汽轮机快速冷却装置(转载--额定参数停机VS滑参数停机VS紧急停机有什么不同？区分？)

Posted 2023-05-31

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汽轮机快速冷却装置(转载--额定参数停机VS滑参数停机VS紧急停机有什么不同？区分？)

来源：热电圈

一、额定参数停机

发电机组参加电力系统调峰或因设备系统出现一些小缺陷而只需短时间停运时，要求炉、机金属部件保持适当的温度水平，以便利用蓄热缩短再次启动时间，加快热态启动速度，提高其经济性。针对这种情况，一般可采用额定参数停机的方法。它采用关小调节汽阀逐渐减负荷的方法停机，而保持主汽阀前的蒸汽参数不变。由于关小调节汽阀仅使流量减少，不会使汽缸金属温度有大幅度的下降，因此，能较快速地减负荷。大多数汽轮机都可在30min内均匀减负荷停机，不会产生过大的热应力。

额定参数停机步骤大致如下：

在LDC控制下或DEH控制方式中，合理选择降负荷方式，使机组所带的有功负荷相应下降，其有功减负荷率应控制在每分钟降1％额定负荷的范围内。逐步降低油泵、发电机、锅炉等设备或系统的负荷量和工作情况。

在减负荷过程中，应注意调整轴封供汽，以减少胀差和保持真空。减负荷速度应满足汽轮机金属温度下降速度不超过1～1.5℃/min的要求。为使汽缸和转子的热应力、热变形及胀差都在允许的范围内，每当减去一定负荷后，要停留一段时间，使转子和汽缸温度均匀地下降，减少各部件间的温差。在减负荷时，汽轮机内部蒸汽流量减少，机组内部逐渐冷却，使汽缸和法兰内壁产生热拉应力，且缸内蒸汽压力也将在内壁造成附加拉应力，使总的拉应力变大。实际运行经验表明，在急促减去机组全部负荷后迅速停机时汽缸和转子并未很快冷却，也没有发现汽缸和法兰间出现很大温差，但在减去部分负荷后，若使机组维持较低负荷运行或维持空负荷运行，将产生过大热应力，这是十分危险的。此外对于汽缸和法兰厚度、宽度较大的机组，在减负荷过程中，其转子收缩快，汽缸收缩滞后，因而使机组负胀差过大，这也是应注意的问题。

解列后调整抽汽和非调整抽汽管道上逆止阀应自动关闭，这时应密切注意汽轮机的转速变化，防止超速。最后，将自动主汽阀关小，以减轻打闸时对自动主汽阀阀芯落座的冲击。然后手打危急保安器，检查自动主汽阀和调速汽阀，使之处于关闭位置。

打闸断汽后，转子惰走，转速逐渐降至零。随着转速的下降，汽轮机高压部分因转子比汽缸收缩得快而出现负胀差，而中、低压部分则由于转子泊桑效应和鼓风摩擦而出现正胀差。所谓泊桑效应是指转子高速旋转时，叶片、叶轮都产生巨大的离心力并作用在转子上。该离心力与转速的平方成正比。当转速下降时，离心力减小，作用在转子上的径向力减小，从而使转子直径变小，而沿转子轴向增长，在相对膨胀指示上就是正值增大。鼓风摩擦是由于停止进汽后，汽轮机内部的蒸汽积聚使摩擦热量增大，这些热量也会使转子沿轴向增长。所以，在打闸前要注意监视各部分的胀差，把降速过程中各部分的胀差的可能变化量考虑进去。若打闸前低压胀差比较大，则应采取措施（如适当降低真空），以避免打闸后出现动静间隙消失，导致摩擦事故。

汽轮机的惰走曲线

自发电机从电网中解列、去掉励磁、自动汽阀和调速汽阀关闭，到转子完全静止的一段时间，称为汽轮机的惰走时间。新机组投运一段时间，待各部件工作正常后即可在停机时测绘汽轮机转子转速降低与时间的关系曲线，此曲线称为该机组的标准惰走曲线如图8-8所示。绘制这条曲线的条件是在停机过程中，凝汽器真空以一定速度降低或者凝汽器真空一定。

