项目8 任务8.2汽轮机的事故停机及停机后快速冷却

授课教师：孙为民项目8电厂汽轮机的停机任务8.2汽轮机的事故停机及停机后快速冷却CONTENTS目录第一部分PART

ONE汽轮机的事故停机第二部分PART

TWO汽轮机的停机后的快速冷却汽轮机的事故停机第一部分汽轮机的事故停机4紧急停机是指汽轮机出现了重大事故，不论机组当时处于什么状态、带多少负荷，必须产即紧急打闸、在破坏真空的情况下尽快停机。运行规程中规定了紧急停机的条件，不同的机组有不同的规定。“”一般汽轮发电机在运行过程中，如发生以下严重故障，必须紧急停机……>>>一.紧急停机汽轮机的事故停机51汽轮发电机组发生强烈振动23456汽化机发生断叶片或明显的内部撞击声音汽轮发电机作保一个轴承发生烧瓦汽轮机油系统着大火发电机氢密封系统发生氢气爆炸凝汽器真空急剧下降，真空无法维持汽轮机的事故停机67汽轮机严重进冷水、冷汽89汽轮机超速到危急保安器的动作转速而保护没有动作汽轮机电机房发生火灾，严重有车以机组安全发电机空侧密封油系统中断主油箱油位低到保护动作值而保护没有动作汽轮机轴向位置突然超限，而保护没有动作101112“”汽轮机的事故停机7在危急情况下，为加速汽轮机停止转动，可以打开真空破坏阀破坏汽轮机的真空。这样使冷空气进入汽缸，它使叶轮的摩擦鼓风损失增加，对转子增加制动力，减少转子惰走时间，可加速停机。一旦发生事故，只能采用紧急安全措施，打掉危急保安器解列停机。但一般不宜在高速时破坏真空，以免叶片突然受到制动而损伤，进入汽轮机的冷空气会引起转子表面和汽缸的内表面急剧冷却，产生较大的热应力，一般不希望采取这种措施。汽轮机的事故停机8一般汽轮发电机在运行过程中，如发生以下故障，应采用故障停机方式……故障停机是指汽轮机已经出现了故障，不能继续维持正常运行，应采用快速减负荷的方式，使汽轮机停下来进行处理。故障停机，原则上是不破坏真空的停机。“”运行规程中也规定了故障停机条件，不同的机组有不同的规定。>>>二.故障停机汽轮机的事故停机912345蒸汽管道发生严重漏汽，不能维持运行汽轮机油系统发生漏油，影响到油压和油位汽温、汽压不能维持规定值，出现大幅度降低汽轮机热应力达到限额，仍向增加方向发展汽轮机调节汽门控制故障汽轮机的事故停机106789凝汽器真空下降，背压上升至25kPa发电机氢气系统故障双流环的发电机密封油系统，仅有空侧密封油泵在运行发电机检漏装置报警，并出现大量漏水汽轮机辅助系统故障，影响到主汽轮机的运行10汽轮机的事故停机11严密监视机组的参数对主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、泊轮机的差胀、绝对膨胀、轴向位移、转子的振动、轴顾金属温度及汽轮机转子的热应力等，在停机过程中应严密监视。在减负荷的过程中，在掌握减负荷的速度。减负荷的速度是否合适，以高、中压转子的热应力不超值为标准。1三.停机过程中注意的问题汽轮机的事故停机12关于停盘车汽轮机停机后，必须保持盘车连续进行。因为停机后，汽轮机汽缸和转子的温度还很高，需要有一个逐步的冷却过程。在这个过程中，必须由盘车保持转子连续旋转，一直到高、中压转子温度探针温度小于150℃，才可停止盘车。2三.停机过程中注意的问题>>>汽轮机的事故停机13如果停止轴封蒸汽仍保持真空，就会把冷空气抽进汽轮机，造成汽轮机局部收缩，同时，外面的灰尘也会抽进汽轮机，这都是不允许的。如果因故障停盘车过后再次启动前应，必须先手动盘车180°并停留因故障停运时间的一半后可投入连续盘车。>>>也可以先记下盘车停止的位置，再手动盘车180°并记录大轴绕度最大的部位并记录此绕度值，然后将转子静止在绕度最大的部位，观察绕度值下降到记录的最大值的一半时投入连续盘车。故障停止盘车的同时，必须破坏真空并停止轴封供汽。”汽轮机的事故停机14为防止汽轮机转子在停机中的热弯曲，保证其挠度在一定范围内，必须在转子静止瞬间投入盘车装置，连续盘车可以防止转子热弯曲和减少上下汽缸的温差，达到随时可以启动的条件。