СПОСОБ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ МАШИННОГО ЗАЛА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 1998 года по МПК F01D21/14 

Изобретение относится к проблемам эксплуатации паротурбинных установок электростанций и может быть использовано для защиты машинного зала электростанции при возникновении пожара, связанного с аварийным возгоранием использующихся в технологическом процессе горючих веществ.

Повышенная пожароопасность машзалов ТЭС определяется наличием горючих веществ (масла и водорода) в циркуляционных системах большинства действующих турбоагрегатов, вероятность аварий оборудования в механической и электротехнической части с выбросом и воспламенением указанных горючих веществ и недостаточной защищенностью перекрытий машзала, что приводит к их обрушению при крупных пожарах. В настоящее время для вновь разрабатываемого оборудования ведутся работы по замене масла и водорода в циркуляционных системах турбоагрегатов негорючими веществами. Возможности такого перехода для работающего оборудования ограничены высокой стоимостью соответствующих мероприятий, в связи с чем в обозримом будущем рассчитывать на решение проблемы пожаробезопасности машинных залов многочисленного парка действующих паротурбинных электростанций не приходится.

Известен принимаемый в качестве прототипа способ противопожарной защиты машинного зала электростанции, содержащей по меньшей мере одну энергоустановку с паротурбинным приводом электрогенератора, имеющего систему водородного охлаждения, и с использованием горючего масла по меньшей мере в одной из маслосистем, относящихся к регулированию турбины, смазке подшипников турбины и генератора и уплотнению вала генератора, причем маслосистемы смазки подшипников турбины и генератора, а также маслосистема уплотнения вала генератора оборудованы индивидуальными емкостями аварийного маслоснабжения, предусматривающими при обнаружении возгорания подавление соответствующих очагов путем подачи огнегасящего агента, отключение находящейся в пожароопасной ситуации энергоустановки со срывом вакуума в конденсаторе турбины и отключением всех масляных насосов, а также аварийное освобождение генератора от водорода. Указанный известный способ не обеспечивает достаточной надежности противопожарной защиты машинного зала вследствие того, что при аварийном отключении энергоустановки без выдержки времени отключают только рабочие масляные насосы системы регулирования турбины, в то время как масляные насосы гораздо более емкой системы смазки подшипников турбины и генератора отключают с выдержкой времени 60 с; аварийное освобождение генератора от водорода производят через штатную систему вытеснения водорода, используемую и в безаварийных режимах (при ремонте генератора); насосы маслосистемы уплотнения вала генератора отключают не менее, чем через 15 мин от начала вытеснения водорода, а в качестве огнегасящего агента применяют обычные средства пожаротушения (воду, углекислоту из огнетушителей и пр.).

Достигаемым результатом изобретения является повышение надежности противопожарной защиты. Это обеспечивается тем, что при противопожарной защите машинного зала электростанции, содержащей по меньшей мере одну энергоустановку с паротурбинным приводом электрогенератора, имеющего систему водородного охлаждения, и с использованием горючего масла по меньшей мере в одной из маслосистем, относящихся к регулированию турбины, смазке подшипников турбины и генератора, а также к маслосистеме уплотнения вала генератора, оборудованных индивидуальными емкостями аварийного маслоснабжения, предусматривающей при обнаружении возгорания подавление соответствующих очагов путем подачи огнегасящего агента, отключение находящейся в пожароопасной ситуации энергоустановки со срывом вакуума в конденсаторе турбины и отключением всех масляных насосов, а также аварийное освобождение генератора от водорода, согласно изобретению отключение всех масляных насосов производят одновременно с прекращением подачи пара в турбину и отключением генератора от сети, аварийное освобождение генератора от водорода осуществляют через трубопровод, проходное сечение которого превышает по меньшей мере в 10 раз проходное сечение трубопровода вытеснения водорода из генератора в безаварийных режимах, а в качестве огнегасящего агента используют перегретую воду из деаэратора отключенной энергоустановки, которую распыливают в зонах повышенной пожароопасности, и остаточный пар этой установки, который выпускают в машзал через атмосферные клапаны и концевые уплотнения турбины путем отмены запрета на сброс пара через быстродействующую редукционно-охладительную установку в конденсатор турбины при повышении в нем давления выше установленного уровня и прекращения отсоса пара из концевых уплотнений указанной турбины.

Дополнительно целесообразно непрерывно контролировать уровень вибрации подшипников цилиндров низкого давления паровой турбины и одновременно с достижением им установленного значения, превышающего нормативный уровень срабатывания штатной системы защиты указанных турбины и электрогенератора по предельному уровню вибрации (с нормативной выдержкой времени), отключать соответствующую энергоустановку со срывом вакуума в конденсаторе турбины и аварийным удалением водорода независимо от фиксации наличия пламени.