惰走曲线可分三个阶段：第一阶段转速下降较快；第二阶段转平坦；第三阶段转速急剧下降。这是因为打闸后，转速在3000～1500r/min之间，转速相对较高，鼓风摩擦损失的能量很大（其与转速三次方成正比），所以转速降低的较快。在转速较低阶段，即在500r/min 以上时，转子的能量主要消耗在调速器、主油泵及轴承等的摩擦阻力上。与高速情况下鼓风摩擦的损失相比，这些机械损耗要少得多，且随转速降低更趋减少。故这时转子转速下降极为缓慢，转子惰走的大部分时间被这个阶段占据，使汽缸、转子均匀缓慢收缩，此后为转子即将静止的阶段。由于油膜的破坏，轴承处的摩擦阻力迅速增大，转速急剧下降，很快达到静止状态。

每次停机都应记录转子惰走的时间，检查惰走情况，绘制惰走曲线，然后与该机组的标准惰走曲线相比较，从中可发现机组惰走时的问题。若惰走时间明显减少，可能是轴承或机组的其它动静部件有轴向或径向摩擦；若惰走时间明显增加，则说明可能是汽轮机主蒸汽管道上闸门不严或抽汽管道逆止阀不严密，致使少量的有压力的蒸汽从抽汽管倒入汽轮机。若发生前种状况，应立即破坏真空，减少惰走时间，不允许投入盘车，可定期翻转转子，以防大轴弯曲；若发生后种状况，则应待停机后及时处理有关阀门漏汽。在正常的停机惰走过程中，不应破坏真空，而应采用调整抽汽器的方法降低真空，当转速到零时真空也对应到零，再停止轴封供汽。这样可减少末几级叶片的鼓风摩擦损失所产生的热量，有利于限制停机过程中排汽温度的升高，同时也利于汽缸内部积水的排出，减少停机对汽缸金属的腐蚀。轴封供汽的停止不要过早或过迟，过早会使冷空气自轴封端进入汽缸，轴封段急剧冷却，造成转子变形，甚至发生动静部分摩擦；过迟会使上下缸温差加大，引起汽缸变形和转子的热弯曲。同时，应控制轴封供汽量不宜过大，以避免汽缸压力过高，引起排汽室大气安全阀动作。

转子惰走时，要及时调整双水内冷发电机的水压，并调整氢冷发电机的密封油压，因为在转速下降的过程中，氢冷发电机的轴端密封油压将升高，如不及时调整，会损坏密封结构部件，并使密封油漏入发电机内。转子静止后，应立即投入连续盘车，当汽缸金属温度降至250℃以下时，转为定期盘车，直到调节级金属温度降至150℃以下为止。不过一般尚未到此温度，设备和系统的缺陷已消除，机组又可能重新进行启动。

二、滑参数停机

正常停机如果是以检修为目的，希望机组尽快冷却下来，则可选用滑参数停机方式，即停机过程中在调节汽阀保持全开的情况下，汽轮机负荷或转速随锅炉蒸汽参数的降低而下降，炉、机的金属温度也相应下降，直至机组完全停运。

（一）滑参数停机的主要优点

（1）金属冷却均匀。

滑参数停机时，由于汽轮机调速汽阀全开，所以汽轮机进汽比较均匀。随着负荷降低，蒸汽参数也逐渐降低，蒸汽容积流量可维持不变，使机炉金属能得到均匀冷却。

（2）减少停机过程中的热量和汽水损失，充分利用锅炉余热发电。

在滑停过程中，参数逐步降低的蒸汽可用于发电，锅炉几乎不需要向空排汽，因此可减少停机过程中的热量和工质损失。另外，随着蒸汽管道金属的蓄热量的释放，可加热工质、用于发电，即使锅炉灭火后，这一过程仍在进行。

