1000MW快速冷却说明书.docx
《1000MW快速冷却说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1000MW快速冷却说明书.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1000MW快速冷却说明书
1000MW等级超超临界中间再热式汽轮机
快速冷却说明书
COMPILINGDEPT.：
编制部门：
COMPILEDBY：
编制：
CHECKEDBY：
校对：
REVIEWEDBY：
审核：
APPROVEDBY：
审定：
STANDARDIZEDBY：
标准化审查：
COUNTERSIGN：
会签：
RATIFIEDBY:
批准：
目次
1、概述
2、边界条件
3、测点
4、快冷过程
5、总结
6、附件
说明
1、本快速冷却说明书适用于引进型超超临界1000MW等级凝汽式/抽汽式/空冷式汽轮机。
“汽轮机快速冷却”简称快冷是指通过强迫方式快速冷却汽轮机内部部件，其作用是尽可能快的使汽轮机冷却以便尽早停用盘车，缩短汽轮机冷却时间。
快冷的使用有效的提高了机组的可用性。
本说明书描述了引进型百万等级超超凝汽/抽汽/空冷汽轮机的快速冷却过程。
本文描述了以下两种停机方式：
1、计划停机——停机前有意识的降低主蒸汽和再热蒸汽温度；
2、非计划停机——汽轮机在额定负荷下事故停机，主蒸汽和再热蒸汽都处在额定温度下。
对于上述两种情况，需要设置不同的限制标准来有效监控快冷过程。
1、概述
超超临界百万等级汽轮机的蒸汽从高压缸经由带有逆止阀的冷再热管道到达再热器再进入中压缸，中压缸排汽不经任何阀门（在抽汽机组中，根据抽汽参数的要求，在中低压连通管上可能设置有调整抽汽用的碟阀）直接进入低压缸。
高压缸设有通向凝汽器的高压旁路系统。
如果高压旁路系统开启，则高排逆止阀关闭，这就意味着当真空泵运行时，高、中压缸是分开。
为了尽早对汽轮机进行检查，应当尽早停用盘车装置。
盘车装置停用的条件是：
汽轮机转子与汽缸的温度必须冷却到100℃以下。
超超临界百万等级汽轮机的高温部件包括高压汽轮机与中压汽轮机。
在没有外界干扰的自然冷却情况下，高压转子最少需要11天（至少260小时）才能冷却到100℃以下，约需要8天（大约200小时）冷却到150℃以下（此温度为允许手动盘车代替自动盘车的最高温度）；中压转子最少需要6天（约150小时）才能冷却到100℃以下，约需要4天（约100小时）冷却到150℃以下（此温度为允许手动盘车代替自动盘车的最高温度）。
由于高、中压汽轮机通过联轴器相互连接，所以高压汽轮机决定着整个冷却的进程。
为了尽早对汽轮机进行检查，必须减少冷却等待时间以提高可用性，所以很有必要使用快冷装置使冷却等待时间达到最小化。
整个冷却过程必须考虑到机组的轴向与径向间隙，另外，为了避免损伤到汽轮机，必须还要考虑到机组各部件之间的最大允许温差。
2、边界条件
为了保证冷却的效果，很有必要使用真空泵使外界空气通过主门与调门之间的快冷接口（高压阀门快冷接口见附件1、中压阀门快冷接口见附件2）按顺流方式进入通流部分进行快速冷却。
为了避免环境中的颗粒进入汽轮机，应在快冷接口处安装滤网装置（见附件3、9）。
整个快冷装置的设计和过程必须保证可以同时冷却所有的高温部件比如调门、转子、内、外缸等（见附件4和5）。
高压缸的结构设计为高压内、外缸夹层之间为高压第四级后的蒸汽，在稳态的情况下这种设计会导致内、外缸的整体温度比转子高。
因此高压转子比高压内、外缸冷却的快，这就意味着，在快冷过程末期，模拟的转子温度要比外缸（进汽部分）上、下半测量温度低。
这种情况对TSE在高压缸进汽区域的测点同样适用。
由于内、外缸之间的辐射，外缸对冷却速率的影响是很显著的。
中压缸的结构设计为内缸外表面包围在中压排汽中，在稳态情况下这种设计会导致中压内缸温度比中压转子低，只要内缸与转子平均温度的差值不超过允许值，则内缸与转子的径向间隙就不会影响快冷的进行。
可以认为中压内缸比转子冷却的更快，因为在内缸的内、外表面都有冷空气通过。
因此在快冷过程末期，模拟的转子的温度比外缸上、下半测量的温度高。
