核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法

摘要

本发明适用于百万千瓦级核电站汽轮机的关键技术领域，提供了一种核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法，包括对汽轮机机组检修的正常停机时，执行以下干预步骤：S1、在汽轮机机组检修的停机阶段，控制汽轮机机组以使得机组在解列后先空载运行一段时间，然后再进行打闸的操作；在汽轮机机组空载运行时，同时监控高压缸和中压缸的进汽参数；S2、将与高压缸、中压缸连接的汽水分离再热器进行隔离，用以调节和降低高压缸和中压缸进汽参数。本发明通过将汽轮机机组在解列后先空载运行一段时间，然后再通过隔离汽水分离再热器来降低高中压缸进汽参数进一步强化对汽缸冷却效果，最终达到加速缸温冷却的目的。

说明书

技术领域

本发明属于百万千瓦级核电站汽轮机的关键技术领域，特别涉及一种核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法。

背景技术

随着我国核电事业的迅猛发展，人们对核电关注的越来越多。核电机组因为进汽量和排汽容积流量很大，所以有必要采用半速机组。以岭澳核电站二期工程为例，岭澳二期主汽轮机为国内首台百万千瓦级半速机，其高中压缸结构与大亚湾和岭澳一期完全不同，首先，岭澳二期机组主汽轮机是由一台高中压联合汽缸和两台对称分流式低压汽缸组成，高、中压缸进汽管均布置在联合汽缸中部，在满足其功能和作用的前提下，机组的高中压转子和汽缸体积、重量大，因此蓄热大，必然带来停机后汽缸冷却时间长的问题；其次，来自反应堆蒸发器的主蒸汽通过四根主蒸汽管道进入高压缸做功后，流经四根高缸排汽管道进入两台汽水分离再热器(以下简称MSR)进行除湿再热，再热蒸汽通过四根中压蒸汽管道进入中压缸，最后由两根中压排汽管道进入两台低压缸继续做功，而主汽轮机高、中压进汽口均布置在汽缸中部，因此该区段高中压缸温度在各种工况下最高。

综上，受高中压联合汽缸结构以及由此结构特点所引起的汽轮机系统进汽管线特殊布置方式和运行方式的影响，机组停机后高中压缸缸壁温度下降速度缓慢。然而，停机后汽缸降温时间的长短很大程度上将影响主盘车停运(低于150℃允许停运)、润滑油停运(低于120℃允许停运)、设备检修(低于100℃允许开工)、影响常规的关键路径甚至大修关键路径、检修质量以及时间控制。

根据调试至今多次大修停机实践，经统计，岭澳二期大修正常停机后高中压缸壁温降至检修开工条件(低于100℃允许开工)需约140小时，而岭澳二期大修停机后高中压缸壁温降至盘车停运条件(低于150℃允许停运主盘车)需约40小时。需指出的是，目前常用的停机降温方式是自然冷却，然而，目前正常停机缸温自然冷却的方法对工期影响大，研究加速缸温冷却具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法，旨在解决传统核电站汽轮机高中压缸的缸温自然冷却方法存在的工期长的问题。

本发明是这样实现的，一种核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法，包括：对汽轮机机组检修的正常停机时，执行以下干预步骤：

S1、在所述汽轮机机组检修的停机阶段，控制所述汽轮机机组以使得所述汽轮机机组在解列后先空载运行一段时间，空载运行一段时间后再进行打闸的操作；在所述汽轮机机组空载运行时，同时监控所述汽轮机机组的高压缸和中压缸的进汽参数；

