CN104989467B - 汽轮机停机冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

一种汽轮机停机冷却控制方法，包括：在汽轮机发电机组正常停运后将所有的冷源设置为关闭状态，并执行以下干预步骤：S1、将与汽水分离再热器相关的疏水阀以及与高压缸相连接的疏水阀设置为打开状态；S2、控制汽轮机厂房通风系统正常运行，在高压缸周围设置大功率轴流风机。本发明杜绝了冷源降温，步骤S1加强与相连系统的内部气流自然流动，同时步骤S2实现汽缸外部保温以及环境对流换热，双管齐下实现加快冷却速度，缩短汽轮机停运后盘车冷却时间，并且不会出现冷源降温方式中影响相关设备寿命的隐患；进一步的，本发明在执行干预步骤的同时执行监控步骤，实现设备的参数量化监控，适当加快汽轮机汽缸以及高压转子等动静部件的均匀、可控的冷却。

Description

汽轮机停机冷却控制方法

技术领域

本发明涉及核电检修领域，尤其涉及一种汽轮机停机冷却控制方法。

背景技术

在核电站小修、大修期间，汽轮机停机冷却占据了一定的工期，鉴于设备安全性保守决策和不违反制造厂技术文件限制条件等因素，一般对常规岛汽轮机停机冷却不进行干预，采取完全自然冷却的方式，这种冷却方式存在停机后汽轮机盘车时间长的问题，因此有必要对停机冷却进行干预改进以压缩有效检修工期。在常规核电站检修中，常用的汽轮机停机冷却干预技术有：

1)、机组配置的汽轮机快冷设备及系统引入外部冷源，进行冷却；

2)、利用真空泵及凝汽抽真空系统等电站设备及系统引入外部冷源，进行冷却；

3)、根据汽缸冷却条件进行汽缸保温分阶段、分层拆除，加强冷却效果；

4)、根据实践经验提高汽轮机组盘车停运温度限值等；

上述方式存在以下缺陷：

人为引入外部冷源，汽轮机汽缸、高压转子等动静部分不均匀冷却，容易出现汽缸变形、汽缸内壁出现裂纹等潜在的设备隐患，从而影响机组寿命，严重时候可能导致汽轮机大轴弯曲等重大设备损坏事故；而提高提高汽轮机组盘车停运温度限值，可能导致汽轮机轴承过热、局部钨金熔融、甚至轴瓦烧毁等事故。另外，进行冷却人工干预经验性、主观性较强、不容易进行标准化控制，容易出现由于人员经验缺乏或工期压力等导致的冒进，出现汽缸严重变形、高压转子永久弯曲等重大设备损坏事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能有效缩短冷却时间、检修工期，并且解决了影响相关设备寿命的隐患，避免设备事故的汽轮机停机冷却控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种汽轮机停机冷却控制方法，所述方法包括：在汽轮机发电机组正常停运后将所有的冷源设置为关闭状态，并执行以下干预步骤：

S1、将与汽水分离再热器相关的疏水阀以及与所述汽轮机的高压缸相连接的疏水阀设置为打开状态，实现汽轮机与相连系统的内部气流自然流动；

S2、控制汽轮机厂房通风系统正常运行，在所述高压缸周围设置大功率轴流风机，实现汽缸外部保温以及环境对流换热。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述汽轮机包括高压转子和所述高压缸；