（3）缩短汽轮机揭缸时间。

由于汽轮机的冷却均匀，热应力和热变形较小，因此可以加快金属温降，缩短冷却时间，使金属温度降到较低水平，有利于检修人员尽快揭缸检修，缩短工期。

（4）对汽轮机喷嘴和叶片上的盐垢有清洗作用。

由于滑参数停机有很多优点，所以单元机组在正常情况下多采用滑参数停机。

（二）滑参数停机的关键问题及滑停方式的选择

在整个滑参数停机的过程中，锅炉负荷及蒸汽参数的降低是按汽轮机的要求进行的。而主蒸汽及再热蒸汽温度的下降速度是汽轮机各受热部件能否均匀冷却的先决条件，也是滑参数停机成败的关键。若温降太快，会使汽轮机胀差出现不允许的负值，或者造成汽轮机进冷汽带水，以致滑到中途就会被迫紧急停机。同时，温降太快会引起汽缸、转子、汽包等受热部件产生过大的热应力、热变形，次数越多越易使这些部件造成疲劳损伤。因此，要求温降率不超过规定值。一般规定主蒸汽温降速度为1～1.5℃/min，再热蒸汽温降速度小于2℃/min 。调节级汽室的汽温比该处金属温度低20～50℃为宜，蒸汽仍应保持接近50℃的过热度，最后阶段的过热度不低于30℃。由于滑参数停机时蒸汽参数降低速度应小于滑参数启动时蒸汽参数的上升速度，所以停机时间应适当长一些。

根据停机目的不同，对停机后金属温度水平有不同的要求，据此可选择不同的停机方式。例如，为消除某些缺陷或根据电网需要而短期停机，则可按滑参数方法减负荷，一般是保持调节汽阀基本全开，主汽降压不降温，使负荷逐渐下降。由汽轮机变工况理论分析可知，对于非调整抽汽凝汽式汽轮机，当凝汽器真空不变时，随着主汽压力的降低蒸汽流量、机组功率（负荷）、各非调节级级前压力、汽温都随之自行下降，汽轮机受到均匀冷却，金属温度随之下降，当调节级汽缸金属温度降至400℃左右时，快速减负荷停机。这样，在消除缺陷后或电网再次要求启动时，机炉的金属温度水平较高，有利于热态启动，可缩短启动时间。再次启动时，由于这种方法的温度变化较小，即使温升率较大，热应力也不会超过允许值。

若单元机组需大修或汽轮机需揭缸检查，则应按滑参数停机过程将负荷一直降至零，然后打闸停机。常用的滑参数停机方法可将汽缸金属温度降至250℃左右。若当负荷滑降至零并解列后，仍依靠锅炉余汽滑降转速至零，则可使汽缸温降到150℃左右，宜于提前揭缸。但这种方法并未得到推广，因为后阶段汽温已无法控制，有可能引起汽轮机的水冲击。

（三）常用的滑参数停运方法

停机前，除做好与额定参数停机相似的准备工作外，还应将除氧器、轴封供汽汽源切换到备用汽源上，对法兰螺栓加热装置的管道应送汽暖管。

带额定负荷的机组在额定蒸汽参数下先减去15～20％额定负荷，随着参数降至正常允许值的下限，锅炉进一步减弱燃烧，让蒸汽参数滑降，调节阀门逐渐开大，并使机组在此条件下运行一段时间。当金属温度降低，部件金属温差减少后，再按滑参数停机曲线的要求逐渐减弱燃烧，滑降蒸汽参数和机组负荷。国产引进型300MW机组滑参数停机过程降负荷过程如下：先保持主汽温度不变，逐渐降低主汽压，在DEH中使调节阀门全开，然后按规定的滑降速度降温。由于再热汽温下降滞后于主汽温的下降，所以应待再热汽温下降后，再进行下一阶段的降压降温。伴随每一阶段的降压降温，金属部件因受到蒸汽冷却，其温度会逐渐下降，每一阶段温差减小后，再继续滑降蒸汽参数，当降到较低负荷时，蒸汽参数也相应滑降至较低水平。

在整个减负荷的过程中，应注意监视下列参数：主蒸汽和再热蒸汽压力、温度，轴振动，胀差，上、下缸温差以及汽缸内外壁温差，并注意各水室水位应正常，轴封汽源倒为辅汽供给。

将负荷、蒸汽参数滑降到足够低时，锅炉再灭火，这是出于安全和经济两方面的考虑。如果在锅炉灭火时负荷仍较高，则一经灭火，汽压及饱和温度将迅速下降，另外负荷高，要求的补充水也多，这就使汽包上下壁温差增大，不安全。如滑降到很低负荷再灭火，必然要延长滑停时间，但这样可充分利用锅炉余热。锅炉释放余热是相当缓慢的，如滑降时间短，汽轮机主汽阀关闭过早，大量余热将得不到利用。停机后汽压回升。回升值越大，表明锅炉余热利用得越不充分，汽压回升值超过规定时，势必要排汽，更不经济。

