125MW机组滑停过程中汽缸冷却汽源的选择与应用探讨

作者：吕书华 彭枝援 南方

欢迎访问e展厅 展厅 1 发电站设备展厅 电力锅炉, 汽轮机, 水轮机, 燃气轮机, 核电设备... 摘要：针对汽轮机在滑参数停机时需冷却汽缸及法兰的问题，提出有效、快捷的冷却方法，以缩短检修工期和提高机组利用率．在机组滑停时，介绍了几种常见的冷却汽缸的汽源，并提出了新的冷却汽源及使用方法． 关键词：滑参数停机；冷却汽源；选择；探讨 现代高参数大容量机组汽缸外部都具有绝热性能良好的保温层，这对加强汽缸保温减少散热损失效果十分显著，但在检修停机后自然冷却过程中，由于汽缸散热条件较差、蓄热量大、汽缸壁温下降慢，需要很长的冷却时间．随着电力技术的发展，自动化水平的提高，我国大型机组大都配置了功能强大的分散控制系统（DCS）和数字电液控制系统（DEH），并且使用状况都非常好，在DEH给定值（即负荷、汽温、汽压）指令下都能均匀地调节汽温、汽压及机组出力．因此，现在很多电厂在大小修前都采用滑参数停机来降低汽缸温度水平，使汽缸温度降到150℃以下，以便及时开工检修，缩短检修工期．但是，在滑参数停机过程中，汽缸夹层冷却汽源如果选择不当，就达不到理想效果，严重时会使汽缸金属壁温受到热冲击产生裂纹．现在滑参数停机，已经普遍应用于大容量汽轮机组． 焦作爱依斯万方电力公司一期工程安装了两台125MW发电机组，已分别于1997年8月和1998年7月投入商业运行．汽轮机型号N125－13．24／535／535，属超高压一次中间再热双缸双排汽凝汽式汽轮机，1＃机组已于1998年11月28日进行第一次滑参数停机． 1滑参数停机时汽缸冷却汽源的选择与分析 在滑参数停机过程中合理选择汽缸冷却汽源非常重要，如果选择不合理，就会影响机组的顺利滑停，甚至会危及机组的安全．因此，在滑停前必须对汽缸冷却汽源进行分析与选择，根据滑停时的汽缸温度选择最佳冷却汽源，以减少对汽缸的热冲击，延长汽轮机的使用寿命． 当滑参数停机时，在调速汽门全开的情况下，机组负荷随锅炉蒸汽参数的降低而减少，汽缸温度也相应下降，由于蒸汽对转子的放热系数大于蒸汽对汽缸的放热系数，所以在机组滑停过程中转子的收缩率大于汽缸的收缩率，如果不及时投入汽缸夹层及法兰冷却汽源，就会出现负胀差而影响机组的正常滑停，严重时会使汽缸变形发生动静摩擦．一般情况下汽缸的冷却汽源有3种： 1从除氧器来的汽平衡其汽源温度150℃，压力0．6MPa左右； 2厂用蒸汽母管其汽源温度300℃，压力0．6MPa； 3新蒸汽． 当滑参数停机时，前两者温度较低，后者温度较高，所以在滑参数停机时如果选择这3种汽源，就必须混合使用．但是混合使用时的温度、压力较难控制，并且调整较频繁．如果加热联箱压力高于除氧器压力或者高于厂用蒸汽母管压力，蒸汽就容易返回到除氧器，或者返回到厂用蒸汽母管，严重时会使除氧器或者厂用蒸汽母管超压．汽加热联箱温度一旦调整不当就会对汽缸产生热冲击，甚至使高中压差胀超过允许值，使滑参数停机被迫停止．因此，上述3种汽源并不是最理想的冷却汽源． 由于125MW机组高中压汽缸为双层缸结构，且高中压缸进汽短管为双层结构．因此，考虑利用高压内外缸夹层汽源来冷却汽缸和法兰． 2第1段抽汽冷却汽缸和法兰的可行性分析 国产125MW汽轮机组，高压缸1～6级，中压缸9～14级采用双层缸结构，第1段抽汽在第6级后，第3段抽汽在第14级后．所以在任何工况下第1段抽汽压力都高于第3段抽汽压力．额定负荷时第1段抽汽压力为3．688MPa，温度为388℃；第3段抽汽温度为418℃，压力为0．751MPa．第1段抽汽温度与高中压外缸内壁和高中压内缸外壁温差始终在70℃以内．