所述方法还包括在执行所述干预步骤之前执行以下条件检测步骤：实时监测所述高压转子的偏心距离、所述高压缸上部的温度和所述高压缸下部的温度，根据所述高压缸上部的温度和所述高压缸下部的温度确定所述高压缸的上下缸温差，如果所述高压转子的偏心距离小于预设偏心距离且所述上下缸温差的绝对值在第一预设温差以内，则控制执行所述干预步骤。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述方法还包括在执行所述干预步骤的同时执行以下监控步骤：实时获取所述上下缸温差，如果所述上下缸温差的绝对值大于第二预设温差，则撤销所述干预步骤。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述监控步骤还包括：实时监测所述高压转子的温度，如果所述高压转子的温度、所述高压缸上部的温度或者所述高压缸下部的温度的下降速率大于4℃/h,则撤销所述干预步骤。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述监控步骤还包括：实时监测所述高压转子的偏心距离，如果所述高压转子的偏心距离超过所述预设偏心距离，撤销所述干预步骤。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述预设偏心距离为40μm，所述第一预设温差为20℃，所述第二预设温差为30℃。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述的将所有的冷源设置为关闭状态包括：将真空泵设置为停止工作状态，将汽水分离再热器的壳侧、管侧的人孔门设置为关闭状态。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述步骤S2中所述的在所述高压缸周围设置大功率轴流风机包括：在所述高压缸的调节阀端、电机端及所述高压缸中部的左右侧分别加装轴流风机。

在本发明所述的汽轮机停机冷却控制方法中，所述步骤S1包括：

将所述汽水分离再热器的壳侧、管侧的疏水阀设置为打开状态；

将高压缸进汽管底部的疏水阀设置为打开状态；

将高压缸左侧排汽管道的疏水阀设置为打开状态；

将高压缸右侧排汽管道的疏水阀设置为打开状态；

将高压缸A7抽汽管道的疏水阀设置为打开状态；

将高压缸A6抽汽管道的疏水阀设置为打开状态；

将高压缸A5抽汽管道的疏水阀设置为打开状态。

实施本发明的汽轮机停机冷却控制方法，具有以下有益效果：

1)、本发明杜绝了冷源降温，所以不会出现冷源降温方式中的汽缸变形、汽缸内壁出现裂纹等潜在的设备隐患，与现有技术相比提高了机组寿命；

2)、与提高汽轮机组盘车停运温度限值的冷却方法相比，本发明没有改变对汽轮机组盘车停运温度限值，也就不会出现汽轮机轴承过热、局部钨金熔融、甚至轴瓦烧毁等缺陷；

3)、本发明在保证机组安全性和不违反制造厂设计文件对盘车停运要求的前提下，通过打开相关疏水阀加强汽轮机与相连系统的内部气流自然流动，同时在保持汽轮机厂房通风系统正常运行的条件下，在高压缸周围设置大功率轴流风机，实现汽缸外部保温以及环境对流换热，如此双管齐下可实现加快冷却速度，缩短汽轮机停运后盘车冷却时间，提前进行常规岛汽轮发电机检修，实现标准化控制，避免了人工干预的诸多缺陷，提高核电站主要设备的可靠性和经济性；

进一步的，本发明在执行干预步骤的同时执行监控步骤，实现设备的参数量化监控，适当加快汽轮机汽缸以及高压转子等动静部件的均匀、可控的冷却。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是汽轮机停机冷却自然对流示意图；

图2是本发明的汽轮机停机冷却控制方法的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，是汽轮机停机冷却自然对流示意图；

汽轮机包括高压转子和高压缸,高压缸与汽水分离再热器MSR连接，所述高压缸具体包括内缸和外缸。与所述高压缸相连接的管道有抽汽管道、高压进汽管道P1、高压排汽管道P2，图中虚线表示管道中的疏水管道；其中，抽汽管道具体包括A5抽汽管道、A6抽汽管道、A7抽汽管道，高压排汽管道P2包括左右两侧的高压排汽管道。A5抽汽管道、A6抽汽管道、A7抽汽管道分别对应的经由一个疏水阀S5、S6、S7与大气连通，高压进汽管道P1底部的疏水管道经由疏水阀S2与大气连通，左侧的高压排汽管道P2经由疏水阀S3与大气连通，右侧的高压排汽管道P2经由疏水阀S4与大气连通。