这种情况对TSE在中压缸进汽区域的测点同样适用。
可以忽略外缸对冷却速率的影响。
对于一个优秀的快冷系统，所有的影响因素都必须考虑进去的。
由于高压内缸的温度相对较高，所以径向间隙变大，这就意味着轴向间隙因为转子的相对变短而影响快冷的温度变化率。
由于中压内缸的温度相对较低，所以径向间隙变小。
而中压转子的温度比内缸高，这意味着中压转子相对变长。
此时轴向与径向间隙将影响快冷过程的温度变化率。
下面的分析只适用于中压汽轮机：
在汽轮机正常运行条件下，TSE系统仅仅通过内缸金属径向温度来计算转子温度的分布，也就说在蒸汽参数稳定的情况下可以认为转子的径向计算温度是近似不变的。
在汽轮机停机后自然冷却的前几个小时里，TSE模拟的温度与实际是有偏差的。
稳态运行时，内缸平均温度要比转子平均温度低（由于内缸外壁为排汽温度，内缸内壁为进汽温度而引起的径向温度梯度）。
在停机后的前几个小时内，虽然内缸的平均温度近似等于稳态工况的平均值，但是内缸径向温度的传导导致了内缸内表面温度测点的温度迅速降低。
这个温降是不真实的也不是很明显。
这就意味着在没有外界影响的稳态工况下，转子与内缸之间的最大平均温差已经存在，而且已经通过有限元分析得到证实。
所以快冷装置必须考虑各缸本身的限制，来保证不同温度梯度下的同步冷却。
3、测点
a）高压部分
监测快冷过程需要的测点在附件6中列出。
对于高压部分，就是内缸进汽部分的测点10MAA50CT011，同时也是TSE系统监测转子温度的测点。
高压转子和内缸的冷却状态都是通过此测点得到的。
此前已经通过有限元分析的方法来确定此测温点的温度变化率，以便使轴向与径向间隙在允许值范围内。
在快冷过程中此测点的允许最大温度变化率见附件7。
b）中压部分
监测快冷过程需要的测点在附件6中列出。
中压转子的冷却监测采用中压内缸进汽部分的测点10MAB50CT011，同时也用于TSE系统监测。
此前已经通过有限元分析的方法来确定此测温点的温度变化率，以便使轴向与径向间隙在允许值范围内。
在快冷过程中此测点的允许最大温度变化率见附件8。
4、快冷过程
如前所述，快冷过程中高压转子的冷却速度比高压内、外缸快。
与转子温度相比，内、外缸温度高于转子温度在一定时间内是存在的。
这与自然冷却时汽缸与转子的平均温度基本相同是有区别的。
由于这个原因，与自然冷却相比较，快冷的盘车停止时间需要重新定义。
为了说明高压转子平均温度小于100℃，高压内缸的温度必须小于120℃（即10MAA50CT011点的温度）。
快冷过程中，中压内缸的冷却速度比转子快。
内缸温度低于转子的温度在一定时间内是存在的。
这也与自然冷却时汽缸与转子的平均温度基本相同是有区别的。
由于这个原因，与自然冷却相比较，快冷的盘车停止时间需要重新定义。
为了说明中转子平均温度小于100℃，中压内缸的温度必须小于80℃（即10MAB50CT011点的温度）。
对于快冷，原则上存在以下两种情况：
一、计划停机——停机前有意识的降低主蒸汽和再热蒸汽温度；
二、非计划停机——汽轮机在额定负荷下事故停机，主蒸汽和再热蒸汽都处在额定温度下。
此两种情况的分析如下：
一、计划停机——停机前有意识的降低主蒸汽和再热蒸汽温度
应遵循下面描述的过程
1、主蒸汽和再热蒸汽的冷却
0－6小时：
在TSE系统允许的条件下，将锅炉负荷降到最低并且降低主汽和再热汽温度（主汽或再热汽最低温度为420℃到440℃），这时的限制条件是高压缸和中压缸的排汽温度必须保证有20K的过热度。
根据经验，TSE系统允许的温度变化是每10分钟温度变化5-7K，上述过程大约需要持续3－4个小时。
包括上述冷却时间在内，汽轮机的最小稳定负荷下至少持续运行6小时，这样可以将测点10MAA50CT011（高压缸进汽温度测点）的温度冷却到约θHP=370℃，10MAB50CT011（中压缸进汽温度测点）冷却到约θIP=400℃。
2、汽封供汽或停汽的自然冷却过程
7－18小时：
汽轮机停机。
关闭锅炉（在降低主汽与再热主汽温度后6小时之后）。
现在可以降低主汽管路和再热主汽管路的压力，关闭旁路系统与汽封系统。
（降压的原因是：
