[发明专利]一种汽轮机排汽缸的温度控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种汽轮机排汽缸的温度控制系统及其控制方法。该温度温控系统是当汽轮机在超低负荷运行时，将凝结水作为减温喷水水源，由喷水减温主控制器根据排汽温度检测装置测出的温度，调节减温喷水主调节阀开度的大小，将冷却水由减温喷水装置喷入低压缸入口流道实现降低排汽温度的效果。对比传统低压排汽缸喷水减温系统，本发明实现了减温喷水量的闭环控制，并且避免了传统喷水减温装置因减温喷水回流至低压缸末级而引起的末级叶片根部水蚀，在降低低压排汽缸温度的同时，保证了汽轮机在低负荷运行时的可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及汽轮机超低负荷运行，具体涉及到一种汽轮机排汽缸的温度控制系统及其控制方法。

背景技术

汽轮机是一种以蒸汽为工质，将蒸汽热能转换为机械功的旋转机械。而凝汽式汽轮机的排汽绝大多数进入湿蒸汽区，蒸汽在低压缸自发凝结产生的水滴能够吸收由于转子高速旋转以及缸内动静摩擦而产生的鼓风摩擦热。同时，对于大型再热机组，随着不同功率要求和参数要求，汽轮机在不同状态下工作，当汽轮机偏离设计工况较远时，即当汽轮机在额定转速低负荷或空负荷运行时，再热后温度基本保持不变，导致汽轮机排汽进入过热区，吸收鼓风热的能力大大下降，由于蒸汽比热小，排汽温度迅速升高。如图3所示，低压缸在额定工况运行的膨胀线为A₁C₁，排汽进入湿蒸汽区；当机组在低负荷运行时，中压缸排汽压力下降，排汽温度基本不变，此时低压缸膨胀线为A₂C₂，蒸汽进入过热区，排汽温度升高。机组排汽缸温度的升高，会引起热变形、负胀差及机组振动恶化等情况，危及机组安全运行。为此必须采取相应的措施降低排汽缸温度。

目前大型机组在排汽缸至凝汽器之间都设有喷水减温装置，在排汽温度高于设定值时投入低压缸喷水。喷水水源来自于低压缸排汽的凝结水，从凝结水泵的出口引出。喷水减温装置的投用虽然能够降低排汽缸的温度，但由于低压缸末级在小容积流量工况下工作时，根部区域有可能产生负反动度并引起气流分离与回流，回流蒸汽会将排汽缸喷雾降温水滴带入动叶栅并与动叶根部吸力面出口边高速撞击，使出口边产生水蚀，由于动叶根部缘承受着大的静应力与动应力，尾缘的水平向水蚀缺口会萌生裂缝并迅速扩展；其次，汽轮机末级叶片水蚀所形成的锯齿状毛刺会造成应力集中和减小叶形根部截面的面积，影响叶片的振动特性，极大地降低了叶片的强度，使叶栅的气动性能恶化，级效率下降，严重时会引起叶片的断裂破坏而导致机组发生强烈振动等恶性事故。因此，动叶根部的水蚀与引发裂缝对机组的安全性构成很大的威胁。

由于传统的低压排汽缸喷水冷却系统可控性不佳，容易引起减温喷水回流加剧末级叶片的水蚀，影响机组运行的安全性，设计出更优的排汽缸冷却方法及系统，对于机组超低负荷及启停工况的稳定运行具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种汽轮机排汽缸的温度控制系统及其控制方法，旨在实现汽轮机超低负荷及启停工况冷却排汽缸温的同时防止低压缸末级叶片根部水蚀。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：