S2、将与所述高压缸、所述中压缸连接的汽水分离再热器进行隔离，用以调节和降低所述高压缸和所述中压缸进汽参数。

作为本发明的优选技术方案：

进一步地，在所述汽轮机机组空载运行的步骤中；将所述高压缸的进汽温度设为140℃至150℃；中压缸的进汽温度设为145℃至155℃。

进一步地，在所述控制所述汽轮机机组的空载运行时间的步骤中，将空载运行时间设为60分钟至120分钟。

进一步地，在所述对汽水分离再热器进行隔离时，中压缸的进汽温度设为90℃至120℃。

进一步地，控制所述汽轮机机组打闸后的中压缸的缸温低于所述高压缸缸温。

进一步地，在所述完成对所述汽水分离再热器隔离的步骤后，再将所述汽水分离再热器设有的疏水箱转换成应急疏水模式。

进一步地，所述汽水分离再热器设为两列，两列的所述汽水分离再热器均通过设置的蒸汽进汽隔离阀进行隔离，同时两列的所述汽水分离再热器的疏水箱均转到应急疏水模式。

进一步地，所述高压缸通过多根排汽管道与所述汽水分离再热器的一侧连接，所述汽水分离再热器的另一侧再通过多根中压缸进汽管道与所述中压缸连接。

进一步地，所述汽轮机机组还包括两台与所述中压缸对称且相对于所述中压缸分流式设置的低压缸，所述中压缸通过两根中压排汽管道与所述低压缸连接。

进一步地，在将与所述高压缸、所述低压缸连接的汽水分离再热器进行隔离的步骤中，同时监控所述高压缸和所述中压缸的上下半缸壁温度差。

本发明提供的核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法，一方面汽轮机机组在解列后先空载运行一段时间以便于加强低温蒸汽对缸温的冷却，相对于现有技术即延长汽轮机机组停机空载运行时间以加强低温蒸汽对缸温的冷却，另一方面再通过隔离汽水分离再热器降低高中压缸进汽参数以进一步强化对汽缸冷却效果，使得检修时停机缸温冷却至一定温度的时间大大缩短，最终达到加速缸温冷却的目的，节省了关键路径工期。

附图说明

图1是本发明实施例提供的核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法的汽水分离再热器隔离或运行时高压缸进汽流量与功率对应曲线；

图2是本发明实施例提供的核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法的汽水分离再热隔离或运行时高中压缸进汽温度与功率对应曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件。

本发明提供一种核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法，通过将汽轮机机组在解列后先空载运行一段时间，然后再通过隔离汽水分离再热器来降低高中压缸进汽参数进一步强化对汽缸冷却效果，最终达到加速缸温冷却的目的，节省了关键路径工期，对后续大修甚至是外基地均有重要参考意义。

该核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法包括：对汽轮机机组检修的正常停机时，执行以下干预步骤：

S1、在汽轮机机组检修的停机阶段，控制汽轮机机组以使得汽轮机机组在解列后先空载运行一段时间，空载运行一段时间后再进行打闸的操作；在汽轮机机组空载运行时，同时监控汽轮机机组的高压缸和中压缸的进汽参数；

S2、将与高压缸、中压缸连接的汽水分离再热器进行隔离，用以调节和降低高压缸和中压缸进汽参数。

本发明实施例提供的核电站汽轮机高中压缸的缸温加速冷却方法，一方面汽轮机机组在解列后先空载运行一段时间以便于加强低温蒸汽对缸温的冷却，相对于现有技术即延长汽轮机机组停机空载运行时间以加强低温蒸汽对缸温的冷却，另一方面再通过隔离汽水分离再热器降低高中压缸进汽参数以进一步强化对汽缸冷却效果，使得检修时停机缸温冷却至一定温度的时间大大缩短，最终达到加速缸温冷却的目的，节省了关键路径工期。

优选地，在汽轮机机组空载运行的步骤中；将高压缸的进汽温度设为140℃至150℃；中压缸的进汽温度设为145℃至155℃。更优选地，为了便于加强低温蒸汽对缸温的冷却，将高压缸的进汽流量控制在25.769kg/s、进汽温度为144℃；中压缸的进汽温度150℃。

进一步地，在控制汽轮机机组的空载运行时间的步骤中，将空载运行时间设为60分钟至120分钟。空载运行时间优选设设置为56分钟，进一步强化对汽缸冷却效果，使得检修时停机缸温冷却至一定温度的时间大大缩短，以达到加速缸温冷却的目的，从而节省了关键路径工期。

本实施例以L3/4号机组为例进行说明。具体地，自调试以来停机过程中已多次采用停机空载运行方式，实践证明空载运行对机组缩短冷却时间有一定的效果。表1为L300小修与L301大修停机缸温趋势对比，L300小修采用空载56分钟等手段，而L301大修停机阶段未进行空载运行，数据统计发现L300小修停机缸温冷却至150℃的时间比L301大修缩短约7.5h。

表1L300小修与L301大修停机缸温冷却数据对比

L401大修机组解列后空载运行75分钟，期间高压缸缸体温度从解列时174℃下降至打闸前的154℃，下降了20℃，冷却效果明显。对比L301大修停机无空载，解列打闸前缸温175℃，自然冷却至154℃耗时约34h。

