一种汽轮机停机快速冷却系统及方法与流程

本发明涉及汽轮机快冷
技术领域：
，特别涉及一种汽轮机停机快速冷却系统及方法。
背景技术：
：阳江核电厂HN1000-6.43型汽轮机，为上海汽轮机厂引进西门子技术生产的单轴、三缸(1HP+2LP)、四排汽凝汽式半速核电汽轮机组。由于采用半速机设计，且西门子汽轮机轴系设计更为紧凑，相同机组容量下汽缸结构增大、停机后热冗余量也增加，机组停机后自然冷却时间相应增加。汽轮机机组正常打闸停运后，汽轮机的高压缸自然冷却至100℃后停运盘车，期间消耗时间较长，一般需要约5.5～6天。如果机组紧急停运时高压缸内温度更高，等待冷却的时间也更长，一般需要约9～10天。机组停机时间过长，导致汽轮机大修开工时间点后移，对机组大修工期造成较大影响。因此，需要一种保障汽轮机合理损耗前提下的快速冷却方法。技术实现要素：为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种汽轮机停机快速冷却系统及方法。所述技术方案如下：一方面，本发明实施例提供了一种汽轮机停机快速冷却系统，所述系统包括：空气压缩装置，用于获取并压缩外界环境中的空气；冷却气体温度调控装置，与空气压缩装置连通，用于将空气压缩装置获取到的压缩空气，加热到预设标准温度，形成用于汽轮机停机后进行快速冷却的冷却气体；冷却气体流量调控装置，分别与冷却气体温度调控装置和汽轮机的进气管连通，用于控制冷却气体按照预设标准流量，顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机进行快速冷却。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却系统中，所述预设标准温度为40～60℃，所述预设标准流量为70～90m3/min。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却系统中，所述预设标准温度为50℃，所述预设标准流量为80m3/min。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却系统中，还包括：油气分离装置，设置在空气压缩装置和冷却气体温度调控装置之间，用于将空气压缩装置获取的压缩空气中的含油量下降至预设含油标准。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却系统中，所述预设含油标准为1mg/m3。另一方面，本发明实施例提供了一种汽轮机停机快速冷却方法，采用了上述系统，所述方法包括：采用空气压缩装置，获取并压缩外界环境中的空气；采用冷却气体温度调控装置，将获取到的压缩空气，加热到预设标准温度，形成用于汽轮机停机后进行快速冷却的冷却气体；采用冷却气体流量调控装置，控制冷却气体按照预设标准流量，顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机进行快速冷却。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却方法中，所述预设标准温度为40～60℃，所述预设标准流量为70～90m3/min。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却方法中，所述预设标准温度为50℃，所述预设标准流量为80m3/min。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却方法中，所述空气压缩装置和冷却气体温度调控装置之间还设置有油气分离装置，所述方法还包括：采用油气分离装置，将空气压缩装置获取的压缩空气中的含油量下降至预设含油标准。在本发明实施例上述的汽轮机停机快速冷却方法中，所述预设含油标准为1mg/m3。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过获取并压缩外界环境中的空气，然后，将获取到的压缩空气，加热到预设标准温度，形成用于汽轮机停机后进行快速冷却的冷却气体，最后，控制冷却气体按照预设标准流量，顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机进行快速冷却，这样该汽轮机停机快速冷却系统，能在保障汽轮机冷却损耗寿命在合理范围内的条件下，大大降低汽轮机的冷却耗时需求，为汽轮机的检修工期提供了充裕的时间，同时也缩短了汽轮机机组的检修工期。