（重庆三峰百果园环保发电有限公司 重庆 404100）
摘要：介绍并分析了某电厂660MW超超临界汽轮机快冷装置投用操作及冷却效果，与自然冷却进行了比较，并提出了快冷系统投入的风险及控制措施，可为同类型机组快冷装置投入提供参考。
关键词：超超临界；汽轮机；快冷装置；控制措施
1概述
某发电公司2×660MW机组汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机(型号：N660-25/600/600)。汽轮机的高排蒸汽从高压缸排出后，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直接进入低压缸。高压缸设有通向凝汽器的高排通风系统；如果高排通风系统开启，则高排逆止阀关闭，这就意味着高、中压缸的快冷系统可单独带真空泵运行。
为了能尽早对汽轮机进行检查，必须减少冷却过程的时间以提高汽轮机的可用性，所以很有必要投用快冷系统使冷却过程的时间尽量缩短。整个冷却过程必须考虑到机
组的轴向与径向间隙，还必须要考虑到机组各部件之间的最大允许温差，避免对汽轮机造成任何损伤。
2快冷系统介绍
2.1快冷装置
“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，其作用是尽可能快地使汽轮机冷却以便尽早停用盘车，缩短汽轮机冷却时间。快冷的投用有效地提高了机组的可用性。我厂快冷装置如图一。
图一 快冷装置
为了保证冷却的效果，很有必要投用真空泵使外界空气通过高压主汽门后、调节汽门前的快冷接口和中压主汽门后、调节汽门前的快冷接口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必须在快冷接口处安装滤网装置。整个快冷系统的设计和过程必须保证可以同时冷却所有的高温部件，例如调节汽门、转子、内缸、外缸等。
图二 高压缸快冷空气流向
高压缸的结构设计决定了高压内、外缸夹层之间为高压第五级后的蒸汽（根据各个项目的差异，夹层蒸汽参数可能略有差别），因此在稳态的情况下高压内、外缸的整体的平均温度会比高压转子的平均温度高、因此在冷却过程中，高压转子会比高压内、外缸冷却得快，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）上下半测量的温度低、这种情况对TSE（汽轮机应力分析）在高压缸进汽区域的测点同样适用。由于高压内、外缸之间的辐射，因此高压外缸对冷却速率的影响是很显著的。
图三 中压缸快冷空气流向
中压缸的结构设计决定了中压内缸外表面包围在中压排汽中，因此在稳态情况下中压内缸的平均温度会比中压转子的平均温度低，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。因此在冷却过程中，由于内缸的内、外表面都有冷空气通过，所以可以认为中压内缸会比转子冷却得快.因此，在快冷过程末期，模拟的转子温度会比外缸上、下半测量的温度高.这种情况对TSE（汽轮机应力分析）在中压缸进汽区域的测点同样适用。可以忽略中压外缸对冷却速率的影响。
2.2快冷投入条件
2.2.1当高压缸转子TAX温度<300℃时，中压缸转子TAX温度<290℃时，可以允许投用汽轮机快冷系统。
2.2.2检查主机油系统、密封油系统及盘车运行正常。投入循环水系统、开式水系统、闭冷水系统，确认系统正常。真空泵备用。
2.2.3按汽轮机快冷装置阀门操作卡准备阀门状态，开启高排逆止门前疏水门。关闭高排通风阀。
2.3盘车停运条件
2.3.1快冷过程中，高压转子的冷却速度比高压内、外缸快，在一定时间内，高压外缸温度高于转子温度的情况是存在的。因此，与自然冷却相比较，快冷的盘车停止时间需要重新定义：高压内缸温度约120℃，即可以认为高压转子温度低于100℃。
2.3.2快冷过程中，中压内缸的冷却速度比转子快。中压内缸温度低于转子的温度在一定时间内是存在的。因此，与自然冷却相比较，快冷的盘车停止时间需要重新定义：中压内缸温度约80℃，即可以认为中压转子温度低于100℃。
2.4快冷和自然冷却的时间比较
表1 快冷和自然冷却的时间比较
上汽660MW超超临界汽轮机的高温部件包括高压缸与中压缸，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、中压缸的转子通过联轴器相互连接，所以高压缸的冷却速度决定着整个汽轮机冷却的进程。
3应用分析
3.1快冷投入操作
3.1.1完成快冷系统投入前阀门检查。
3.1.2在汽机疏水画面中关闭左右侧高压调门前疏水门、左右侧中压调门前疏水门、中压调门后疏水门、高压缸夹层疏水门、轴封母管疏水门。
3.1.3在汽机疏水画面中开启高排逆止门前疏水门。
3.1.4手动关闭轴封供汽调门和溢流调门。
3.1.5执行快冷程序，停留在第7步；关闭高排通风阀。
3.1.6将所有高、中压调门开度阀位限制设为0％。
3.1.7启动一台真空泵。使用真空泵入口门电动门控制凝汽器压力在96-97kPa。
3.1.8根据高中压缸温下降速度开启高中压调门，每次开启量＜1%。
3.1.9随着汽轮机转子温降速度的降低，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，首先逐渐采取开打调门增加汽轮机进冷空气流量，保持降温速度。
3.1.10汽轮机进冷空气流量增至最大，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，再逐渐开大真空泵入口门，保持降温速度。
