝快冷裝置(接管和濾網(wǎng))，并維持盤車運行24個小時。 為了優(yōu)化整個過程，在自然冷卻期間的任何時候都可以關(guān)閉鍋爐。 此過程可以使溫度測點10MAA50CT011(高壓內(nèi)缸進汽口)冷卻到約HP=390，10MAB50CT011(中壓缸進汽口)測點冷卻到約IP=340。2、使用冷空氣的快冷過程>24小時：關(guān)閉汽輪機外部以及閥門的疏水閥，汽輪機內(nèi)部的疏水閥應保持打開。必須打開高壓旁路系統(tǒng)，關(guān)閉冷再熱管道上的高排逆止

18、閥。主汽門與再熱主汽門保持關(guān)閉狀態(tài)，而必須打開主調(diào)門和再熱調(diào)門。為了避免高壓端部汽封非正常的快速冷卻，建議在啟動真空泵前手動關(guān)閉汽封漏汽母管上的閥門。僅僅通過高、中壓的調(diào)閥來單獨控制進入汽缸的空氣量。開啟真空泵啟動快冷裝置，在快冷過程開始時，一個泵基本足夠，但應核實。真空度預計不會超過50，在保證不超過允許的冷卻速率的條件下逐漸打開調(diào)門。進入汽缸的空氣。附件7給出了高壓缸測溫點10MAA50CT011在快冷裝置啟用期間的允許冷卻速率為不超過7K/h。在快冷啟動期間應當關(guān)閉所有的調(diào)門來得到冷卻速率。如果冷卻速率低于限制值，調(diào)閥可以打開大約2，再次得到冷卻速率。一旦達到了限制值，必須關(guān)閉調(diào)閥和/或

19、真空泵，如有必要可以打開真空破壞閥。調(diào)閥保持在一定開度下使冷卻速率不超過限制值。在測點溫度下降期間，調(diào)閥必須逐漸加大開度，通過增加進氣量，降低各部件的溫度。 中壓內(nèi)缸測溫點10MAB50CT011的冷卻速率不能超過10K/h。附件8給出了冷卻過程中允許冷卻曲線。在整個快冷過程中，實際的冷卻速度不可能一直維持在最大的允許冷卻速率下，當溫度越接近需要達到的溫度時即使兩個真空泵全部開啟，冷卻速度也低于最大允許值?？炖淇刂品桨钢袘紤]此因素。 快冷過程的時間決于快冷時的初始溫度（HP和IP）,不同初始溫度對應的時間已經(jīng)在體現(xiàn)在冷卻曲線的上下端。當實際值處于對應的限制曲線的下方（即冷卻速率高于限制值）時

20、，說明冷卻速率的過快，這是不允許的；如果實際值處于對應的限制曲線的上方（即冷卻速率低于限制值），說明冷卻速率過慢。，則曲線以上上方（右側(cè)）的區(qū)域就與快冷有關(guān)，調(diào)整到正確的冷卻速率導致時間上損失約為2小時?？紤]到這個因素，合理的快冷速率就應該在上下限兩條線之間。所以對溫度測點的時時監(jiān)測是很必要的。 盤車的停用取決于測點的溫度，當達到下列溫度時可以停用盤車： 高壓缸：內(nèi)缸溫度大約120，即轉(zhuǎn)子平均溫度低于100。 中壓缸：內(nèi)缸溫度大約80，即轉(zhuǎn)子平均溫度低于100。轉(zhuǎn)子的后續(xù)冷卻過程一旦盤車裝置停止，就沒必要再通入冷卻空氣。理論達到規(guī)定的溫度條件約需要85小時。對于計劃停機維修，至少可以提前24小時停止盤車：高壓缸：內(nèi)缸溫度大約170，即轉(zhuǎn)子平均溫度低于150。 中壓缸：內(nèi)缸溫度大約120，即轉(zhuǎn)子平均溫度低于150。轉(zhuǎn)子的后續(xù)冷卻過程盤車裝置停止之后，繼續(xù)通入冷空氣并手動盤車使高壓缸測點10MAA50CT011再降50K，中壓缸測點10MAB50CT01再降40K是很有利的。如果不采取上述措施，轉(zhuǎn)子也可以完全停止，但是一旦需要提前重新啟動，必須注意轉(zhuǎn)子的振動情況。理論達到規(guī)定的溫度條件約需要75小時。注意：必須嚴格監(jiān)測盤車轉(zhuǎn)速