汽机已经停机，需要打开快冷法兰接口，而管道中还有压力，这是汽轮机本身的安全要求而不是快冷的要求。
）打开位于主门与调门以及再热主门和再热调门之间的快冷接口。
在自然冷却期间，安装快冷装置（接管和滤网）。
盘车运行维持12个小时。
为了优化整个过程，在自然冷却期间的任何时候都可以关闭锅炉。
此步骤可以使温度测点10MAA50CT011（高压内缸前端）冷却到约θHP=320℃，10MAB50CT011（中压缸进汽口）测点冷却到约θIP=290℃。
3、使用冷空气的快冷过程
>18小时：
关闭汽轮机外部包括阀门的疏水阀，内部的疏水阀应当打开。
高压旁路系统必须打开。
冷再热管道上的高排逆止门必须关闭。
主汽门与再热主汽门保持关闭状态，但是主调门和再热调门必须打开。
为了避免高压缸端部汽封的非预见性的过冷，建议在启动真空泵前手动关闭汽封排汽母管上的阀门。
这样仅仅通过主调门和再热调门就可以控制进入高压缸与中压缸冷却空气。
启动真空泵，开始阶段一个泵基本足够，但需要核实。
真空度的期望值为不超过50％，在保证不超过允许的冷却速率的条件下逐渐打开调门。
进入汽缸的空气。
附件7给出了高压缸测温点10MAA50CT011在快冷装置启用期间的允许冷却速率为不超过7K/h。
在快冷启动期间应当关闭所有的调门来得到冷却速率。
如果冷却速率低于限制值，调阀可以打开大约2％，再次得到冷却速率。
一旦达到了限制值，必须关闭调阀和/或真空泵，如有必要可以打开真空破坏阀。
调阀保持在一定开度下使冷却速率不超过限制值。
在测点温度下降期间，调阀必须逐渐加大开度，通过增加进气量，降低各部件的温度。
中压内缸温度测点10MAB50CT011的冷却速率不能超过10K/h。
附件8给出了冷却过程中允许冷却曲线。
在整个快冷规程中，实际的冷却速度不可能一直维持在最大的允许冷却速率下，当温度越接近需要达到的温度时即使两个真空泵全部开启，冷却速度也低于最大允许值。
快冷控制方案中应考虑此因素。
快冷过程的时间决于快冷时的初始温度（θHP和θIP）,不同初始温度对应的冷却时间已经在体现在冷却曲线的上下端。
当实际冷却速率处于对应的限制曲线的下方（即冷却速率高于限制值）时，说明冷却速率的过快，这是不允许的；如果实际值处于对应的限制曲线的上方（即冷却速率低于限制值），说明冷却速率过慢，则曲线以上（右侧）的区域就与快冷有关，调整到正确的冷却速率导致时间上损失约为2小时。
考虑到这个因素，合理的快冷速率就应该在上下限两条线之间。
所以对温度测点的时时监测是很必要的。
盘车的停止时间取决于测点的温度：
高压缸：
内缸温度约120℃，即转子温度低于100℃。
中压缸：
内缸温度约80℃，即转子温度低于100℃。
转子后续冷却过程
一旦盘车装置停止，就没必要再通入冷却空气。
冷却到上述规定的温度条件一般需要70小时左右。
对于计划停机维修，至少可以提前24小时停止盘车：
高压缸：
进汽部分和内缸温度低于170℃，即转子平均温度低于150℃。
中压缸：
内缸温度低于120℃，即转子平均温度低于150℃。
转子后续冷却过程
盘车装置停止之后，继续通入冷空气并手动盘车直到高压缸测点10MAA50CT011再降50K，中压缸测点10MAB50CT01再降40K是很有利的。
如果不采取上述措施，转子也可以完全停止，但是一旦需要提前重新启动必须注意振动情况。
冷却到上述规定的温度条件一般需要60小时左右
注意：
必须严格监视盘车转速。
一旦盘车转速异常降低，出于安全考虑，必须立即关闭整个电厂，同时必须破坏真空。
二、非计划停机——汽轮机在额定负荷下事故停机，主蒸汽和再热蒸处在额定温度下。
应遵循下面描述的过程：
1、汽封供汽或停汽的自然冷却过程
0－24小时：
汽轮机停机，关闭锅炉。
现在可以降低主蒸汽管路和再热蒸汽管路的压力，关闭旁路系统与汽封系统（降压的原因是：
汽机已经停机，而管道中还有压力，需要打开快冷法兰接口，这是汽轮机本身的安全要求而不是快冷的要求）。
打开位于主门与调门以及再热主门和再热调门之间的快冷接口。
在此自然冷却期间，安装快冷装置（接管和滤网），并维持盘车运行24个小时。
为了优化整个过程，在自然冷却期间的任何时候都可以关闭锅炉。