滑参数停机比额定参数停机更容易出现负胀差，所以要正确使用法兰螺栓加热装置。当主汽温度低于法兰内壁金属温度时就可投入法兰螺栓加热装置。汽源可以是滑降的主蒸汽，也可同时使用低温汽源，使加热联箱内的汽温保持低于金属温度20～50℃。加热装置可以一直使用至汽轮机打闸，但在转速为500r/min之前必须停用。滑参数停机过程中严禁做汽轮机超速试验，以防蒸汽带水引起汽轮机水冲击。

在蒸汽参数和负荷滑降的过程中，锅炉掌握着主动权，但锅炉必须根据滑停需要，充分考虑机组设备的安全（尤其是应考虑汽轮机金属部件的温降速度不能太大的要求），兼顾快速性和经济性，采取有效手段，控制蒸汽参数的滑降。控制蒸汽参数滑降的主要手段是进行燃烧调整。煤粉炉在减弱燃烧时，应适时投入油枪，以防灭火过早，同时要注意维持燃烧的稳定性。在锅炉灭火时，要及时停用减温水，以防汽温骤降，汽包炉还应注意保持汽包水位。

中间再热机组要合理使用汽轮机旁路系统，将多余的蒸汽排入凝汽器。注意保证高、中压缸进汽的均匀性，防止汽轮机无汽运行。在条件许可的情况下，高、低压加热器和除氧器均可随主机进行滑降停运，这样对提高机组热效率、减少汽损失、加强汽缸疏水以及降低温差均有好处。

三、紧急停机

除了上述正常停机之外，发电机组在运行中若出现异常情况或发生严重事故时，还应采取紧急措施进行停机。由于单元制发电机组炉、机、电联系紧密，且具有联锁保护，其中任一环节出现严重事故或故障，都将影响整个发电机组的运行，甚至导致发电机组停运以保护设备的安全。

（一）造成紧急停机的因素

紧急停机又称事故停机，是指在发电机组出现严重异常的情况下，采取任何措施均不能排除，若发电机组继续运行，将会带来严重后果的停机。造成紧急停机的因素有以下几个方面。

（1）主燃料切断（MFT）保护动作。

它是针对一些危及整个发电机组安全运行的事故所采取的主燃料切断的保护措施，即锅炉主保护。例如，若发生引（送）风机全部跳闸、主汽压力超过危险界限、锅炉强制循环泵跳闸、水位极高或极低超极限值、炉膛负压异常高、锅炉熄灭、再热蒸汽中断等情况时，由于运行人员来不及调整，因此锅炉的燃烧保护系统将切断所有喷燃器的全部燃料。汽轮机组由于某种原因，如凝汽器真空低、汽轮机发生水击、油系统发生火灾等必须紧急停机，或厂用电母线发生故障时，应立即切断供给锅炉的全部燃料并使汽轮机脱扣，发电机从电网解列。

（2）锅炉满水或缺水。

汽包水位计指示均超过最高或最低报警水位线且持续时间超过规定值而保护拒动，或控制水位计失灵而就地水位计指示高于最高水位时应采取紧急停炉。

（3）锅炉严重爆管。

给水管道、省煤器、水冷壁、过热器、再热器及蒸汽管道等发生破裂而严重泄漏，不能维持正常压力和水位，锅炉不能正常运行时应执行紧急停炉。

（4）辅机故障。

在单元制发电机组事故中，辅机故障占有相当高的比例。辅机故障主要指两台空气预热器、两台送风机、两台引风机、火焰监视器、冷却风机因故障而全部停运，热控电源和气源消失，使发电机组无法正常运行。

（5）炉膛压力不正常。

炉膛压力超过正常运行压力的保护值或维持较高压力值的持续时间超过规定值时，锅炉主燃料切断（MFT）保护动作。但是，停炉后至少应保持一台送风机和一台引风机运行，以保证炉膛有足够的通风量。

（6）汽轮机超速至危急遮断器动作。

（7）发电机组振动值异常高。

（8）检查确认汽轮机断叶片或听到发电机组内有金属摩擦声。

（9）汽轮机轴封处有异音或冒火花，轴瓦温度超定值。

（10）油系统发生火灾，无法扑灭并威胁发电机组的安全。

（11）发电机故障，发电机密封油中断，着火或氢气爆炸，发电机氢气纯度不能维持90～92％，发电机定子冷却水中断或大量漏水等。