汽轮机的停机就某种意义上说，也是下次汽轮机启动的准备，所以应当为下次启动作好准备工作。汽轮机的事故停机15实践证明，轴承金属的温度超过149℃极易损坏，因此当汽缸温度为260℃或更低时，如果停止轴承润滑滑供应，则轴承温度不得超149℃。一般情况下盘车一直进行到汽轮机金属温度达到250℃以下才停止，然后进行定期盘车，直到汽缸内壁温度达到150℃以下为止。在机组重新启动前，盘车装置还应连续运行4h。如果转子必须在很热的状态下停止转动，则必须保证轴承润滑油的供应，以免烧坏轴承金属，此时，轴承润滑油泵不能立即停止。汽轮机的事故停机16在机组打闸后要控制真空变化，记录转子惰走时间，即从蒸汽门和调节汽门关闭时刻开始，记录到转子完全静止所需要的时间，以便与原始惰走曲线相比较，判明转子是否处于最佳状。转子惰走时，轴封送汽不可停止过早，以防止大量冷空气从轴封处漏入汽缸，发生局部冷却。“”转子惰走结束投入盘车后可停止轴封供汽，否则进汽漏入汽缸使上下缸温差增大，造成热变形。汽轮机的事故停机17盘车时润滑油系统运行3停机后在盘车运行时，润滑油系统必须维持运行。当汽轮机调节级温度达到150℃以下，盘车停止后，润滑油系统（包括顶轴油泵）才可以停止运行。“”汽轮机的事故停机18转子的惰走曲线4新机组投入运行一段时间，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，此曲线可称该机组的标准惰走曲线。发电机从电网解列，去掉励磁，自动主汽阀和调速汽阀关闭，到转子完全静子的一段时间，称为汽轮机转子的惰走时间。>>>如图所示，该曲线表示转子的惰走时间与转速的关系。汽轮机的事故停机19如转子叶轮的摩擦鼓风损失，轴承、辅助机构等的机械摩擦损耗；摩擦、鼓风损失又与叶轮所处周围的介质的特性有关。绘制这条曲线要在汽轮机停机过程中控制凝汽器真空以一定速度降低，或者在凝汽器真空一定的情况下进行。“”其形状主要决定于转子的转动惯量，以及其他环境因素，即转动过程中的阻力条件。汽轮机的事故停机20第1段转速下降最快，即a-b段，因为在此期间，摩擦鼓风损失的功率与转速成三次方关系，与蒸汽密度成正比，与真空度成反比；惰走曲线可分三个阶段第2段（b-c段），转速下降缓慢，因转速较低，而轴承润滑仍良好，摩擦阻力小，阻力转动的功率小；第3段（c-d段），轴承油膜开始破坏，轴承机械摩擦阻力损失消耗功率真，所以转速下降较快。汽轮机的事故停机21每次停机都应记录转子惰走的时间，并尽量检查转子惰走情况，通过把惰走时间、惰走情况与该机组的标准惰走曲线相比较，可以发现机组惰走时的问题。如果转子惰走时间急剧减少，可能是轴承磨损或机组动静部件发生摩擦；如果惰走时间显著增加，则说明可能汽轮机主汽管道上阀门关闭不严或抽汽管道止回阀不严密，致使有压力的蒸汽少量的进入汽轮机。汽轮机的停机后的快速冷却第二部分汽轮机的停机后的快速冷却23冷却时间的增长，增加了电厂的能量损耗包括盘车、润滑和滑停时的锅炉燃油消耗等。为了缩短机组停运时间以缩短检修工期，提高机组可用系数，采用强制冷却是非常必要的。随着汽轮机参数、容量及其保温性能的提高，汽轮机停机后，冷却时间大大加长。汽缸温度在停机一天内温降可达4℃/h，但到后期平均温降不足1℃/h。如汽轮机正常或紧急停机时，依靠自然冷却缸温至150℃以下>>“”对于600MW机组大概需要170h对于200MW机组需要90～120h对于300MW机组需要100～130h目前在我国这两种方式均有采用0201汽轮机的停机后的快速冷却24强制冷却的方法一般有两种在停机前降低锅炉出口蒸汽参数，利用低参数的蒸汽来冷却汽轮机；在汽轮机停机后，用强制通风代替蒸汽来冷却。“”另一种方法是空气强制冷却一是蒸汽强制冷却汽轮机的停机后的快速冷却25一．蒸汽强制冷却因为蒸汽比热容大，强制对流放热系数也大，所以用低温低压的蒸汽冷却汽轮机可获得较高的冷却速度。