参考图2，本发明的方法包括：

S0、在汽轮机发电机组正常停运后将所有的冷源设置为关闭状态，执行以下干预步骤S1和S2。

其中，将所有的冷源设置为关闭状态主要包括：将真空泵设置为停止工作状态，将汽水分离再热器MSR的壳侧、管侧的人孔门设置为关闭状态。

为了避免了现有技术强制冷却或强制停运汽轮机盘车等技术存在的潜在设备隐患和不确定性因素，本发明在实施冷却措施之前，首先必须确保所有的冷源处于关闭状态。在汽轮机停止转运之前，真空泵是处于工作状态，在冷却时，必须确保凝结水抽取系统真空泵已停运，汽轮机真空已破坏，另外，还必须确保汽水分离再热器MSR壳侧、管侧人孔门处于关闭状态，避免其被误开启导致引入冷源。

S1、将与汽水分离再热器MSR相关的疏水阀以及与所述高压缸相连接的疏水阀设置为打开状态，实现汽轮机与相连系统的内部气流自然流动；

汽轮机高压缸及汽水分离再热器MSR设备体积庞大，机组停运后设备冗余热量大，不及时进行疏水和热量排出，将对汽轮机高压缸动静部件进行持续加热，延长机组冷却时间，高压缸本体相连接疏水阀设计为自动疏水，在机组停运后汽缸内部疏水完毕后即关闭，高压缸与外部环境隔离，产生闷缸效应，需强制开启相关疏水阀，加强汽轮机与相连系统内部自然流动，以便热量及时排除。因此步骤S1具体包括：

将汽水分离再热器MSR的壳侧、管侧的疏水阀(图未示)设置为打开状态，及时排除汽水分离再热器MSR内部冗余热量；

将高压缸进汽管P1底部(底部主要是疏水管道，如图中虚线所示)的疏水阀S2(设备码为GPV0081VL)设置为打开状态；

将高压缸左侧排汽管道P2的疏水阀S3(设备码为GPV0083VL)设置为打开状态；

将高压缸右侧排汽管道P2的疏水阀S4(设备码为GPV0082VL)设置为打开状态；

将高压缸A7抽汽管道的疏水阀S7(设备码为GPV0781VL)设置为打开状态；

将高压缸A6抽汽管道的疏水阀S6(设备码为GPV0681VL)设置为打开状态；

将高压缸A5抽汽管道的疏水阀S5(设备码为GPV5086VL)设置为打开状态。

S2、控制汽轮机厂房通风系统正常运行，在所述高压缸周围设置大功率轴流风机，实现汽缸外部保温以及环境对流换热。

汽轮机厂房环境较封闭，机组停运后大量设备释放冗余热量至环境，厂房平均温度较高，需利用汽轮机厂房通风系统进行对流换热以降低环境温度；汽轮机高压缸缸壁厚、且安装有多层保温，机组停运后汽缸及汽缸内部静止、转动部件释放大量的冗余热量无法快速排出，需对高压缸保温与环境进行强制对流换热，将高压缸热量释放到汽轮机厂房环境中，再通过汽轮机厂房通风系统排出厂房外。因此步骤S2在保持通风系统运行的基础上，进一步增加轴流风机，实现汽缸外部保温以及环境对流换热。

具体的，所述步骤S2中所述的在所述高压缸周围设置大功率轴流风机包括：在所述高压缸的调节阀端加装轴流风机F1和F2、电机端加装轴流风机F3和F4，及在所述高压缸中部的左侧加装轴流风机F6和F7、右侧加装轴流风机F5和F8。需要明确的是，图中轴流风机仅仅是一个示例，轴流风机的数量不做限制，可以根据情况选择。

相比于现有技术，本发明杜绝了冷源降温，在保证机组安全性和不违反制造厂设计文件对盘车停运要求的前提下，通过打开相关疏水阀加强汽轮机与相连系统的内部气流自然流动，同时在保持汽轮机厂房通风系统正常运行的条件下，在所述高压缸周围设置大功率轴流风机，实现汽缸外部保温以及环境对流换热，如此双管齐下可实现加快冷却速度，缩短汽轮机停运后盘车冷却时间，提前进行常规岛汽轮发电机检修，并且不会出现冷源降温方式中影响相关设备寿命的隐患，提高核电站主要设备的可靠性和经济性。

