Способ расхолаживания паровой турбины Советский патент 1983 года по МПК F01D21/00 

Изобретение относится к теплоэнер гетике и может быть использовано для ускорения остывания остановленных турбин. Известен способ принудительного расхолаживания паротурбинной установки путем сообщения внутренней полости высок температурных цилиндров с одной сторон с атмосферой, а с другой - с конденсато ром, в котором поддерживают вакуум, а одновременно на концевые уплотнения ту бины подают пар, температуру которого изменяют в соответствии с температурой металла цилиндра L-Q Недостатком этого способа является необходимость подачи пара на концевые уплотнения охлаждаем1 х цилиндров с целью предотвращения поступления через эти ухшотнения больщих расходов воздуха, которые приводят к ускоренному охлаждению роторов в зоне концевых уплотнений и возниквювению повышенных относительных укорочений роторов. Пар, подавемый на уплотнения охлаждаемых цилиндров, поступает в вьххлопвой патрубок цилиндра низкого давления и разогревает его и последние ступени цилиндра, так как расхолаживание проводится при низком разрежении в конденсаторе. Во избежание этого увеличивают разрежение в конденсаторе путем ограничения расхода воздуха через охлаждаемые цилиндры, что приводит к снижению темпа расхолаживания и увеличению его продолжительности. Кроме того, подача пара на уплотнения усложняет расхолаживания и увеличивает число элементов оборудования „ требуемого для обеспечения надежности процесса. Так, для обеспечения конденсации пара, подаваемогв на уплотнения и поступающего затем в конде сатор, необходимо, чтобы в процессе расхолаживания работала конденсационна установка. Разогрев конденсатора и выхлопного патрубка приводит к дополнительным затратам времени, связанным с остыванием этих элементов после окончания расхолаживания, что увеличивает общую продолжительность, простоя турбины до начала ремонтных работ.. Известен также способ расхолаживания паровой турбины путем сообщения проточной части и фланцевьпс; соединений цилиндров на входе с атмосферой и на выходе с воздухоотсасывающим устройсгвам, отключения подачи пара на конце вые уплотнения с камерами отсоса и регулирования расхода охлаждающего воздуха в aaBHcimiocTH от отклонения вели чины текущего значения относительных перемещений роторов от нижней и верхней границ интервала допустимых значений относительных перемещений роторов 2. Возможность прекращения подачи уплотняющего пара на уплотнения достигается за счет отсутствия подачи охлаждающего воздуха в проточную часть турбины до тех пор, пока текущее значение относительного перемещения ротора не приблизится к верхней границе интервала допустимых значений и подачи ограниченного расхода охлаждающего воздуха в проточную часть на следующем этапе, когда значение отиосигел ного перемещения поддерживается вблизи верхней границы. Малые расходы воздуха через проточную часть охлаждаемых : цилиндров снижают темп их остыйания и увеличивают общую продолжительность процесса расхолаживания турбины, и снижается надежность, обусловленная необходимостью подачи уплотняющего пара на начальном этапе процесса расхолаживания. Целью изобретения является сокращение продолжительности расхолаживания паровой турбины и повышение надежности ее работы в процессе расхолаживания. Указанная цель достигается тем, что согласно способу расхолаживания паровой турбины путем сообщения проточной части и фланцевых соединений цилиндров на входе с атмосферой и на выходе с воздухоотсасывающим устройством, отключения подачи пара на концевые уплотнения с камерами отсоса и регулирования расхода охлаждающего воздуха в зависимости от отклонения величины текущего значения с относительных перемещений роторов- от нижней и верхней границ интервала допустимых значений относительных перемещений роторов, после отключения подачи на концевые уплотнения и при достижении нижней границы интервала допуст&мых значений относительных перемещений роторов подают охлаждающий воздух в проточную часть, регулируя его расход пропорционально величине отклонения текущего значения относительного перемещения ротора от указанной нижней границы интервала при поддержании равенств давлений в камерах отсоса концевых уплотнений и в проточной части охлаждаемых цилиндров.. На фиг. 1 представлена принципиальная схема паротурбинной установки для осуществления способа; на