При наличии по меньшей мере двух энергоустановок с паровыми турбинами, установленными в одном машзале, целесообразно дополнительно отключать по меньшей мере одну энергоустановку, ближайшую к установке, в системах которой произошло возгорание, причем указанное отключение производят с отменой запрета на сброс пара в конденсатор при повышении в нем давления выше установленного уровня и со срывом вакуума в конденсаторе паровой турбины, осуществляемым по технологии, предусмотренной эксплуатационной инструкцией для данного оборудования.

Практически противопожарную защиту машинного зала электростанции с энергоустановками указанного типа согласно предлагаемому изобретению осуществляют следующим образом.

С помощью датчиков известного типа непрерывно контролируют появление в машинном зале пламени от загорания масла и/или водорода. При фиксации загорания производят отключение энергоустановки. После прекращения подачи пара в турбину и отключения генератора от сети производят без выдержки времени: быстрый сброс водорода из системы охлаждения генератора за пределы машзала через аварийный трубопровод достаточно большого проходного сечения, срыв вакуума в конденсаторе турбины и отключение всех масляных насосов (такое отключение возможно только при оборудовании маслосистем смазки подшипников турбины и генератора, а также маслосистемы уплотнения вала генератора индивидуальными емкостями аварийного маслоснабжения). Срыв вакуума в конденсаторе турбины позволяет, во-первых, сократить время вращения ротора турбины с ограниченной подачей масла в подшипники, по возможности сохраняя их целостность, а, во-вторых, повысить давление в выхлопном патрубке турбины для последующего выброса в машзал остаточного пара через предохранительные атмосферные клапаны, который наряду с паром из концевых уплотнений турбины используют в качестве объемного огнегасящего агента, препятствующего распространению пламени вверх от очагов возгорания. Выброс остаточного пара отключенной энергоустановки в машзал производят путем отмены запрета на сброс пара через быстродействующую редукционно-охладительную установку в конденсатор турбины при повышении в нем давления выше установленного уровня и прекращения отсоса пара из концевых уплотнений указанной турбины.

В качестве основного огнегасящего агента, распыливаемого непосредственно над вероятными очагами возгорания, используют перегретую воду из деаэратора отключенной установки. Часть этой воды при выходе в атмосферу машзала вскипает, образуя завесу из водяной пыли и пара, что существенно снижает интенсивность проникновения в зону горения кислорода воздуха и вследствие интенсивного последующего парообразования поглощает тепло из этой зоны.

Поскольку команду на аварийное освобождение генератора от водорода и отключение масляных насосов подают немедленно после прекращения подачи пара в турбину и отключения генератора от сети, обеспечивается прекращение подачи в зону горения горючих веществ в максимально короткое по условиям технологического процесса время с момента фиксации начала возгорания.

Заполнение помещения машзала паром в сочетании с распылением перегретой воды из деаэратора над зонами возможного воспламенения горючих веществ обеспечивает эффективное и быстрое воздействие на очаги воспламенения и препятствует их распространению и развитию пожара до прибытия специализированной пожарной службы. Важно, что при таком способе противопожарной защиты отпадает необходимость иметь специальный запас воды при значительно более высокой эффективности огнегасящего воздействия пара и мелко распыляемой в результате вскипания при выходе в атмосферу перегретой воды.

На аварийный останов турбины и генератора (турбоагрегата) с отключением маслонасосов следует идти только при абсолютной уверенности в угрозе крупного пожара. Такая угроза с большой степенью вероятности возникает при отрыве в проточной части цилиндра низкого давления турбинных лопаток последней ступени. Возникающая при этом вибрация валопровода турбины может привести к разрушению подшипников и маслопроводов системы их смазки. В связи с этим целесообразно дополнительно к непрерывному контролю за появлением пламени осуществлять непрерывный контроль уровня вибрации подшипников цилиндров низкого давления паровой турбины и при достижении им установленного значения, превышающего нормативный уровень срабатывания штатной системы защиты по предельному уровню вибрации (с нормативной выдержкой времени), подать без выдержки времени сигнал на автоматическое отключение соответствующего турбоагрегата, а также после прекращения подачи пара в турбину и отключения генератора от сети - подать без выдержки времени сигнал на срыв вакуума в конденсаторе турбины и аварийное освобождение генератора от водорода независимо от наличия сигнала о появлении пламени.

При наличии по меньшей мере двух энергоустановок с паровыми турбинами, установленными в одном машзале, сбрасываемого пара одной аварийной турбины может не хватить для противопожарного заполнения машзала. В этом случае целесообразно дополнительно отключить по меньшей мере одну энергоустановку, ближайшую к установке, в системах которой произошло возгорание и после получения сигнала о выполнении команды на отключение турбоагрегата отменить запрет на сброс пара в конденсаторе при повышении в нем давления выше установленного уровня и по технологии, предусмотренной эксплуатационной инструкцией для данного оборудования, сорвать вакуум в конденсаторе паровой турбины.