一般在执行所述干预步骤之前执行以下条件检测步骤：实时监测汽轮机的高压转子的偏心距离、所述高压缸上部(即外缸上部)的温度和所述高压缸下部(即外缸下部)的温度，根据所述高压缸上部的温度和所述高压缸下部的温度确定高压缸的上下缸温差，如果所述高压转子的偏心距离小于预设偏心距离且所述上下缸温差的绝对值在第一预设温差以内，则控制执行所述干预步骤。

优选的，所述预设偏心距离为40μm，所述第一预设温差为20℃。

条件检测步骤意味着必须确保满足高压转子的偏心距离小于40μm且所述上下缸温差的绝对值小于等于20℃这两个条件才开始执行上述干预步骤进行冷却处理。

由于刚刚启动干预步骤进行冷却时，有可能出现温度升高的情况，因此有以下风险需要考虑，一是汽轮机高压缸上部温度和下部温度的温差大，容易导致汽缸变形；二是汽轮机高压缸上部温度和下部温度的温差大，容易导致汽轮机大轴永久性弯曲。

对于第一种风险，预防措施有：

一是，确保高压缸上部和下部的温差的绝对值在第二预设温差以内。

因此本发明在执行所述干预步骤的同时执行以下监控步骤：实时获取所述上下缸温差，如果所述上下缸温差的绝对值大于第二预设温差，则撤销所述干预步骤，例如将与所述汽水分离再热器(MSR)相关的疏水阀以及与所述高压缸相连接的疏水阀设置为关闭状态。一般所述第二预设温差为30℃，即一旦上下缸温差的绝对值大于30℃，则关闭强制开启的相关疏水阀，恢复汽缸上下缸温差，尽可能小的减少金属应力和疲劳损伤。

二是，确保任何情况下高压转子的温度、所述高压缸上部的温度和下缸温度下降速率必须小于等于4℃/h,优选的，一般必须保证下降速率小于2℃/h且高压缸上部和下部的温差无明显扩大趋势。

因此优选的，所述监控步骤还包括：实时监测高高压转子的温度，根据高压转子的偏心距离、高压缸上部的温度和高压缸下部的温度获取各自的温度下降速率，如果所述高压转子的温度、高压缸上部的温度或者高压缸下部的温度的下降速率大于4℃/h,则撤销所述干预步骤，撤除冷却干预措施。

三是，严禁开启汽水分离再热器MSR壳侧、管侧人孔门，引入冷源，导致高压缸不正常冷却。此通过之前的步骤S0即可确保实现。

对于第二种风险，预防措施有：

一是，保持盘车装置正常运行；

二是，严密监视汽轮机高压转子的偏心距离，因此优选的，所述监控步骤还包括：实时监测所述高压转子的偏心距离，如果所述高压转子的偏心距离超过所述预设偏心距离，则撤销所述干预步骤。

上述的监控步骤可以实现设备的参数量化监控，避免了人工干预经验性、主观性较强、不容易进行标准化控制，适当加快汽轮机汽缸以及高压转子等动静部件的均匀、可控的冷却。

本发明的汽轮机停机冷却控制方法在阳江核电站Y100小修、Y101大修期间进行了初步尝试，在阳江核电站Y200小修停机冷却期间有效缩短盘车停机冷却时间2天左右(即可增长有效检修工期2天)。技术实施详细效果如下：(1)、Y200小修停机后，执行步骤S1，及时排除汽轮机高压缸及相连的汽水分离再热器设备内冗余热量，加强汽轮机与相连系统内部自然流动，对汽轮机冷却速率贡献约为3℃/天；(2)、Y200小修停机后，执行步骤S2，加强汽缸外部保温与环境对流换热，对汽轮机冷却速率贡献约为2℃/天。