фиг. 2 - вариант схемы реализации способа для оаного цюгенара или одноиилиндровой турбины. Паротурбинная установка (фиг. 1) содержит последовательно соединенные по . пару цилиндр высокого давления (ЦВД) 1 цилиндр среднего давления (ЦСД) 2, цилиндр низкого давления (ЦНД) 3 и конденсатор 4, а также йистемы концевых уплотнений 5 и 6 ЦВД 1, 7 и 8, ЦСД 2, 9 и 10, ЦНД 3, перепускные паропроводы 11 ЦВД 1 и промежуточный пароперегреватель 12. Перепускные трубопроводы 11 ЦВД 1 связашл трубопроводом 13с эжектором 14. Перед эжектором 14 установлена задвижка (клапан) 15. Система концевых уплотнений каждого из цилиндров 1-- 3 включает в себя каме{х 1 16, связанные трубопроводами 17 - 22 ...с общим коллектором 23, который в свою очередь соединений линией 24 с эжектором 25 систры концевых уплотнений. На линии 24 установлен регулирующий клапан (задвижка) 26, а на трубопроводах 17 - 22 - запорные задвижки 27 - 32. Концевые уплотнения всех цилиндров включают также камеры 33, связанные трубопроводами 34 - 39 с источником (не показан) уплотняющего пара. Кроме того, в передние концевые уплотнения 5 ЦВД 1 входят камеры 40 - 42 отсоса, пара, а задние концевые уплотнения 6 ЦВД 1 и передние концевые уплот нения 7 ЦСД,2 содержат камеры 4О и 41 отсоса пара, которые соединены с т|рубопроводами 43 - 45 системы регенерации турбины (не показана). Давление в проточной части охлаждаемых цилиндров 1-3 измеряется с помощью датчиков 46 и 47, давление в камерах 16 - с помощью датчиков 48 51. Относительное укорочение ротора (не показан) ЦВД 1 измеряется датчикам 52, а относительное укорочение ротора ЦСД 2 измеряется датчиком 53. Давление воздуха перед эжекторами 14 и 25 измеряется датчиками 54 и 55. Для забора воздуха и атмосферы используются устройства 56, подключенные между ЦНД 3 и конденсатором 4. Корпуса ЦВД 1 и ЦСД 2 могут быть оборудованы системой обогрева фланцевых соединений (не показаны). Эти системы имеют линии, позволяющие соединить их с эжектором .14 и с атмосферой. Под-. ключение эжектора 14 может йыть произведено не только к перепускным трубе проводам 11 ЦВД 1. При наличии запо1 ной задвижки- на трубопроводе 57 между 101 064. ЦСД 2 и ЦНД 3 подключение может быть проюведеио к агаму трубопроводу 5 пенред задвижкой со стороны ЦСД 2. Возможна также схема подключения эжектора 14 к конденсатору 4 иди к растопочному расширителю котла ,(не показаны), подключенному к его пароводяному тракту. Давление в общем коллекторе 23 измеряется датчиком 58. Уставовка сгаержнт также задвижки 5ёГ-61 на линиях 62 - 64На схеме (фиг, 2) представлен варвавт реализации способа для одного иилнтра 1 или одноцилиндровой тухэбины, на1фимер турбины с противодавлением, оообев(юстью которых является обьединенве эжекторов 14 и 26 в одну общую группу, обеспечивающую отсос воздуха как из проточной части цилиндра 1 и его i внутренних поге)стей, так и из камер 16 концевых уплотнений 5 и 6. Способ расхолаживания паровой турбины осуществляется следующим образец. После остановки турбины прекращают подачу уплотняющего пара по трубопро водам 34 - 39 в камеры 33 концевых уплотнений 5 - 1О всех цилиндров 1-3 турбины и открытием устройств 56 подают воздух в конденсате 4 турбины, одновременно отключив воздухоудаляющие устройства (не показаны) конденсатора 4 (фиг. 1). Закрывают задвижки 31 и 32 на трубопроводах 21 и 22, связывающих камеры 16 ЦНД 3 с общв коллектором 23, и задвижки 59 - 61 на линиях 62 64 связи камер 40 - 42 концевых уплотнений 5 и 6 ЦВД 1 и 7 ЦСД 2 с трубопроводами 43 - 45 системы регенерации турбины. Задвижки 27 - ЗО на трубопроводах 17 - 2О оставляют отк{ 1тыми. При наличии систем обогрева фланцевых соединений корпусов ЦВД 1 и ЦСД 2 в начале процесса расхолаживания организуют подачу воздуха только в эту систему, обеспечивая максимально возможный расход воздуха через нее. Для этого соединяют систему с атмосферой и с эжектором 14 расхолаживания, откга 1вают полностью арматуру на линиях, связывающих систему с атмосферой и эжектором, и включают в работу эжектор 14 расхолаживания. Значительный расход воздуха через систему фланцевых соединений обеспечивает более быстрое остывание корпусов, чем роторрв, поэтому относительные перемеще(тя iS роторов изменяются. При достижении нижней границы йнтер вала допустимых значений относительных перемещений ( - о ) в сторону укорочения организуют движение воздуха через