取自邻炉或邻机的抽汽取自除氧器平衡管利用锅炉余热或投锅炉底部加热产生微量蒸汽冷却用的汽源可以有以下三种汽轮机的停机后的快速冷却261-电动主汽门2-高压调节汽门3-疏水门4-高排逆止阀5-蒸汽快冷进气阀6-邻机二、四段抽汽至快冷门7-除氧器平衡汽至快冷门8-本机四段抽汽电动门9-过热器10-再热器11-中压主汽门12-中压调节汽门13-高压缸14-中压缸15-低压缸16-凝汽器17-疏水扩容器18-高压缸前轴封一段抽汽门19-再热器向空排汽门20-法兰螺栓加热装置21-调节级疏水至扩容器22-调节汽门及导管疏水门图7-10200MW汽轮机蒸汽快冷系统汽轮机的停机后的快速冷却27实践证明，采用这种冷却方式可在15h内将汽缸温度从412℃降至150℃左右，而自然冷却从375℃降至215℃就需要54h。冷却蒸汽由邻机二段或四段抽汽供给，也可由除氧器平衡管供给。部分冷却蒸汽经高压缸排汽管进入高压缸夹层，通过高压缸前轴封一段抽汽门18至六段抽；另一部分冷却蒸汽经高压缸导汽管、电动主汽门后的疏水门3排至扩容器。中压缸的冷却蒸汽从蒸汽快冷门5，经逆止阀4、再热蒸汽冷段管进入再热器10，通过中压主汽门11进入中压缸，在经低压缸排至凝汽器。高压缸的冷却蒸汽为逆流，中压缸的冷却蒸汽为顺流。在该系统中“”汽轮机的停机后的快速冷却28采用蒸汽冷却的后期，冷却蒸汽流量小，温度低，锅炉控制困难，并且小流量冷却效果不明显，还要防止汽轮机进水。因此本方法不可能将汽轮机的缸温降得很低，需采用其他方法继续降温。在蒸汽的快冷过程中，必须详细规定并严格控制以下指标1.法兰沿宽度方向的逆温差2.蒸汽恒温时的降负荷率3.主蒸汽和再热蒸汽的降温速度4.高中压缸的负胀差5.高中压缸的上下缸温差汽轮机的停机后的快速冷却29二．空气强制冷却<>在空冷时，空气量及放热系数均远小于蒸汽，因而热应力小，且容易控制。空冷因属于无相变换热，对汽轮机本身安全有利。空气强制冷却按引入方式的不同分为两类压缩空气冷却抽真空吸入环境空气冷却“”这两种方法可以单独或联合使用，且联合使用效果更佳。汽轮机的停机后的快速冷却30根据空气引入的位置不同，压缩空气冷却方式可分为顺流冷却和逆流冷却两种。采用压缩空气经电加热(防止冷却开始阶段在空气引入口产生热冲击)后送入汽缸，对汽轮机通流部分进行冷却。一般预先将空气加热至250℃左右，随着缸温的降低，空气温度也随之下降，同时流量不断增大。压缩空气冷却1如图为300MW机组压缩空气顺流快冷系统图……顺流冷却是目前普遍采用的一种冷却方式>>>汽轮机的停机后的快速冷却31300MW机组压缩空气顺流快冷系统图厂压缩空气母管来压缩空气经阀1进入汽水分离器，两个加热器可根据空气温度要求串联或并联，串、并联方式及空气量由2、3、4、5调节，加热后的空气分3路进入汽缸一路由10、11控制分别进入法兰螺栓混温联箱、夹层混温联箱一路经15串联联络门或16并联联络门和6、7进入高压缸，从12排掉；一路经8、9进入中压缸，从低压缸进汽管上的排气门排出。汽轮机的停机后的快速冷却32300MW机组压缩空气顺流快冷系统图压缩空气冷却，汽缸降温速度可达20～30℃/h，正常情况下，机组停运40h左右，可达到盘车要求。结合滑参数停机，效果更佳，可在30h以内将机组冷却，大大缩短机组停运时间。“”汽轮机的停机后的快速冷却33汽轮机停机后连续盘车状态下，继续对凝汽器抽真空，使系统处于微负压(一般真空为10～20kPa)，从而引入环境空气对汽轮机进行冷却，如图所示。抽真空吸入环境空气冷却2>>>该法既安全又经济，且系统的改造工作量少，运行操作也较方便。汽轮机的停机后的快速冷却343-低压缸4-凝汽器5-抽气器6-再热器7-一级旁路减温减压2-中压缸1-高压缸8.9-主汽门10.11-再热器冷、热段安全阀12.13.14-截止阀15.16.17-轴封18.19-轴封用低温和高温管道20-疏水管抽真空吸入环境空气