GongyiyuJishu◆工艺与技术
国产600MW机组汽轮机快速冷却技术的应用
张国忠
（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046）
摘
要：阐述了如何选择汽轮机降温介质及其流动方向，详细分析了空气快速冷却技术的要求和措施，并总结经验、提出建议，最后简要介
绍了快冷技术在发电机组中的其他应用。
关键词：汽轮机；快速冷却技术；应用
0引言
当前国内使用的汽轮机组汽缸外围都带有一层保温绝热效果
较好的材料，目的就是为了减少汽轮机组运行过程中热量的损失以及保持汽轮机组各部件之间温度平衡。但是当汽轮机组需要停机检修时，这一材料的存在就使得汽缸的散热需要很长时间。一般情况下，国产600MW汽轮机自然降温到150℃以下大约需要一个星期的时间，这就大大了汽轮机检修效率的提高，从而给正常的生产周期带来巨大影响。
当前，国内各个电厂为了降低汽轮机停机后的整体温度，多数
但是操作时，该方法在主蒸汽以及再采用的是滑参数停机的方法。
热蒸汽温度的控制方面难度较高，稍有不当就可能带来温度的较大波动，甚至导致汽轮机进水事故。另外，采用该方法对整个汽轮机组的经济运行和锅炉使用存在很多不利因素。为了达到规定的停机温度，该方法所需的停机时间较长，而且需要机组长时间地低负荷运转。此外，为了保证锅炉的稳燃，有时需要高达几十吨的助燃油。最终，使用该方法只能降温到300℃左右，仍需一定时间进行自然降温，并未从根本上解决汽轮机组降温的问题。
正是由于自然降温和滑参数停机都需要耗费大量时间，与生产检修需要相违背，因此有必要采取一种可行的方法对汽轮机进行快速的降温处理。所谓汽轮机快速冷却技术就是当汽轮机停止运行后，通过向汽轮机内部通入合适的冷却介质，从而使汽轮机内
各种实践应部产生热交换，进而起到快速降低汽轮机温度的目的。已难以满足用户不断增长的需求。客户越来越多地希望管理层和现
与办公自动化技术兼容的通信解决方案。基场级能够使用统一的、
于这种需求，以太网技术开始逐渐从工厂和企业信息管理层向底层渗透，广泛应用于工厂控制级通信。从目前工业自动化控制领域情况来看，以太网技术取代现场总线是工业控制发展的必然趋势。
不过以太网技术在工厂控制系统中的应用并不是一个简单的移植过程，既要保持普通以太网技术的优势，又须解决工业现场应用中的一些问题，如实时性、运动控制、故障安全和网络安全等，同时还需兼容现有工业以太网和现场总线通信系统。PROFInet很好地解决了以太网技术向底层扩展的问题，实现了工厂通信系统的纵向统一。
大理卷烟厂打叶复烤线电气控制系统除在设备控制层应用了ProfibusDP/PA总线技术外，在ET200分布式I/O间使用了PROFInetI/O通信，在各生产段PLC之间使用了PROFInetCBA进行通信。而在车间主干网络（即光纤环网），除充分应用西门子SCALANCE工业交换设备的冗余功能外，还应用了VLAN、第三层交换等以太网技术，以满足复杂的车间网络环境及大量的客户端网络IP和数据流量的管理需求。以上PROFInet技术方案在打叶复烤生产线设计并调试成功，目前在大理卷烟厂打叶复烤车间运行良好并获得用户好评。
借助于实时通信技术，PROFInet可直接应用于底层的现场级通信（包括运动控制），由此也实现了全厂通信网络的纵向统一，管
用已经证明，此种方法能够很快地降低汽轮机温度，从而创造巨大
的社会和经济效益。
1汽轮机快速冷却技术的选择
作为一项新的技术，采用快速冷却降温技术来替代自然降温
技术的关键点在于，如何控制汽轮机设备的热应力和热变形，从而使得汽轮机主要部件，如汽缸和转子等处于一个相对允许的热应为了保证汽轮机的安全运行，同时达到快力和膨胀范围内。因此，
速降温的目的，应该采用适合的降温介质，并对介质的流动方向、冷却速度及其控制方法进行必要研究。1.1
