汽轮机快冷新方式在实践中的成功应用

姚国杰 姚金成

摘要：我厂4号机组为哈尔滨汽轮机厂提供的NZK660-24.2-566/566型汽轮机，配套哈锅生产的HG-2110/25.4-HM15型锅炉。机组设计中未配备停机快冷系统。为了停机后尽快达到检修条件，决定在打闸停机后利用排汽装置中的负压将空气经锅炉顶棚管入口放空气阀、低温再热器入口集箱疏水阀吸入锅炉，利用锅炉余热将空气升温后再经主蒸汽管道、再热蒸汽管道吸入汽轮机高中压缸，对汽轮机缸体进行冷却。通过科学计算并控制各设备温降速率，达到了优于快冷装置的效果。

关键词：快冷;温降;冷却速率;缸温;壁温

1安全性分析

利用锅炉余热冷却汽轮机缸体的方法在实施中主要以控制汽轮机转子冷却速率为基准，在保证转子绝对安全的前提下实施。经国内电科院等科研单位对600MW级超临界汽轮机、1000MW级超超临界汽轮机转子冷却速率研究，基于ANSYS有限元方法计算高压内缸及高压转子温度场及热应力场研究结果表明，在7℃/h的冷却速率下，高压内缸及高压转子的热应力峰值远小于材料的屈服极限，对转子寿命的影响微乎其微。鉴于电科院的研究成果，我厂决定在4号机组停机过程中利用锅炉余热对汽轮机缸体进行冷却。

为确保绝对安全，在4号机组停机快冷中以锅炉受热面壁温温降速率不超过1℃/min，汽轮机转子温降不高于3.5℃/h为基准控制。

2新快冷方式实施方式

本次停机快冷以锅炉外空气为气源，通过排汽装置中建立起的负压将空气通过锅炉顶棚管入口放空气阀、低温再热器入口集箱疏水阀吸入锅炉，经锅炉余热加热后通过主汽阀、调节阀进入汽轮机。高压缸冷却空气经高排通风阀、缸体疏水阀至排汽装置，中压缸冷却空气经三段抽汽逆止阀前疏水阀、四段抽汽逆止阀前疏水阀、联通管、低压缸至排汽装置。温度变化由调门开度进行控制。

3冷却流程

4 新快冷方式实施过程

⑴ 自然冷却阶段

利用滑参数停机时应尽量将调节级金属温度降低（本次滑参数至316.4℃），打闸后盘车投入，在停机后24小时内（锅炉受热面烘干），保持轴封蒸汽投入，保持真空泵运行，维持排汽装置背压在50～60KPa 。

监视调节级后金属温度下降速率≤3.5℃/h。

⑵ 快速冷却阶段

锅炉受热面烘干结束后，即开始用热空气对汽轮机高中压部分进行冷却。

高压调节阀全开利用左右侧高压主汽阀进行手动调节，中压主汽阀全开，左右侧四台中压调节阀手动调节，注意高压和中压的左右侧阀门开度必须一致，以确保进入汽缸的气流均匀，调节进入高压缸和中压缸的空气流量，保证汽缸调节级后金属温度下降速率≤3.5℃/h。

高压缸冷却：开启炉侧顶棚管入口放空气阀，缓开高压主汽阀，缓开高排通风阀，打开缸体疏水阀，监视高压缸调节级后金属温度变化速率≤3.5℃/h ，上下缸温差≤35℃。监视锅炉侧低温过热器入口、出口、屏式过热器出口、高温过热器入口、出口及各管壁温的下降速率≤1℃/min。

中压缸冷却：在高压缸冷却同时进行中压缸冷却。开启炉侧低温再热器入口集箱疏水阀，打开三段抽汽、四段抽汽逆止门前疏水阀，同时缓开四台中压调节阀，以高中压外缸上下半金属温度（中排处）和中压排汽温度做为中压转子的温度监视点，保持温降速率≤3.5℃/h 。监视炉侧低温再热器出口、末级再热器入口、出口温度及低温再热器、末级再热器壁温的下降速率≤1℃/min 。

⑶ 快冷结束阶段

当高压缸调节级后金属温度<150℃时（本次检查盘车），快冷工作结束，破坏真空，恢复各阀门原始状态。快冷结束后应对高压缸调节级后金属温度观察四小时，无异常后汽轮机盘车装置停运转入检修阶段。

5新式快冷方式中的参数控制

⑴ 轴封蒸汽温度控制

自然冷却阶段和快速冷却初期，高中压轴封供汽温度低于高中压缸外壁金属温度（高压侧）60～80℃。

快速冷却后期可以停止轴封系统运行，在停运轴封系统前将排汽装置背压维持在60KPa，各部位温降无异常后，排汽装置背压可以正常调节。

⑵排汽装置背压控制

排汽装置背压是控制进入汽缸的空气流量的手段，可以根据温降速率进行调整，调整范围：35～60KPa。

⑶进入汽轮机的冷却空气温度控制

空气经锅炉余热加热后进入汽轮机高中压缸，高压缸进气温度控制以调节级后蒸汽温度与调节级后金属温度差为监视点，两点温度差≤56℃。

⑷转子冷却速率监视

转子冷却速率监视点以高压缸调节级后金属温度、高中压外缸上下半金屬温度（中排处）和中压排汽温度做为温度下降速率的监视点，下降速率≤3.5℃/h 。

⑸上下汽缸温差监视

上下汽缸温差≤35℃。

⑹其他监视参数

停机冷却阶段还需对转子偏心、高低压胀差、主汽阀内外壁温差、盘车电流等项进行监视，如其中某项参数超过规定值，则立即停止快冷工作。

6实施效果

汽机滑参数打闸，调节级金属温度316.4℃，24小时后（锅炉受热面烘干后）投入利用锅炉余热进行汽缸缸体的快冷方式，至调节级金属温度<150℃（本次检查盘车），快冷结束。自机组打闸至具备盘车停运条件仅历时4天16小时27分钟，与3号机组A修从机组打闸至盘车具备停运条件相比（7天21小时40分钟）节约时间3天5小时13分钟。由于各监视部位参数安全裕量充裕，机组快冷期间各项参数均未出现异常情况。

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