王楠
（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010206）
关于全厂厂用电失去汽轮机处理过程中的分析与探讨
王楠
（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010206）
对于火力发电厂而言，尽管在设计时已经做了充分的考虑，但受恶劣天气或突发性事故影响，还是存在着全厂供、用电与外界中断的可能，而目前对于大多数长期在大电网中稳定运行的机组、尤其是大型汽轮机组来说，一般都不具有脱网单机带厂用电稳定运行的能力。因此，一旦全厂供、用电与外界中断这种情况出现，就会出现全厂失电的情况。全厂失电，如何保证汽轮机安全停运，是十分值得关注的事情。
厂用电 汽轮机 轴封 润滑油 真空
厂用电失去的原因很多，但是对汽轮机及其系统来说，主要是失去给水系统、循环水系统、凝结水系统、闭式水系统、开式水系统、工业水系统、EH油系统、真空系统、压缩空气系统、轴封蒸汽系统等，在这些设备或系统均不能运行或者不能维持的情况下，如何将汽轮发电机组安全停运就变得尤为重要。完善的事故预案可以有效的减轻事故造成的损坏，为此必须制定相应的事故预案，这些预案在事故处理中发挥着重要的作用，但是其中的一些措施及处理方法是否合理和完善，仍需要深入分析与探讨。为了方便讨论，在下文中认为机组失去厂用电后，汽轮机保护动作正常，柴油发电机投运正常，保安段电源、直流电源和UPS电源工作正常，与之相关的设备系统均能正常投用。
1 厂用电失去后的常规做法
对于正常运行的汽轮机，厂用电失去跳闸后，主要保证汽轮机润滑油系统、隔绝凝汽器、维持轴封供汽三个方面，主要内容如下：
（1）确认汽轮机转速下降，所有主汽门和调节汽门关闭，抽汽逆止门关闭；（2）确认柴油机发电机启动，保安电源恢复，启动主机顶轴油泵；（3）确认主机直流事故润滑油泵自启动，否则手动投运；（4）确认直流密封油泵自动启动，否则应手动投运；（5）确认小机跳闸，汽门全关，直流事故油泵自启动，否则应手动投运；（6）确认高、低压旁路阀已关闭，隔绝疏水进入凝结器；（7）关闭汽轮机本体及主要管道的疏水阀；（8）汽机轴封供汽由主蒸汽供给，开启真空破坏门，破坏真空；（9）启动汽轮机交流润滑油泵运行，停运直流润滑油泵运行；（10）汽轮机转速到零后，投运盘车。
2 几个问题的分析与探讨
2.1 汽轮机跳闸后的润滑油系统
厂用电失去跳闸后，由于冷却水不能供给，会使得润滑油温度快速上升，会对汽轮机造成严重的威胁。汽轮机润滑油冷却水来自机组循环水系统。在厂用电失去后，可以通过开启冷油器最低处放水阀将冷却器旁路来的水放出，从而达到冷却润滑油的目的。在润滑油冷却水完全失去时，如何最大程度地控制润滑油的温升速率也需要进行讨论分析。汽轮机润滑油中的热量来源于两部分，一部分是轴承中油膜与轴颈的摩擦发热，另一部分是轴颈的热传导。减少摩擦发热所产生的热量，可以采取降低汽轮机转速的方法来提前控制；启动顶轴油泵，能够使油膜厚度增加，从一定程度上也可以降低油膜温度，也会使摩擦发热的热量有所减少；减少轴颈的热传导，可通过切换轴封汽源来实现。在此之前，需要破坏凝汽器真空，并且启动顶轴油泵，当真空到零时，立刻切断轴封供气。一般情况下，汽轮机润滑油的循环倍率是10，在额定3000r/min的转速下，润滑油在冷却轴承吸收热量后，温度会升高约15℃左右，也就是在为期6分钟的循环周期内，润滑油箱中油温会上升15℃左右。汽轮机惰走12分钟后，转速降至1500r/min，润滑油温升会有所下降。如果原润滑油温为40℃，润滑油箱油温为55℃，冷却水失去后润滑油温会突升到55℃，油系统继续循环导致油温还会有大幅度增长。在这种情况下汽轮机转速到零后，盘车不能立即投用，由于润滑油温度过高，导致盘车所需的油膜难以建立，轴承无法充分冷却，如果盲目投用盘车，会给汽轮机轴承造成损伤，此时应该将汽轮机进行闷缸处理。如果厂用电在短时间内能恢复，汽轮机很快启动，在盘车停运期间，每隔30分钟将汽轮机转子转动180°，防止汽轮机大轴弯曲。在润滑油冷却水完全失去的情况下，要保证润滑油泵正常运行，如果消防水系统运行正常，可以对润滑油冷却器放气或放水管进行通水进行冷却。
2.2 汽轮机轴封与真空
汽轮机停运后，轴封供汽无法长时间维持，必须破坏大机真空，但破坏真空的时机，却对汽轮机低压缸未级叶片、轴承与凝汽器有很大影响。汽轮机跳闸后，低压缸排汽温度主要受三个方面因素影响：
（1）汽轮机缸体管道疏水、剩余排汽产生的热量；（2）真空泵停运、轴封供汽不足等因素造成漏气量增大；（3）低压缸未级长叶片产生的鼓风摩擦热量。
对于第一个因素，通过关闭汽轮机缸体疏水和闷缸等措施可以大幅度降低进入凝汽器的热量；第二个因素造成的影响无法避免，但可以通过尽力维持轴封供汽，延缓真空下降的速度；第三个因素产生的热量与汽轮机的转速有关，凝汽器漏进的空气量也会对此产生严重影响。通过以上分析，降低真空下降的速度，可有效的降低低压缸排汽温升，所以尽可能的维持轴封供汽压力、延缓破坏真空的时间，最终可以降低低压缸排汽温度。正常运行的汽轮机，轴封供汽一般是由辅汽提供，而辅汽系统则由四抽和冷再提供。600MW机组相关经验表明，厂用电失去机组跳闸后，辅汽系统的压力在10分钟左右的时间内不会明显降低，在中、低压缸均为负压的情况下，轴封压力并不需要太高就可以满足要求。不破坏真空时，汽轮机跳闸12分钟后，转速一般可以降至1500r/min左右，如果此时再破坏真空，15分钟后凝汽器真空就会完全消失，汽轮机在低转速、低真空下长时间惰走不会产生很大热量，这样可以有效降低低压缸排汽温升。探讨到此，关键问题是辅汽压力在15分钟以内会降低多少，能否维持中、低压轴封供汽。当然可以通过冷再汽源来提供足够热量供辅助蒸汽使用，从而保证机组跳闸后的轴封供汽。因此建议厂用电失去后，根据机组实际情况合理延缓破坏真空的时间，并密切关注中压缸轴封汽压力的变化趋势，避免因破坏真空太迟造成中压缸轴端漏进大量冷空气而使上下缸温差变大。
