1000MW快速冷卻說明書

1、 資料編號：70.196.30-01中華人民共和國上海汽輪機 發(fā)布 此資料系上海汽輪機專有資料，屬本公司產(chǎn)權(quán)所有。未經(jīng)本公司書面同意，不準擅自復(fù)制，不得向第三方轉(zhuǎn)讓、披露及提供。1000MW等級超超臨界中間再熱式汽輪機快速冷卻說明書 資料編號：70.196.30-01COMPILING DEPT.： 編制部門： COMPILED BY： CHECKED BY： 校 對： REVIEWED BY： APPROVED BY： 審 定： STANDARDIZED BY： 標準化審查： COUNTERSIGN： 會 簽： RATIFIED BY: 資料編號：70.196.30-01- PAGE 20

2、-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?？炖涞氖褂糜行У奶岣吡藱C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：方案停機停機前有意識的降低主蒸汽和再熱蒸汽溫度；非方案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(shè)置不同的限制標準來有效監(jiān)控快冷過程。

3、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(shè)置有調(diào)整抽汽用的碟閥直接進入低壓缸。高壓缸設(shè)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，那么高排逆止閥關(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(yīng)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

4、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到達最小化。整個冷卻過程必須考慮到機組的軸向與徑向間隙，另外，為了防止損傷到汽輪機，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

5、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局部進行快速冷卻。為了防止環(huán)境中的顆粒進入汽輪機，應(yīng)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(shè)計和過程必須保證可以同時冷卻所有的高溫部件比方調(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(shè)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(shè)計會導(dǎo)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局部上、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)

6、設(shè)計為內(nèi)缸外外表包圍在中壓排汽中，在穩(wěn)態(tài)情況下這種設(shè)計會導(dǎo)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，那么內(nèi)缸與轉(zhuǎn)子的徑向間隙就不會影響快冷的進行?？梢哉J為中壓內(nèi)缸比轉(zhuǎn)子冷卻的更快，因為在內(nèi)缸的內(nèi)、外外表都有冷空氣通過。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

7、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(dǎo)導(dǎo)致了內(nèi)缸內(nèi)外表溫度測點的溫度迅速降低。這個溫降是不真實

8、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，來保證不同溫度梯度下的同步冷卻。3、測點a)高壓局部監(jiān)測快冷過程需要的測點在附件6中列出。對于高壓局部，就是內(nèi)缸進汽局部的測點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)中壓局部監(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

9、監(jiān)測采用中壓內(nèi)缸進汽局部的測點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)子的平均溫度根本相同是有區(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點快冷過程中，中壓內(nèi)缸的冷卻速度比轉(zhuǎn)子

10、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)子的平均溫度根本相同是有區(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點對于快冷，原那么上存在以下兩種情況：一 、方案停機停機前有意識的降低主蒸汽和再熱蒸汽溫度；二、非方案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、方案停機停機前有意識的降低主蒸汽和再熱蒸汽溫度應(yīng)遵循下面描述的過程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

11、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)?，F(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

12、的原因是：汽機已經(jīng)停機，需要翻開快冷法蘭接口，而管道中還有壓力，這是汽輪機本身的平安要求而不是快冷的要求。)翻開位于主門與調(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(yīng)當翻開。高壓旁路系統(tǒng)必須翻開。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

13、持關(guān)閉狀態(tài)，但是主調(diào)門和再熱調(diào)門必須翻開。為了防止高壓缸端部汽封的非預(yù)見性的過冷，建議在啟動真空泵前手動關(guān)閉汽封排汽母管上的閥門。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，開始階段一個泵根本足夠，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翻開調(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(yīng)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)閥可以翻開大約2，再次得到冷卻速率。一旦到達了限制值，必須關(guān)閉調(diào)閥和/或真空泵，如有必要可以

14、翻開真空破壞閥。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，當溫度越接近需要到達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?yīng)考慮此因素?？炖溥^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(yīng)的冷卻時間已經(jīng)在表達在冷卻曲線的上下端。當實際冷卻速率處于對應(yīng)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

15、快，這是不允許的；如果實際值處于對應(yīng)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，那么曲線以上右側(cè)的區(qū)域就與快冷有關(guān)，調(diào)整到正確的冷卻速率導(dǎo)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(yīng)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 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。對于方案停機維修，至少可以提前24小時停止盤車：高壓缸：進汽局部和內(nèi)缸溫度低于170，即轉(zhuǎn)子平均溫度低于15

16、0 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，出于平安考慮，必須立即關(guān)閉整個電廠，同時必須破壞真空。二、非方案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(yīng)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)

17、閉鍋爐。現(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)(降壓的原因是：汽機已經(jīng)停機，而管道中還有壓力，需要翻開快冷法蘭接口，這是汽輪機本身的平安要求而不是快冷的要求)。翻開位于主門與調(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=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

18、水閥應(yīng)保持翻開。必須翻開高壓旁路系統(tǒng)，關(guān)閉冷再熱管道上的高排逆止閥。主汽門與再熱主汽門保持關(guān)閉狀態(tài)，而必須翻開主調(diào)門和再熱調(diào)門。為了防止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，一個泵根本足夠，但應(yīng)核實。真空度預(yù)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翻開調(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(yīng)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)閥可以翻

19、開大約2，再次得到冷卻速率。一旦到達了限制值，必須關(guān)閉調(diào)閥和/或真空泵，如有必要可以翻開真空破壞閥。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，當溫度越接近需要到達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?yīng)考慮此因素。 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(yīng)的時間已經(jīng)在表達在冷卻曲線的上下端。

20、當實際值處于對應(yīng)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(yīng)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。，那么曲線以上上方右側(cè)的區(qū)域就與快冷有關(guān)，調(diào)整到正確的冷卻速率導(dǎo)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(yīng)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?shù)竭_以下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 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。理論到達規(guī)定的溫度條件約需要85小時。對于方案停機維修，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。理論到達規(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。一旦轉(zhuǎn)速異常降低，出于平安，必須立即關(guān)閉整個電廠，同時必須破壞真空。5、總結(jié)