综上所述，本发明杜绝了冷源降温，所以不会出现冷源降温方式中的汽缸变形、汽缸内壁出现裂纹等潜在的设备隐患，与现有技术相比提高了机组寿命；与提高汽轮机组盘车停运温度限值的冷却方法相比，本发明没有改变对汽轮机组盘车停运温度限值，也就不会出现汽轮机轴承过热、局部钨金熔融、甚至轴瓦烧毁等缺陷；本发明在保证机组安全性和不违反制造厂设计文件对盘车停运要求的前提下，通过打开相关疏水阀加强汽轮机与相连系统的内部气流自然流动，同时在保持汽轮机厂房通风系统正常运行的条件下，在高压缸周围设置大功率轴流风机，实现汽缸外部保温以及环境对流换热，如此双管齐下可实现加快冷却速度，缩短汽轮机停运后盘车冷却时间，提前进行常规岛汽轮发电机检修，实现标准化控制，避免了人工干预的诸多缺陷，提高核电站主要设备的可靠性和经济性。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种汽轮机停机冷却控制方法，其特征在于，所述方法包括：在汽轮机发电机组正常停运后将所有的冷源设置为关闭状态，并执行以下干预步骤：

S1、将与汽水分离再热器(MSR)相关的疏水阀以及与所述汽轮机的高压缸相连接的疏水阀设置为打开状态，实现所述汽轮机与相连系统的内部气流自然流动；

S2、控制汽轮机厂房通风系统正常运行，在所述高压缸周围设置大功率轴流风机：在所述高压缸的调节阀端、电机端及所述高压缸中部的左右侧分别加装轴流风机，实现汽缸外部保温以及环境对流换热；

其中，所述的将所有的冷源设置为关闭状态包括：将真空泵设置为停止工作状态，将汽水分离再热器(MSR)的壳侧、管侧的人孔门设置为关闭状态。

2.根据权利要求1所述的汽轮机停机冷却控制方法，其特征在于，所述汽轮机包括高压转子和所述高压缸；

所述方法还包括在执行所述干预步骤之前执行以下条件检测步骤：实时监测所述高压转子的偏心距离、所述高压缸上部的温度和所述高压缸下部的温度，根据所述高压缸上部的温度和所述高压缸下部的温度确定所述高压缸的上下缸温差，如果所述高压转子的偏心距离小于预设偏心距离且所述上下缸温差的绝对值在第一预设温差以内，则控制执行所述干预步骤。

3.根据权利要求2所述的汽轮机停机冷却控制方法，其特征在于，所述方法还包括在执行所述干预步骤的同时执行以下监控步骤：实时获取所述上下缸温差，如果所述上下缸温差的绝对值大于第二预设温差，则撤销所述干预步骤。

4.根据权利要求3所述的汽轮机停机冷却控制方法，其特征在于，所述监控步骤还包括：实时监测所述高压转子的温度，如果所述高压转子的温度、所述高压缸上部的温度或者所述高压缸下部的温度的下降速率大于4℃/h,则撤销所述干预步骤。

5.根据权利要求3所述的汽轮机停机冷却控制方法，其特征在于，所述监控步骤还包括：实时监测所述高压转子的偏心距离，如果所述高压转子的偏心距离超过所述预设偏心距离，则撤销所述干预步骤。

6.根据权利要求3所述的汽轮机停机冷却控制方法，其特征在于，所述预设偏心距离为40μm，所述第一预设温差为20℃，所述第二预设温差为30℃。

7.根据权利要求1所述的汽轮机停机冷却控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

将所述汽水分离再热器(MSR)的壳侧、管侧的疏水阀设置为打开状态；

将高压缸进汽管底部的疏水阀(S2)设置为打开状态；

将高压缸左侧排汽管道的疏水阀(S3)设置为打开状态；

将高压缸右侧排汽管道的疏水阀(S4)设置为打开状态；

将高压缸A7抽汽管道的疏水阀(S7)设置为打开状态；

将高压缸A6抽汽管道的疏水阀(S6)设置为打开状态；

将高压缸A5抽汽管道的疏水阀(S5)设置为打开状态。