2.3 柴油发电机
机组厂用电失去后，主机直流润滑油泵、直流密封油泵、小机直流润滑油泵应立即启动。5分钟后，汽轮机转速会降至2000r/min左右，应该启动顶轴油泵，因主机顶轴油泵为保安段电源供电，所以柴油发电机必须启动，通常情况下如果不考虑事故照明，汽轮机跳闸后5分钟之内柴油发电机启动，就不会对汽轮机的安全构成威协，一般采取的措施是，机组厂用电失去后柴油发电机立即启动，这样做是安全的。在厂用电失去短时间内，柴油发电机常常会因负荷过重而跳闸，因此，有序、合理的选择柴油发电机负载十分重要。在汽轮机惰走前期，要确保主机润滑油泵、密封油泵的正常运行，在汽轮机惰走后期还要确保顶轴油泵的正常运行；在汽轮机转速到零后，要确保汽轮机盘车能正常运行；整个处理过程中要保证直流系统、UPS电源的正常供电；为减轻柴油发电机负荷，在交流油泵启动后，相应的直流油泵应及时停运。一般情况下，汽轮机惰走转速低于2000r/min时启动顶轴油泵，保证汽轮机轴承油膜消失前建立油膜来保护轴承。而实际上，汽轮机在500r/min以上转速时，一般均能形成良好的油膜，因此在汽轮机惰走到500r/min之前的时间内可以不启动顶轴油泵，保证柴油发电机重要负荷的正常运行。
3 失去厂用电后推荐做法
以上内容从四个方面对厂用电失去汽轮机跳闸后的停机过程进行了分析与探讨，当机组跳闸后推荐做法如下：
（1）确认汽轮机转速下降，主汽门和调节汽门全关，抽汽逆止门关闭，高、低压旁路门已关闭，循环水泵出口门关闭；（2）确认汽轮机直流事故润滑油泵自启动，否则手动投运；（3）确认直流密封油泵自启动，否则应手动投运；（4）确认小机跳闸，汽门全关，直流事故油泵自启动，否则应手动投运；（5）柴油机发电机启动，主机、小机交流润滑油泵启动、密封油泵启动，将相应直流油泵停运；（6）密切注意汽轮机润滑油温升情况，合理选择破坏真空的时机；（7）检查关闭汽机本体和管道的疏水阀，隔绝进入凝结器疏水；（8）汽轮机转速到2000r/ min以下时启动顶轴油泵；（9）密切注意辅助蒸汽压力的变化，及时调整轴封供汽压力；（10）汽轮机转速到零后，根据机组实际情况投运盘车或闷缸。
4 结语
（1）厂用电失去影响汽轮机的安全稳定停运，会带来严重的后果，对机组而言，柴油发电机的可靠运行是汽轮机安全停运的最后一道安全保障，如果机组能实现单机带厂用电工况稳定运行，那这种情况会大大改观，建议及时开展这方面的工作；（2）加强对重要参数、数据的对比分析工作是极为重要的，尤其在厂用电失去的情况下机组停运时更要关注汽轮机本体的有关参数；注意观察停机后的低压缸排汽温度等参数，若温度上升则在机组转冷态过程中，注重监视凝汽器的各项指标以及缸体和轴承、涨差、温度等指标。（3）提前由各专业制定完备的“三措两案”可以有效的降低事故发生的概率，并且在事故的处理上可以更加高效，并且可以明显减少事故发生后带来的各项损失，为机组安全停运带来更大的保障；在平时应通过仿真机平台加强机组运行人员的技术水平，通过学习已发生的事故及制定事故预案来模拟发生事故时的各种情况，从而使事故发生时人员调配及处理操作上更加自如，提高风险把控能力，避免由于人员操作不当造成对设备的二次损坏。
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［3］王志伟.汽轮机运行［M］.北京∶中国电力出版社，2007.
［4］付忠广.电厂汽轮机运行与事故处理［M］.北京∶中国电力出版社，2007.
For coal-fired power plant is concerned， although in the design has been made full consideration， but being influenced by the severe weather or sudden accident influence， still have a factory for， electricity and external interrupt of the possible， and at present for most of the time in the power grid of the stable operation of the units， especially the large steam turbine unit， it usually does not have to take off the net belt auxiliary power of the stable operation of the ability. Therefore， once the supply， electricity and external interrupt this kind of situation， can appear the loss of electric power. The loss of electricity， how to ensure the steam turbine safety decommissioning， it is very concern.
auxiliary power； turbine； shaft； seal oil； vacuum