此外，L3/4号汽轮机空载运行时，高压缸进汽流量25.769kg/s、进汽温度144℃，中压缸进汽温度180℃。考虑中压缸传热影响，利用空载运行冷却理论上可将高压缸温降至约150℃，L401大修停机空载运行期间缸温下降至154℃且仍有进一步下降趋势。

此外，在对汽水分离再热器进行隔离时，中压缸的进汽温度设为90℃至120℃，中压缸的进汽温度优选设置为90℃。

参考表2，本以L3/4号机为例，高中压缸温度数据发现机组解列或打闸时，受中压缸进汽参数影响，中压缸缸体温度较高，汽轮机停机缸温冷却时间也因此延长。因此，进一步地，控制汽轮机机组打闸后的中压缸的缸温在较短时间内即低于高压缸缸温以使得汽轮机机组打闸后的冷却速率将加快。

表2大修停机高中压缸体温度

因此，隔离汽水分离再热器，降低高中压缸进汽参数，强化对汽缸冷却效果，从原理上能够达到降低停机汽缸温度，缩短停机降温时间。优选地，隔离MSR二级再热器，使得中压缸的进汽温度设为90℃，中压进汽温度对比隔离前将下降90℃，进一步地，因打闸后中压缸温将低于高压缸温故汽机打闸后的冷却速率将加快。

具体地，参见图1和图2，汽水分离再热器隔离或运行时，高中压缸进汽流量、温度与机组功率对应曲线，可见汽水分离再热器隔离将有效降低中压缸进汽温度。细化地，图1中将汽水分离再热器1/2级投运时反应堆蒸汽流量、汽水分离再热器1/2级投运时高压缸进汽流量、汽水分离再热器仅2级投运时反应堆蒸汽流量、汽水分离再热器仅2级投运时高压缸进汽流量、汽水分离再热器1/2级隔离时反应堆蒸汽流量以及汽水分离再热器1/2级隔离时高压缸进汽流量进行了对比。可以理解地，图中所示的蒸汽流量也可以表述为进汽流量。细化地，图2中将汽水分离再热器1/2级投运时高压缸进汽温度、汽水分离再热器1/2级投运时中压缸进汽温度、汽水分离再热器仅2级投运时高压缸进汽温度、汽水分离再热器仅2级投运时中压缸进汽温度、汽水分离再热器1/2级隔离时高压缸进汽温度以及汽水分离再热器1/2级隔离时中压缸进汽温度进行了对比。

此外，在完成对汽水分离再热器隔离的步骤后，再将汽水分离再热器设有的疏水箱转换成应急疏水模式。进一步地，汽水分离再热器设为两列，两列的汽水分离再热器均通过设置的疏水箱进行疏水隔离，两列的汽水分离再热器的疏水箱均转到应急疏水模式。

另外，高压缸通过多根排汽管道与汽水分离再热器的一侧连接，汽水分离再热器的另一侧再通过多根中压蒸汽管道与中压缸连接。进一步地，汽轮机机组还包括两台与中压缸对称且相对于中压缸分流式设置的低压缸，中压缸通过两根中压排汽管道与低压缸连接。具体地，本实施例以L3/4号机为例，来自反应堆蒸发器的主蒸汽通过四根主蒸汽管道进入高压缸做功后，流经四根高缸排汽管道进入两台汽水分离再热器进行除湿再热，再热蒸汽通过四根中压蒸汽管道进入中压缸，最后由两根中压排汽管道进入两台低压缸继续做功。

进一步地，在将与高压缸、低压缸连接的汽水分离再热器进行隔离的步骤中，同时监控高压缸和中压缸的上下半缸壁温度差，进而便于对高压缸和中压缸的进汽流量和进汽温度进行控制。

此外，需说明的是，L305大修常规岛主汽轮机检修是关键路径，为缩短L305大修停机后高中压缸缸温冷却至停运主盘车(低于150度允许停运)的关键路径时间。L305大修停机过程中采用空载运行平台停留+MSR二级隔离方式进行缸温冷却实践。L305大修打闸后仅18小时缸温即降至150度(主盘车允许停运的缸温)，而L301大修打闸后42小时才自然冷却至150度，L305大修改进实践效果良好，节约缸温冷却关键路径时间约20多小时。对比L305/404/306大修停机缸温冷却时间，与L301/401大修相比，有效节省了停机缸温冷却至主盘车允许停运的关键路径时间约20小时。需说明的是，对于本领域技术人员来说，本实施例中前述的L3/4号机组，涉及的L300、L301、L302、L305、L306以及L401、L404等均为本领域的惯用技术用语，在此，不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。