降温介质的选择
通常情况下，快速冷却介质一般可以采用蒸汽和空气2种。采用低压低温蒸汽冷却的方法通常需要保证在50℃以上的过热度，所以汽缸温度应该降到120℃以下，但是满足这一条件存在着一定的难度。另外，由于蒸汽自身的物理原因，在不同的冷却阶段对其调节不当将会导致汽缸内产生较大的热应力，从而对汽轮机日空气具有比热小、放热系数小等后的使用造成影响。相比于蒸汽，
特点，并且没有相关的相变热损，只要方法适当就能够很好地控制汽轮机的冷却速度。1.2
介质流动方向的选择
快速冷却介质的流向可以分为顺流和逆流2种，这主要是根据其与工作蒸汽流向的异同来分的。一般情况下，顺流冷却介质的理层可方便地将现场生产数据集成到企业信息处理系统中，为MES和ERP系统的应用打下基础；基于组件的自动化（CBA）将自动化系统的构建简化为不同功能工艺模块间的连接，大大降低了系统构建成本；IT标准和网络安全使用户在现场通信网络中放心享受IT技术带来的便利；集成的故障安全功能保证了系统可靠性，为PROFInet在过程自动化领域中的应用奠定了良好基础。
我们有理由相信，随着时间的流逝，作为面向未来的新一代工业通信网络标准，PROFInet必将为工厂自动化控制系统带来更大的收益和便利。
［参考文献］
——完整的网络解决方案［J］.世界仪表与自动化，［1］李凯.PROFINET—2004（9）
——开放灵活的PROFINET解决方案［J］.软［2］孙林宝.菲尼克斯电气—件，2007（2）
［3］西门子SCALANCEX-400路由用户指导手册[2]［4］西门子SCALANCEX-400VLAN组态快速入门[2]
收稿日期：2011-07-27
作者简介：杨文刚（1981—），男，云南昆明人，工程师，研究方向：生产线自动化系统控制与信息集成。
机电信息2011年第27期总第309期１４５工艺与技术◆GongyiyuJishu
空气是由高温区进入的，传热时温差较高，较逆流冷却会产生较大的热冲击风险。但是此种方法对于转子以及汽缸的冷却比较均匀，同时利用进气区的温度监测点可以有效地对冷却速度进行控制。
逆流冷却时进口处的温差较低，所以相比于顺流冷却产生热冲击的风险较小。但是采用逆流冷却通常会产生风机和汽缸受热不均匀以及无法准确测量温度的缺点，进而给相应的冷却监测和调节带来很多不便。
通过各种生产实践，我们发现顺流冷却的方法更为方便，而且其热冲击风险大的缺点可以通过采用在导气管中对空气进行加热的方法加以避免。
2空气快速冷却技术
2.1要求
2.1.1空气快速冷却技术的一般要求
（1）汽轮机冷却的时间通常维持在26～28h之间较为适宜；（2）汽
（3）整个轮机汽缸温度在300℃以下时才能够进行空气快速冷却；
冷却过程中冷却速度最好控制在6～8℃/h。2.1.2冷却过程中需要使用的设备
（1）循环水泵，并且凝汽器要通有循环水；（2）凝结水泵；（3）高压油泵；（4）轴封抽汽器；（5）轴封系统；（6）冷却抽汽器；（7）连续盘车。2.1.3进行空气冷却前需要检查的部分
（1）主凝结水再循环门应保持开启状态，以便调节水位；（2）下列阀门应关闭：电动主闸门，真空破坏门，高低加空气门，热网加空气门，轴封漏汽管道上的疏水门，电动主闸门前后疏水门及启动旁路疏水门，高加及低加疏水至凝结器疏水门，导管疏水、自动主汽
启动旁路疏水至疏扩门。门前疏水、
2.2措施
2.2.1通入空气开始冷却的措施
（1）向轴封送汽，此时的温度应该维持在180～200℃之间，启动冷却抽汽器，进汽压力保持在0.49MPa，真空度保持在20～30kPa之间，最后开启空气阀门；
（2）冷却汽轮机通流部分时，应保持以下阀门的开启状态：自动主汽门、中压调门、上下段隔板、高压调门、防腐气门；