Во всех случаях при возникновении пожароопасной ситуации до выпуска пара в машзал дежурным оператором или автоматически должен быть подан принятый на электростанции условный сигнал и предусмотрена необходимая выдержка времени для немедленной эвакуации с площадки обслуживания турбоагрегата, в системах которого произошло возгорание, всех находящихся там людей.

Использование: при эксплуатации паротурбинных установок электростанции и может быть использовано для защиты машинного зала электростанции при возникновении пожара, связанного с аварийным возгоранием использующихся в технологическом процессе горючих веществ. Сущность изобретения: отключение всех маслонасосов производят одновременно с прекращением подачи пара в турбину и отключением генератора от сети, аварийное освобождение генератора от водорода осуществляют через трубопровод, проходное сечение которого превышает по меньшей мере в 10 раз проходное сечение трубопровода вытеснения водорода из генератора в безаварийных режимах, в качестве огнегасящего агента используют перегретую воду из деаэратора отключенной энергоустановки, которую распыливают в зонах повышенной пожароопасности, и остаточный пар этой установки, который выпускают в машзал через атмосферные клапаны и концевые уплотнения турбины путем отмены запрета на сброс пара через быстродействующую редукционно-охладительную установку в конденсатор турбины при повышении в нем давления выше установленного уровня и прекращения отсоса пара из концевых уплотнений указанной турбины. Рекомендуется также дополнительно непрерывно контролировать уровень вибрации подшипников цилиндров низкого давления паровой турбины и при достижении им установленного значения, превышающего нормативный уровень срабатывания штатной системы защиты указанных турбины и электрогенератора по предельному уровню вибрации (с нормативной выдержкой времени), отключают без выдержки времени соответствующую энергоустановку со срывом вакуума в конденсаторе турбины и аварийным удалением водорода независимо от фиксации наличия пламени. При наличии по меньшей мере двух энергоустановок с паровыми турбинами, установленными в одном машзале, дополнительно отключают по меньшей мере одну энергоустановку, ближайшую к установке, в системах которой произошло возгорание, причем указанное отключение производят с отменой запрета на сброс пара в конденсатор при повышении в нем давления выше установленного уровня и со срывом вакуума в конденсаторе паровой турбины, осуществляемым по технологии, предусмотренной эксплуатационной инструкцией для данного оборудования. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ противопожарной защиты машинного зала электростанции, содержащей по меньшей мере одну энергоустановку с паротурбинным приводом электрогенератора, имеющего систему водородного охлаждения, и с использованием горючего масла по меньшей мере в одной из маслосистем, относящихся к регулированию турбины, смазке подшипников турбины и генератора и уплотнению вала генератора, причем маслосистемы смазки подшипников турбины и генератора, а также маслосистема уплотнения вала генератора оборудованы индивидуальными емкостями аварийного маслоснабжения, предусматривающий при обнаружении возгорания подавление соответствующих очагов путем подачи огнегасящего агента, отключение находящейся в пожароопасной ситуации энергоустановки со срывом вакуума в конденсаторе турбины и отключение всех масляных насосов, а также аварийное освобождение генератора от водорода, отличающийся тем, что отключение всех маслонасосов производят одновременно с прекращением подачи пара в турбину и отключением генератора от сети, аварийное освобождение генератора от водорода осуществляют через трубопровод, проходное сечение которого превышает по меньшей мере в 10 раз проходное сечение трубопровода вытеснения водорода из генератора в базаварийных режимах, а в качестве огнегасящего агента используют перегретую воду из деаэратора отключенной энергоустановки, которую распыливают в зонах повышенной пожароопасности, и остаточный пар этой установки, который выпускают в машзал через атмосферные клапаны и концевые уплотнения турбины путем отмены запрета на сброс пара через быстродействующую редукционно-охладительную установку в конденсатор турбины при повышении в нем давления выше установленного уровня и прекращения отсоса пара из концевых уплотнений указанной турбины. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно непрерывно контролируют уровень вибрации подшипников цилиндров низкого давления паровой турбины и одновременно с достижением им установленного значения, превышающего нормативный уровень срабатывания штатной системы защиты указанных турбины и электрогенератора по предельному уровню вибрации (с нормативной выдержкой времени), отключают соответствующую энергоустановку со срывом вакуума в конденсаторе турбины и аварийным удалением водорода независимо от фиксации наличия пламени. 3. Способ по пп.1 и 2 при наличии по меньшей мере двух энергоустановок с паровыми турбинами, установленными в одном машзале, отличающийся тем, что дополнительно отключают по меньшей мере одну энергоустановку, ближайшую к установке, в системах которой произошло возгорание, причем указанное отключение производят с отменой запрета на сброс пара в конденсатор при повышении в нем давления выше установленного уровня и со срывом вакуума в конденсаторе паровой турбины, осуществляемым по технологии, предусмотренной эксплуатационной инструкцией для данного оборудования.