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例一提供的一种汽轮机停机快速冷却系统的结构示意图；图2是本发明实施例一提供的一种汽轮机停机快速冷却系统的结构示意图；图3是本发明实施例二提供的一种汽轮机停机快速冷却方法流程图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。实施例一本发明实施例提供了一种汽轮机停机快速冷却系统，适用于汽轮机停机后进行快速冷却，参见图1，该系统可以包括：空气压缩装置1，用于获取并压缩外界环境中的空气。冷却气体温度调控装置2，与空气压缩装置1连通，用于将空气压缩装置1获取到的压缩空气，加热到预设标准温度，形成用于汽轮机停机后进行快速冷却的冷却气体。冷却气体流量调控装置3，分别与冷却气体温度调控装置2和汽轮机的进气管连通，用于控制冷却气体按照预设标准流量，顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机进行快速冷却。在本实施例中，汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机打闸停机后，一般采用自然冷却的方法，等待汽轮机的温度下降至可以停运盘车的温度(例如：100℃)，但是这个自然冷却的过程耗时较长，无法满足工程期限需求。因此，采用汽轮机停机快速冷却系统，将从外界获取的压缩空气，加热到预设标准温度，并配合预设标准流量，以顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机内部进行均匀稳定的快速冷却，这样既大大缩短了汽轮机的冷却耗时，又保障了汽轮机因冷却而导致的使用寿命耗损控制在合理范围内。具体地，汽轮机快速冷却系统正常投入运行时，热压缩空气(即达到预设标准温度的冷却气体)通过汽轮机的高压进汽侧首级后，逐级冷却汽轮机高压内缸、转子，从高压末级排汽口进入高压缸夹层，冷却高压内、外缸体。冷却空气通过高压排汽管线排入汽水分离再热器壳侧，最终通过汽水分离再热器疏水管线进入凝汽器。上述冷却过程中，冷却气体的流向与汽轮机运行时蒸汽流动方向完全一致，即顺流方式，采用顺流方式的优点是逐级冷却、无盲段，可以改善汽轮机的上下缸温差。此外，由于冷却气体为压缩后的高压气体，冷却气体流量调控装置3可以与汽轮机的进气管上新添的高压调节汽阀快冷接口连通，以保障冷却气体的输入。具体地，预设标准温度为40～60℃，预设标准流量为70～90m3/min。在本实施例中，上述冷却气体的控制条件，是在保障汽轮机使用寿命受冷却影响在合理范围内(尽量保障无寿命耗损)，且保障汽轮机冷却耗时尽量降低的前提条件下，根据针对汽轮机高压调节汽阀、高压缸缸体及转子等部件的有限元和温度场建模计算得到的。优选地，预设标准温度为50℃，预设标准流量为80m3/min。在本实施例中，汽轮机停机后，通过高压调节汽阀快冷接口，向汽轮机提供80m3/min、50℃的压缩空气，作为强制冷却气源，此时，汽轮机的高压转子、高压内外缸温降速率均控制2℃/h范围内，主汽门阀体温降速率控制在15℃/h范围内。这样可以满足汽轮机零寿命耗损要求，在48h内完成汽轮机强制冷却。对汽轮机高压汽阀组件、汽缸、转子等部件进行有限元建模计算，经应力计算分析，最大温度差和应力集中部位分别为调阀阀体、高压转子，相应的应力峰值和一次快冷寿命损耗数据如下表所示，满足零寿命耗损要求。汽轮机部件应力峰值一次快冷寿命损耗高压转子200MPa4.0×10-10汽阀组件100MPa3.3×10-15可选地，为了保障进入汽轮机的冷却气体的品质，降低对汽轮机的损耗，参见图2，该系统还可以包括：油气分离装置4，设置在空气压缩装置1和冷却气体温度调控装置2之间，用于将空气压缩装置1获取的压缩空气中的含油量下降至预设含油标准。具体地，该预设含油标准为1mg/m3，这样过滤后空气质量等级满足GB/T132779要求。