（3）法兰冷却应该在通流部分冷却4～5h以后进行；）打开汽缸加热装置乙门，关闭疏水门；（4（5）冷却空气阀门稍微打开；（6）对汽缸内的温度进行定时监测，通常每0.5h观察一次汽缸温度和膨胀差；
）汽轮机汽缸与法兰之间的温差应该控制在75℃以内；（7（8）汽缸的温度应该降到150℃；（9）汽缸温度的下降速度应该为6～8℃/h；（10）根据汽缸温度的变化对轴封进行调节；（11）空气进气量的控制通过抽汽器进气阀以及空气进气阀来调节。
2.2.2停止空气冷却的措施
（1）关闭空气进气阀和冷却抽汽器；）停止轴封送汽，打开真空破坏阀；（2）关闭凝泵，打开所有疏水阀，关闭法兰加热气阀；（3（4）关闭高中压调门及上下段隔板；）关闭高压油泵，打开交流油泵。（5
2.2.3注意事项
（1）汽缸温度达到300℃以下时才能够进行空气冷却，而且温度下降速度保持在6～8℃/h为宜。
（2）在整个冷却过程中，汽缸与法兰之间的最大温差不能超过75℃，如果超出应该及时停止冷却操作。
（3）冷却时应该对左右2个法兰的温度进行监测，温差不能超
过20℃，超出应该采取措施。
（4）当汽缸内温度下降到150℃以下时，应该停止冷却抽汽器以及轴封系统。2.3经验及建议
由于停机时主再热蒸汽温度可能不完全匹配，且高中压缸自然冷却速度不一致，为使高中压缸温同时降到满足停运盘车的要求，在投入高压缸快冷后，调节级温度接近或低于中压缸温度时应投入中压缸快冷，并根据冷却速度适时选择电加热器的串并联运行方式，及时调整高中压缸冷却空气流量（汽缸高温阶段选择高温
。在高压缸调节级温度冷小流量，汽缸低温阶段选择低温大流量）
却至130℃时停运快冷，一般缸温反弹不超过150℃且稳定连续
缸温无明显回升时可以停止盘车。盘车12h，
汽轮机快冷装置设有断电和断气保护功能，以防汽轮机进冷器和电加热器烧坏。同时可以增加超温和防进水保护功能，以进一步提高快冷应用中的安全性。在高压缸和中压缸排气口可以安装
根据汽轮机缸温应力变化对空排气阀，避免高温空气进入低压缸。
要求，可以设计缸温下降曲线，再根据缸温下降曲线制定快冷装置加热空气的温降曲线，采用自动控制系统实现快冷系统加热空气温度和流量的连续性变化，这样更有利于延长汽轮机组的寿命。
3快冷技术的其他应用
（1）汽轮机快速冷却装置可用在机组冷态启动过程中应用。汽轮机本体及油系统检修工作结束，盘车能正常投运，等待锅炉或发电机检修时，可以在盘车投运的情况下，提前将汽轮机快速冷却装置投运，根据汽轮机缸体温度的增长情况逐渐由低到高调整加热空气气源的温度，提前将汽轮机加热到热态启动状态，缩短甚至取
在热态启动时，可先加热中压缸使缸温与消低速暖机时间。另外，
再热汽温提前匹配。
（2）停机备用时，可以使用快冷装置干燥汽轮机，以防湿气腐蚀。（3）雨季停机或发电机检修后因受潮绝缘效果不好时，可以使用快冷装置干燥发电机内部，代替提高定子水温干燥发电机的办法，时间短，效果明显。但必须严格监视、控制加热空气的温度和品质。
4结语
总之，随着大机组的相继投运，其热容量大、保温性能好的特点越发显著。经过十几年的探索，汽轮机快速冷却技术已经基本成熟，达到了可以实用的程度。它能缩短机组检修时间，为发电企业带来巨大的经济效益和社会效益，所以其普及应用势在必行。
［参考文献］
［1］李强.国产300MW汽轮机快速冷却技术的应用［J］.发电设备，2008，22
（5）
［2］温新宇.国产600MW机组汽轮机快速冷却技术的应用［J］.中国电
力，2005，38（9）
［3］郭光武.汽轮机快速冷却技术应用实践［J］.华中电力，2008，17（4）
收稿日期：2011-08-08
作者简介：张国忠（1965—），男，黑龙江省哈尔滨市人，工程师，研究方向：汽轮机营销管理。
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