姚國杰 姚金成

摘要：我廠4號機組為哈爾濱汽輪機廠提供的NZK660-24.2-566/566型汽輪機，配套哈鍋生產(chǎn)的HG-2110/25.4-HM15型鍋爐。機組設計中未配備停機快冷系統(tǒng)。為了停機后盡快達到檢修條件，決定在打閘停機后利用排汽裝置中的負壓將空氣經(jīng)鍋爐頂棚管入口放空氣閥、低溫再熱器入口集箱疏水閥吸入鍋爐，利用鍋爐余熱將空氣升溫后再經(jīng)主蒸汽管道、再熱蒸汽管道吸入汽輪機高中壓缸，對汽輪機缸體進行冷卻。通過科學計算并控制各設備溫降速率，達到了優(yōu)于快冷裝置的效果。

關(guān)鍵詞：快冷;溫降;冷卻速率;缸溫;壁溫

1安全性分析

利用鍋爐余熱冷卻汽輪機缸體的方法在實施中主要以控制汽輪機轉(zhuǎn)子冷卻速率為基準，在保證轉(zhuǎn)子絕對安全的前提下實施。經(jīng)國內(nèi)電科院等科研單位對600MW級超臨界汽輪機、1000MW級超超臨界汽輪機轉(zhuǎn)子冷卻速率研究，基于ANSYS有限元方法計算高壓內(nèi)缸及高壓轉(zhuǎn)子溫度場及熱應力場研究結(jié)果表明，在7℃/h的冷卻速率下，高壓內(nèi)缸及高壓轉(zhuǎn)子的熱應力峰值遠小于材料的屈服極限，對轉(zhuǎn)子壽命的影響微乎其微。鑒于電科院的研究成果，我廠決定在4號機組停機過程中利用鍋爐余熱對汽輪機缸體進行冷卻。

為確保絕對安全，在4號機組停機快冷中以鍋爐受熱面壁溫溫降速率不超過1℃/min，汽輪機轉(zhuǎn)子溫降不高于3.5℃/h為基準控制。

2新快冷方式實施方式

本次停機快冷以鍋爐外空氣為氣源，通過排汽裝置中建立起的負壓將空氣通過鍋爐頂棚管入口放空氣閥、低溫再熱器入口集箱疏水閥吸入鍋爐，經(jīng)鍋爐余熱加熱后通過主汽閥、調(diào)節(jié)閥進入汽輪機。高壓缸冷卻空氣經(jīng)高排通風閥、缸體疏水閥至排汽裝置，中壓缸冷卻空氣經(jīng)三段抽汽逆止閥前疏水閥、四段抽汽逆止閥前疏水閥、聯(lián)通管、低壓缸至排汽裝置。溫度變化由調(diào)門開度進行控制。

3冷卻流程

4 新快冷方式實施過程

⑴ 自然冷卻階段

利用滑參數(shù)停機時應盡量將調(diào)節(jié)級金屬溫度降低（本次滑參數(shù)至316.4℃），打閘后盤車投入，在停機后24小時內(nèi)（鍋爐受熱面烘干），保持軸封蒸汽投入，保持真空泵運行，維持排汽裝置背壓在50～60KPa 。

監(jiān)視調(diào)節(jié)級后金屬溫度下降速率≤3.5℃/h。

⑵ 快速冷卻階段

鍋爐受熱面烘干結(jié)束后，即開始用熱空氣對汽輪機高中壓部分進行冷卻。

高壓調(diào)節(jié)閥全開利用左右側(cè)高壓主汽閥進行手動調(diào)節(jié)，中壓主汽閥全開，左右側(cè)四臺中壓調(diào)節(jié)閥手動調(diào)節(jié)，注意高壓和中壓的左右側(cè)閥門開度必須一致，以確保進入汽缸的氣流均勻，調(diào)節(jié)進入高壓缸和中壓缸的空氣流量，保證汽缸調(diào)節(jié)級后金屬溫度下降速率≤3.5℃/h。

高壓缸冷卻：開啟爐側(cè)頂棚管入口放空氣閥，緩開高壓主汽閥，緩開高排通風閥，打開缸體疏水閥，監(jiān)視高壓缸調(diào)節(jié)級后金屬溫度變化速率≤3.5℃/h ，上下缸溫差≤35℃。監(jiān)視鍋爐側(cè)低溫過熱器入口、出口、屏式過熱器出口、高溫過熱器入口、出口及各管壁溫的下降速率≤1℃/min。