在滑参数停机时，随着蒸汽参数的降低，机组负荷也在下降，汽缸壁温及第1段抽汽的压力、温度也随之下降．因此，在滑参数停机过程中第1段抽汽压力、温度不需要调节，就可以满足汽缸冷却．在低负荷时，为了使锅炉燃烧稳定，更好地控制好主、再热汽温，机侧可以投入旁路系统，以满足锅炉需要．利用第1段抽汽通过高压汽缸夹层，逆向流动至汽缸夹层加热联箱，再分别进入中压缸夹层和法兰加热联箱，通过法兰加热联箱再进入高中压法兰进行冷却．汽源冷却流程见图1。 3第1段抽汽冷却汽缸的实际应用和试验结果及分析 由上述分析可知利用第1段抽汽来冷却汽缸是可行的，我公司1＃和2＃机组分别于1998年11月28日、1999年10月9日的滑参数停机过程中，就成功地利用第1段抽汽来冷却汽缸，从而顺利地完成了1＃机组和2＃机组的滑参数停机．1＃机组滑参数停机数据见表1；2＃机组滑参数停机数据见表2． 由表1和表2可知，在滑参数停机过程中采用高压缸第1段抽汽来冷却高中压缸及其法兰，温降速率均可控制在1．5℃／min，高中压缸壁温差可以控制在50℃以内，法兰壁温差可控制在30℃以内，完全符合汽轮机厂家的规定．高中压胀差也在规定范围之内，并且汽缸温度可以降到150℃以下．在机组大小修时采用此方法操作方便且安全可靠，可减少运行人员的劳动强度，是一种行之有效的方法．此后，我公司1＃和2＃机组在大小修中均采用这种方法，1＃机组在2003年3月份滑参数停机后的大修期间，请技术监督局对高中压汽缸及法兰进行红外线及超声波探伤检查，均未发现有裂纹，这说明在滑参数停机过程中，利用第1段抽汽来冷却汽缸和法兰是切实可行的． 200MW机组及300MW机组在滑参数停机时同样可以采用此法．200MW汽轮机高压缸为双层缸，中压缸为单层缸，在滑停时中压缸不用冷却汽源，高压缸可以利用汽缸夹层汽源，逆向流至夹层加热联箱和法兰加热联箱，然后进入法兰平面对法兰进行冷却．300MW汽轮机与125MW汽轮机的高中压缸结构相同，同样可采用第1段抽汽来冷却高中压缸，蒸汽流程图及操作方法与125MW机组类似． 一般情况下滑参数停机需要7h左右，如果采用其他蒸汽作为汽缸法兰的冷却汽源，在滑参数停机时只能使汽缸温度降低到一定水平，一般降到300℃左右，停机后温度还会回升，这时若使缸壁温自然冷却到150℃，通常需要4～5天时间，（冷却时间与机组容量、参数、保温情况及环境温度有关．）这与检修工期产生矛盾，使机组的可用率降低．如果使用汽轮机快速冷却装置进行冷却，由于快速冷却装置投运次数少，不便于运行人员熟悉系统及操作，且涉及系统多，若操作不当，轻则机组冷却效果不好，重则造成动静部分发生摩擦，甚至造成大轴弯曲等严重后果．此外，在使用快冷装置时，由于加热系统操作复杂，加上压缩空气压力的稳定性等方面的原因会影响进入汽缸的空气量及空气温度，从而影响汽缸的冷却效果． 4结束语 在机组大小修前采用滑参数停机，能有效、快捷地冷却汽缸，这对缩短检修工期、提高机组利用率具有显著效果，因此被广泛应用．通过对汽缸及法兰冷却汽源的合理选择，滑参数停机的效果就更加理想，但是在滑参数停机过程中，对锅炉的燃烧调整更为严格，因而对滑参数的研究就显得尤为必要． 参考文献 ［1］山西省电力工业局．汽轮机设备运行［M］．北京：中国电力出版社，1997．161～170． ［2］山西省电力工业局．汽轮机设备运行技术［M］．北京：水利电力出版社，1984．265～270． ［3］徐贞禧，张正海，焦建清，等．大型汽轮机停机强制通风逆流快速冷却技术的应用［J］．中国电力，1994，27（4）：9～13．(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/13/2008)