论300MW汽轮机组快冷装置的应用

摘要：本文详细的论述了汽轮机快冷装置的原理，并着重的对快冷装置的冷却和冷却方法进行了系统的分析。

关键词：汽轮机 快冷装置 分析

随着我国电力工业的发展，城市居民的用电量也日益增大，这就使得电厂对大容量汽轮机组的需求越来越高，对汽轮机组运行中的经济性和安全性也提出了更高的要求。笔者从自身工作出发对300mw汽轮机组快冷装置的应用进行系统的分析的论述。

1.汽轮机快冷装置的原理 汽轮机组的快冷装置的作用主要是降低汽轮部件的温度。实际运行过程中由于汽轮机组频繁启动或机组工作负荷较大时蒸汽剧烈变化，引起汽轮机组部件温度过高，从而产生较大的热应力，这时就需要快冷装置为汽轮机降温。快冷装置主要是向汽轮机汽缸内导入适宜压力和冷却介质来进行降温的，这类强制性的冷却被称为快冷，而通过自然热交换的降温属于自然冷却，与快冷是有所区别的。近年来汽轮机汽缸的保温材料和保温工艺制作水平不断提高，由于大型的汽轮机组冷却速度较慢，依靠自然冷却来进行降温非常浪费时间，这就为快冷装置的应用提供了条件，通过快冷装置的运行可以节约很多时间，为汽轮机组的维护与故障检修提供了时间上的保障，快冷装置的介质主要是以空气或蒸汽为主要介质，要是以蒸汽来进行冷却，操作系统相对较为复杂，切安全系数没有保障。若采用空气进行冷却可以降底缸内温度，并且还可以确保设备的安全性，主要是空气与流过金属表面的温度减小了，当两者温差出现瞬间过大时，不至于引起金属表面产生急剧冷却，而产生过大的热应力。

2.快冷装置的冷却分析 以某电厂300mw汽轮机组为例，在采用蒸汽强制性冷却停机时与一般的停机数据进行对比，其主要的不同点是蒸汽的强制冷却时是在高负荷下进行的强制冷却，而在低负荷下汽轮机组需要更长的停留时间，在80mw时，机器由正常的停机参数6.75mpa调节至3.95mpa，以确保汽轮机组金属部件温度的平稳散热。在停机的正常滑状态，汽轮机组金属部件温度一般在400度左右，而采用快冷装置进行停机冷却，温度可达到300度以下。在汽轮机组负荷为80mw时，最低主蒸汽温度降低到320度，过热度70度，汽轮机不会产生进水的危险。在采用蒸汽制冷时，主要的关键因素是调控好蒸汽的压力，和温度下降的速度，如控制不当，会造成温度回升，上下缸的温度比例增大，使得强制冷却失败。压缩空气冷却进入汽轮机采用顺流方式，压缩空气在汽轮机内部流动与汽轮机工作时蒸汽的流动方向相同，汽缸冷却比较均匀。原有的金属温度测点可以利用，便于监视和控制冷却速度。

3.快冷装置的冷却方法 以某电厂300mw汽轮机组为例，快冷装置的冷却方法分为三种。首先是采用本机自身的蒸汽进行冷却，其冷却效果较为突出，主要是由于蒸汽的比热容大，对流过程中的放热过程较大，在冷却过程中导入大量的降温蒸汽进行快速制冷。在冷却时一定要按着技术指标进行控制：法兰沿宽度的逆温差，冷却时的降温速度，恒温过程中的负荷率，以及缸的负胀差。自身蒸汽降温的过程易受冷却汽量的限制，在降温后期，由于汽量的原因致使冷却的效果达不到要求，对于300mw汽轮机组要求降低到150度，而压力在5.0mpa—6.0mpa时温度超过300度以上，降温效果不理想。其次是采用相邻机组的低温蒸汽来进行冷却，冷却时机组的转速要在100-200r/min，进行逐步的降温，采用相邻机组蒸汽降温时要注意检查大轴的晃动幅度，高中压缸的金属温度，此类方法的利用率较低，只适合停机后的机组冷却。最后是采用的方法是空气冷却，也是最普遍和最常用的一种方法，主要是利用空气在汽轮机内部的通流部分热交换的过程进行冷却。利用空气冷却时其空气量及放热系数都远小于蒸汽，因此热冲击对汽轮机本身是没有危害的，利用空气冷却停机后的汽轮机比较安全。空气冷却有两种方式，首先是利用抽汽器抽出空气，建立一个真空，空气自然进入汽轮机，排向低压缸，通过主汽门前后的疏水管道排向凝汽器。此方法冷却， 在汽缸金属温度低于300--350度， 机组连续盘车状态下进行。其次是利用压缩空气并进行电加热把介质送入汽缸进行冷却，其优点主要是可以控制冷却空气的温度，并可以对汽缸内的各种温度状态进行调节冷却，但利用此种方式进行冷却需要进行管道改造和连接、购置专用装置、增加费用。该方式也可以采用顺流和逆流两种进气途径。顺流冷却空气自高温区引入，传热温差大，比逆流冷却有较大的热冲击危险。逆流冷却虽然进口传热温差小，但因不具备顺流冷却的均匀性优点及进气区无现成的金属温度监视测点，因此不便于及时监视及调节。通过理论和实践证明，认为顺流冷却比较方便，而汽缸的热冲击风险因空气已在阀门及导汽管中吸热，温度已升高，故只要控制得当是完全可以防止的。

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