中壓缸冷卻：在高壓缸冷卻同時進行中壓缸冷卻。開啟爐側(cè)低溫再熱器入口集箱疏水閥，打開三段抽汽、四段抽汽逆止門前疏水閥，同時緩開四臺中壓調(diào)節(jié)閥，以高中壓外缸上下半金屬溫度（中排處）和中壓排汽溫度做為中壓轉(zhuǎn)子的溫度監(jiān)視點，保持溫降速率≤3.5℃/h 。監(jiān)視爐側(cè)低溫再熱器出口、末級再熱器入口、出口溫度及低溫再熱器、末級再熱器壁溫的下降速率≤1℃/min 。

⑶ 快冷結(jié)束階段

當高壓缸調(diào)節(jié)級后金屬溫度<150℃時（本次檢查盤車），快冷工作結(jié)束，破壞真空，恢復各閥門原始狀態(tài)?？炖浣Y(jié)束后應對高壓缸調(diào)節(jié)級后金屬溫度觀察四小時，無異常后汽輪機盤車裝置停運轉(zhuǎn)入檢修階段。

5新式快冷方式中的參數(shù)控制

⑴ 軸封蒸汽溫度控制

自然冷卻階段和快速冷卻初期，高中壓軸封供汽溫度低于高中壓缸外壁金屬溫度（高壓側(cè)）60～80℃。

快速冷卻后期可以停止軸封系統(tǒng)運行，在停運軸封系統(tǒng)前將排汽裝置背壓維持在60KPa，各部位溫降無異常后，排汽裝置背壓可以正常調(diào)節(jié)。

⑵排汽裝置背壓控制

排汽裝置背壓是控制進入汽缸的空氣流量的手段，可以根據(jù)溫降速率進行調(diào)整，調(diào)整范圍：35～60KPa。

⑶進入汽輪機的冷卻空氣溫度控制

空氣經(jīng)鍋爐余熱加熱后進入汽輪機高中壓缸，高壓缸進氣溫度控制以調(diào)節(jié)級后蒸汽溫度與調(diào)節(jié)級后金屬溫度差為監(jiān)視點，兩點溫度差≤56℃。

⑷轉(zhuǎn)子冷卻速率監(jiān)視

轉(zhuǎn)子冷卻速率監(jiān)視點以高壓缸調(diào)節(jié)級后金屬溫度、高中壓外缸上下半金屬溫度（中排處）和中壓排汽溫度做為溫度下降速率的監(jiān)視點，下降速率≤3.5℃/h 。

⑸上下汽缸溫差監(jiān)視

上下汽缸溫差≤35℃。

⑹其他監(jiān)視參數(shù)

停機冷卻階段還需對轉(zhuǎn)子偏心、高低壓脹差、主汽閥內(nèi)外壁溫差、盤車電流等項進行監(jiān)視，如其中某項參數(shù)超過規(guī)定值，則立即停止快冷工作。

6實施效果

汽機滑參數(shù)打閘，調(diào)節(jié)級金屬溫度316.4℃，24小時后（鍋爐受熱面烘干后）投入利用鍋爐余熱進行汽缸缸體的快冷方式，至調(diào)節(jié)級金屬溫度<150℃（本次檢查盤車），快冷結(jié)束。自機組打閘至具備盤車停運條件僅歷時4天16小時27分鐘，與3號機組A修從機組打閘至盤車具備停運條件相比（7天21小時40分鐘）節(jié)約時間3天5小時13分鐘。由于各監(jiān)視部位參數(shù)安全裕量充裕，機組快冷期間各項參數(shù)均未出現(xiàn)異常情況。

參考文獻：

[1]李帥，陳連舉.超超臨界1000MW汽輪機快冷方法應用及研究[J].電力科技與環(huán)保，2018，034（002）：47-48.

[2]吳昕，李磊，王爭明，等.1000MW汽輪機快速冷卻的應用與分析[J].中國電力，2019，52（02）：163-169+176.

[3]張磊，樊希林，劉書元，等.國產(chǎn)660MW機組汽輪機強制快速冷卻技術(shù)的應用[J].發(fā)電設備，2019，33（4）：289-292.

[4]何偉男，王兆彪，吳曉東，等.核電站1000MW汽輪機快速冷卻方案探究[J].熱力透平，2019（4）：254-259.

[5]畢治功.汽輪機啟動過程優(yōu)化分析[J].輕松學電腦，2019，000（003）：1-1.