3.1.11第一台真空泵入口门全开，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，再逐渐开大高中压调门（此期间开启高排通风阀，使用调门控制温降速度），保持降温速度。
3.1.12高中压调门开度超过15%，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，增开第二台真空泵，再逐渐开大真空泵入口门，保持降温速度。
3.1.13检查所有温度裕量>0℃（即为转子应力计算正常）。高、中压上下缸温差<±50℃。
3.1.14停用快冷系统条件高压缸转子温度<100℃，所有高压缸温<120℃；中压缸、中压转子温度<100℃。
3.1.15关闭汽轮机高、中压调门。
3.1.16停用真空泵，开启破坏真空门，真空至零，关闭破坏真空门。
3.2温降速度控制方法
3.2.1高压缸内壁90%温度300℃（两个测温点同时满足）以下开始投入快冷。
3.2.2快冷投入过程运行人员注意监盘，当转子温度在200℃以上降温速率控制在3-4℃/h，转子温度在200℃以下降温速率控制在5-6℃/h；发现降温速率超过7℃/h，或者发现转速下降2-3r/min，立即降低抽气量，必要时破坏真空。
3.2.3将高压调门阀位限制设定为-5%。
3.2.4真空控制在98kPa。
3.2.5根据高压缸温下降速度开启高压调门，每次开启量＜1%。
3.2.6随着汽轮机转子温降速度的降低，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，首先逐渐采取开打调门增加汽轮机进冷空气流量，保持降温速度。
3.2.7汽轮机进冷空气流量增至最大，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，再逐渐开大真空泵入口门（开打真空泵入口门前先适当关小高调门，凝汽器压力稳定后再开打高调门），开大真空入口门幅度要小，每次＜1kPa。保持降温速度。
3.2.8第一台真空泵入口门全开，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，再逐渐开大高压调门（此期间开启高排通风阀，使用调门控制温降速度），保持降温速度。
3.2.9高压调门开度超过15%，汽轮机转子温降速度降低至相应控制温度的下限，增开第二台真空泵，再逐渐开大真空泵入口门，保持降温速度。
3.3自然冷却与快冷效果比较
3.3.1高压缸、高压转子冷却效果比较
自然冷却方式下，228小时后高压缸缸温、高压转子温度均为124℃，见图四。
图四 高压缸、高压转子自然冷却
快冷投入时，52小时后，高压缸缸温、高压转子温度分别降至85.7℃、86.7℃，见图五。
图五 高压缸、高压转子快冷
3.3.2中压缸、中压转子冷却效果比较
自然冷却方式下，138小时后中压缸内缸、中压转子温度降至100℃以下，见图六。
图六 中压缸、中压转子自然冷却
快冷方式下，约52小时后，中压缸内缸、中压转子温度降至100℃以下，见图7。
通过对比分析，投入快冷比自然冷却提前176个小时（7.3天）停运盘车，为汽轮机检修争取了充裕的时间。
3.4风险控制措施
3.4.1运行人员监盘，降温速率控制在0.3℃/5分钟。发现降温速率超标，或者发现转速下降2-3r/min，立即降低抽气量，必要时破坏真空。
3.4.2快冷分两个阶段操作，第一阶段投入高压缸快冷，待高压缸温度降到200度后一并投入中压缸快冷。高压缸快冷以高排逆止门前疏水门为通路，暂不开启高排通风阀。
图七 中压缸、中压转子快冷
3.4.3快冷初次投入，开一台真空泵控制入口阀门开度50%，观察温度降速情况，再逐渐到全开。严格控制高调门开度为1%，观察30分钟以检查抽气量是否匹配，在考虑是否增加调阀开度，每次阀门调整开度不大于1%。
3.4.4开始抽真空前做好人工盘车的准备。一旦转子卡住，按两米加长杆和两人力为准人工盘查，如不能盘动，则闷缸处理。
3.4.5主机轴封周围清理干净，防止杂物进入汽封。
3.4.6汽轮机膨胀加装千分表，观察汽缸收缩情况。
3.4.7250℃到200℃时容易卡涩，降温速度要降低。
3.4.8两个高压调门开度必须保持一致，两个中压调门开度必须保持一致。
3.4.9如果高压转子TM温度与高压外缸50％温度的差值>80℃，暂停快冷系统运行（停用真空泵）。
3.4.10汽轮机上下缸温差超过±35℃检查疏水门是否严密，超过±50℃停止冷却。
4结语
由于检修需要，港电公司2*660MW汽轮机已多次使用快冷装置，已经形成了较为完善的投入操作票、降温操作方法、风险控制措施，规范了汽轮机不同的转子温度区间对应的温降速度。快冷系统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。从投入情况及冷却效果分析，上汽660MW超超临界汽轮机快冷装置能够实现停机快速冷却降温，达到提前停运盘车条件，为检修争取充裕的时间，提高了汽轮机组可用性。
参考文献
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论文作者:唐春飞,胡小波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/21
标签：转子论文; 汽轮机论文; 高压论文; 调门论文; 中压论文; 温度论文; 疏水论文; 《电力设备》2018年第23期论文;