проточную часть цилиндров 1-3 открытием задвижки 15 при работающем эжекторе 14. При этом воздух из атмосферы через устройства 16 поступает в ЦНД 3 затем в ЦСД 2 и через промежуточный пароперегреватель 12 - в ЦВД 1, а оттуда по перепускному трубопроводу 11 через задвижку 15 - к эжектору 14.

Одновременно включают в работу эжектор 25, приоткрывают регулирующий клапан 26 и начинают отсасывать воздух из камер 16 концеылх уплотнений 5-8 ЦВД 1 и ЦСД 2. При этом контролируют давление в камерах 16 ЦВ 1 и ЦСД 2 и воздействием на положение регулирующего клапана 25 устанавливают его равным давлению в проточной части ЦВД 1 и ЦСД 2. Так как обычно разница в сопротивлениях трубопроводов 27-30 при расходах воздуха, устанав ливаемых в процессе расхолаживания, незначительна, то давление во всех камерах 16 практически одинаково и его можно контролировать с помощью датчика 58.

То же относится и к сопротивлению трубопроводов прсыежуточногх) пароперегревателя 12 между ЦВД 1 и ЦСД 2, поэтому давление в проточной части

ЦВД 1 и ЦСД 2 можно контролировать с помощью одного из датчиков - 46 или 47. В тех же случаях, ксГгда влияние сопротивления значительно, производят регулирование системы. С этой целью устанавливают,в какой вз камер 16 дав ление будет наибольшим {.разрежение - наименьшим) к, контролируя это давление воздействием на регулирующий клапан 26, устанавливают его примерно равным давлению в ЦСД 2. Затем прикрытием задвижек, например 27-29 на трубопроводах 17 - 19, связывак ших остальные камеры 16 с общим коллектором 23, устанавливают цавление в каждой из них примерно равным давлению в проточной части соответствующего цилиндра. После выполнения указанной операции давление во всех . камерах 16 будет примерно равно давлению в проточной части соответствующего цилиндра. В дальнейшем положение задвижек 27 - ЗО не изменяют. Определяют разность давлений между коллектором 23 (или линией 24) и проточной частью ЦСД 2 и в дальнейшем используют показания датчика 58 с учетом гамтученной поправки для управления работой эжектора 25.

Примерное равенство рассматри1 аемы давлений исключает перетоки охлаждак щего воздуха вдоль тела ротора в зоне концевых уплотнений 5-8 охлаждаемых цилиндров 1, 2 и предотвращает опережающее охлаждение ротора по сравнению с корпусом и связанное с этим npt ближение к предельно допустимым значениям относительных укорочений роторов. Текущее значение относительных перемещений роторов ЦВД 1 и ЦСД 2 контролируют с псжющью датчиков 52 и 53. При увеличении разности между текущим значением относительного перемещения ротора S и нижней границей интервала его допустимых значений -6 расход воздуха через проточную часть увеличивают пропорционально этой разности; при уменьшении - снижают. Когда разность становится нулевой, подачу охлаждающего воздуха в проточную часть прекращают. Регулирование расхода воздуха, отсасываемого эжектором, осуществляют задвижкой (клапаном) 15, а расход отсасываемого воздуха контролируют по показаниям датчика (манометра) 55, используя характеристику эжектора 25 Расход, воздуха - давление на всасе. При изменении расхода воздуха через проточную часть, цилиндров в соответствии с характеристикой эжектора и сопротивлением тракта изменяется и да&ление в проточной части охлаждаемых цилиндров. Для исключения перетоков воздуха вдоль тела ротора в зоне концевых уплотнений 5-8 воздействием на регулирующий клапан 26 изменяют величину расхода воздуха, отсасываемого эжектором 25, поддерживая равенство давлений в камерах 16 концевых уплотнений 5-8 и в проточной части ЦВД 1.

При реализации способа на установке (фиг. 2), операции производят в той же последовательности. Отличия связаны только с тем, что оба эжектора 14 и 25 работают параллельно, отсасывая воздух и из проточной части цилиндра 1, и из камер 16 уплотнений 5 и 6. Равенство давлений в камерах 16 и внутри проточной части поддерживается степенью открытия регулирующего клапана 26, а расход воздуха, отсасываемого из проточной части цилиндра 1 - степенью открытия задвижки (клапана) 15.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает оптимизацию процесса расхолаживания высокотемпературных цилиндров паровой турбины за счет обеспечения максимально допустимых расходов охлаждающего воздуха через проточную часть цилиндров на врех этапах расхолаживания, вследствие чего продолжительность процесса сокращается. Регулирование plao хода воздуха, отсасываемого из уплотнений эжекторсям системы уплотнений, иоключает перетоки охлаждающего воздуха вдоль тела ротора в зоне концевых уплотнений, что позволяет увеличить раоход воздуха через проточную часть охлаждаемых циливдров при одинаковом значений относнтельвых укорочений роторов в, следовательно, дополнительно увеличить .скорость расхолаживания ту{ бины. Кроме этого, потюстью исключав ется необходимость подачи пара на концевые уплотнення турбины, что повышает надежность ее работы в режиме расхолаживания, исключает необходимость, работы конденсационной установки турбины и предотвращает разогрев овлиндра низкого давления. -JiAruIrL fj: Ll J Iфуг, 2

СПОСОБ РАСХОЛАЖИВАНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ путем сообщения проточной части и фланцевых соединений цилиндров на входе с атмосферой и на выходе с воадухоотсасывающим устройством, отключения подачи пара на концевыеi уплотнения с камерами отсоса и регулирования расхода охлаждающего.воздуха в зависимости от отклонения величины текущего значения относительных пер&мицений роторов от их нижней и верхней границ интервала допустимых значений относительных перемещений роторов, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности расхолаживания и повыщения надежности, после отключения подачи пара на концевые уплотнения и при достижении нижней границы интервала допустимых значений относительных перемещений роторов подают охлаждающий воздух в проточную часть, регулируя его расход пропорционально величине отклонения текущего значения относительного перемещения ротора от указанной нижней границы интервала при поддержании равенства давлений в камерах отсоса концевых ; плотнений и в проточной части охлаждаемых цилиндров.