此过程可以使温度测点10MAA50CT011（高压内缸进汽口）冷却到约θHP=390℃，10MAB50CT011（中压缸进汽口）测点冷却到约θIP=340℃。
2、使用冷空气的快冷过程
>24小时：
关闭汽轮机外部以及阀门的疏水阀，汽轮机内部的疏水阀应保持打开。
必须打开高压旁路系统，关闭冷再热管道上的高排逆止阀。
主汽门与再热主汽门保持关闭状态，而必须打开主调门和再热调门。
为了避免高压端部汽封非正常的快速冷却，建议在启动真空泵前手动关闭汽封漏汽母管上的阀门。
仅仅通过高、中压的调阀来单独控制进入汽缸的空气量。
开启真空泵启动快冷装置，在快冷过程开始时，一个泵基本足够，但应核实。
真空度预计不会超过50％，在保证不超过允许的冷却速率的条件下逐渐打开调门。
进入汽缸的空气。
附件7给出了高压缸测温点10MAA50CT011在快冷装置启用期间的允许冷却速率为不超过7K/h。
在快冷启动期间应当关闭所有的调门来得到冷却速率。
如果冷却速率低于限制值，调阀可以打开大约2％，再次得到冷却速率。
一旦达到了限制值，必须关闭调阀和/或真空泵，如有必要可以打开真空破坏阀。
调阀保持在一定开度下使冷却速率不超过限制值。
在测点温度下降期间，调阀必须逐渐加大开度，通过增加进气量，降低各部件的温度。
中压内缸测温点10MAB50CT011的冷却速率不能超过10K/h。
附件8给出了冷却过程中允许冷却曲线。
在整个快冷过程中，实际的冷却速度不可能一直维持在最大的允许冷却速率下，当温度越接近需要达到的温度时即使两个真空泵全部开启，冷却速度也低于最大允许值。
快冷控制方案中应考虑此因素。
快冷过程的时间决于快冷时的初始温度（θHP和θIP）,不同初始温度对应的时间已经在体现在冷却曲线的上下端。
当实际值处于对应的限制曲线的下方（即冷却速率高于限制值）时，说明冷却速率的过快，这是不允许的；如果实际值处于对应的限制曲线的上方（即冷却速率低于限制值），说明冷却速率过慢，则曲线上方（右侧）的区域就与快冷有关，调整到正确的冷却速率导致时间上损失约为2小时。
考虑到这个因素，合理的快冷速率就应该在上下限两条线之间。
所以对温度测点的时时监测是很必要的。
盘车的停用取决于测点的温度，当达到下列温度时可以停用盘车：
高压缸：
内缸温度大约120℃，即转子平均温度低于100℃。
中压缸：
内缸温度大约80℃，即转子平均温度低于100℃。
转子的后续冷却过程
一旦盘车装置停止，就没必要再通入冷却空气。
理论达到规定的温度条件约需要85小时。
对于计划停机维修，至少可以提前24小时停止盘车：
高压缸：
内缸温度大约170℃，即转子平均温度低于150℃。
中压缸：
内缸温度大约120℃，即转子平均温度低于150℃。
转子的后续冷却过程
盘车装置停止之后，继续通入冷空气并手动盘车使高压缸测点10MAA50CT011再降50K，中压缸测点10MAB50CT01再降40K是很有利的。
如果不采取上述措施，转子也可以完全停止，但是一旦需要提前重新启动，必须注意转子的振动情况。
理论达到规定的温度条件约需要75小时。
注意：
必须严格监测盘车转速。
一旦转速异常降低，出于安全，必须立即关闭整个电厂，同时必须破坏真空。
5、总结
本说明书描述了两种情况的快冷方案，其中计划停机方案即情况一可以认为是标准方案。
快冷和自然冷却的时间比较。
盘车停止温度150℃100℃
自然冷却200小时260小时
第一种情况60小时70小时
第二种情况75小时85小时
除了需要监测冷却速率外，其他所有监测装置，例如TSE限定值、上下缸温度差限制等等，都必须在整个快冷过程种监测。
6、附件
附件1：
高压阀门快冷接口
空气入口
附件2：
中压阀门快冷接口
空气入口
附件3：
快冷设备
保温
附件4:
高压缸冷却空气流程
附件5：
中压缸冷却空气流程
附件6：
温度测点示意图
附件7:
高压缸允许的冷却速率
θHP
附件8：
中压缸允许的冷却速率
[h]
附件9：
快冷法兰、滤网要求
快冷接口法兰、接管（可有可无）、滤网、连接螺栓设计要求：
设计温度400℃
滤网网眼直径应小于1mm，建议选用“V”型滤网，如图所示。
滤网示意图：
主汽门、再热门快冷接口图：
升级会员 