本发明实施例通过获取并压缩外界环境中的空气，然后，将获取到的压缩空气，加热到预设标准温度，形成用于汽轮机停机后进行快速冷却的冷却气体，最后，控制冷却气体按照预设标准流量，顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机进行快速冷却，这样该汽轮机停机快速冷却系统，能在保障汽轮机冷却损耗寿命在合理范围内的条件下，大大降低汽轮机的冷却耗时需求，为汽轮机的检修工期提供了充裕的时间，同时也缩短了汽轮机机组的检修工期。实施例二本发明实施例提供了一种汽轮机停机快速冷却方法，采用了实施例一所述的系统，参见图3，该方法可以包括：步骤S11，采用空气压缩装置，获取并压缩外界环境中的空气。在本实施例中，汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机打闸停机后，一般采用自然冷却的方法，等待汽轮机的温度下降至可以停运盘车的温度(例如：100℃)，但是这个自然冷却的过程耗时较长，无法满足工程期限需求。因此，采用汽轮机停机快速冷却系统，将从外界获取的压缩空气，加热到预设标准温度，并配合预设标准流量，以顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机内部进行均匀稳定的快速冷却，这样既大大缩短了汽轮机的冷却耗时，又保障了汽轮机因冷却而导致的使用寿命耗损控制在合理范围内。步骤S12，采用油气分离装置，将空气压缩装置获取的压缩空气中的含油量下降至预设含油标准。在本实施例中，采用油气分离装置，将空气压缩装置获取的压缩空气中的含油量下降至预设含油标准，可以保障进入汽轮机的冷却气体的品质，降低对汽轮机的损耗。具体地，预设含油标准为1mg/m3，这样过滤后空气质量等级满足GB/T132779要求。步骤S13，采用冷却气体温度调控装置，将获取到的压缩空气，加热到预设标准温度，形成用于汽轮机停机后进行快速冷却的冷却气体。步骤S14，采用冷却气体流量调控装置，控制冷却气体按照预设标准流量，顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机进行快速冷却。在本实施例中，汽轮机快速冷却系统正常投入运行时，热压缩空气(即达到预设标准温度的冷却气体)通过汽轮机的高压进汽侧首级后，逐级冷却汽轮机高压内缸、转子，从高压末级排汽口进入高压缸夹层，冷却高压内、外缸体。冷却空气通过高压排汽管线排入汽水分离再热器壳侧，最终通过汽水分离再热器疏水管线进入凝汽器。上述冷却过程中，冷却气体的流向与汽轮机运行时蒸汽流动方向完全一致，即顺流方式，采用顺流方式的优点是逐级冷却、无盲段，可以改善汽轮机的上下缸温差。此外，由于冷却气体为压缩后的高压气体，冷却气体流量调控装置可以与汽轮机的进气管上新添的高压调节汽阀快冷接口连通，以保障冷却气体的输入。具体地，预设标准温度为40～60℃，预设标准流量为70～90m3/min。在本实施例中，上述冷却气体的控制条件，是在保障汽轮机使用寿命受冷却影响在合理范围内(尽量保障无寿命耗损)，且保障汽轮机冷却耗时尽量降低的前提条件下，根据针对汽轮机高压调节汽阀、高压缸缸体及转子等部件的有限元和温度场建模计算得到的。优选地，预设标准温度为50℃，预设标准流量为80m3/min。在本实施例中，汽轮机停机后，通过高压调节汽阀快冷接口，向汽轮机提供80m3/min、50℃的压缩空气，作为强制冷却气源，此时，汽轮机的高压转子、高压内外缸温降速率均控制2℃/h范围内，主汽门阀体温降速率控制在15℃/h范围内。这样可以满足汽轮机零寿命耗损要求，在48h内完成汽轮机强制冷却。本发明实施例通过获取并压缩外界环境中的空气，然后，将获取到的压缩空气，加热到预设标准温度，形成用于汽轮机停机后进行快速冷却的冷却气体，最后，控制冷却气体按照预设标准流量，顺着汽轮机正常运行时蒸汽流动方向，对汽轮机进行快速冷却，这样该汽轮机停机快速冷却系统，能在保障汽轮机冷却损耗寿命在合理范围内的条件下，大大降低汽轮机的冷却耗时需求，为汽轮机的检修工期提供了充裕的时间，同时也缩短了汽轮机机组的检修工期。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3