電廠汽輪機軸封間隙漏汽問題及解決策略

摘要：介紹了汽輪機軸封漏汽的危害及運行中注意的問題，通過有效的措施提高了機組運行的安全性和經濟性，闡明了解決汽輪機軸封漏氣的實際意義。

關鍵詞：電廠 汽輪機 軸封系統 漏氣 汽封

前言

汽輪機作為電廠三大件之一，在電力生產中起著極其重要的作用，它是一種以蒸汽為工質，并將蒸汽的熱能轉化為機械能的旋轉機械。為了避免汽輪機動、靜部件之間的碰撞，必須留有適當的間隙。這些間隙的存在又必然產生漏汽使效率降低，為了解決這一矛盾，在汽輪機動靜部件之間的間隙處安裝密封裝置，即汽封，而軸封是汽封的一種。

軸封又分為高壓軸封和低壓軸封。高壓軸封的作用是阻止蒸汽從汽缸向外泄漏。低壓軸封的作用是阻止外界空氣漏入汽缸，引起凝汽器真空降低和凝結水水質不良。軸封漏汽除了使機組熱損失增大外，嚴重時還會使輪機功率下降，對汽輪機的安全經濟運行也有很大的威脅。如高壓端部軸封漏汽過大，蒸汽會順著軸流入軸承中，直接加熱軸承同時使潤滑油中混入水分，油質惡化，破壞軸承潤滑，使軸承鎢金融化造成嚴重事故。如隔板軸封破壞，漏汽增大，會增大葉輪前后的壓力差，增加軸向推力。低壓端軸封漏汽過大，會使汽輪機處在低真空下運行，經濟性顯著下降，排汽溫度升高，汽輪機振動加大和軸向推力增加。

1. 軸封運行中存在的主要的問題

1.1.汽輪機轉子在彎曲或振動超過允許值的情況下不準允許。

1.2.經常檢查給水及蒸汽的品質，以防汽輪機內部結垢。

1.3.不允許汽輪機運行工況經常性劇烈的變化。

1.4.經常注意汽缸的保溫完整。

1.5.不允許汽輪機長時間空轉和在排汽溫度過高、排汽溫度劇烈變化的情況下長時間運轉。

1.6.防止轉子發生較大的軸向位移，軸向位移超過允許值時必須迅速停機。

2. 汽輪機軸封漏汽的影響因素和解決方法

汽輪機軸封汽投用正確與否直接涉及到汽機真空、脹差，振動和轉子壽命等多方面。為了有效解決以上幾個問題，應該從以下幾個環節抓好。

2.1.冷態啟動中軸封汽的投用時間的確定。

冷態啟動中軸封汽的投用必須恰當，其時間必須與鍋爐方面相匹配。過早地投用軸封汽，雖然汽機處于連續盤車，產生轉子熱彎曲的程度極小。但供汽時間過長，會使軸封汽漏入汽缸后，上下壁溫差上升，動靜間隙變小，容易引起動靜部件摩擦，造成啟動時間的延誤或啟動過程中引起機組振動增大。而且長時間供汽轉子膨脹較多，沖動時轉子與汽缸相對膨脹正值增大，這對機組啟動也是不利的。我們在啟動中大、小機軸封一起供汽，但小機盤車投用率又低，軸封汽長時間投用對小機更不利。所以軸封汽供汽時間時我們在機組啟動中值得探討的。往往我們在鍋爐上水后即開始操作軸封汽的投用。以6月份#6機組啟動時間為例，15：40’投用軸封汽，17：16’鍋爐點火，直至21：31’機組沖轉，近6小時的軸封汽供汽時間，這對沖轉后#4瓦的振動偏大不無關系。所以要根據鍋爐的操作來確定軸封汽投用時間。本人認為冷態啟動軸封汽的投用只需在鍋爐點火后某段時間內即可。而且，軸封投用后，我們必須定時對比汽缸上、下缸溫差的變化，它也是衡量冷態啟動軸封汽投用時間長短的一個重要參數。

2.2.軸封汽參數的確定

軸封供汽與汽輪機轉軸直接接觸，其溫度直接影響轉子的膨脹或收縮，我們在機組啟動中軸封汽源一般采用輔汽，軸封汽壓力一般在23Kpa左右，高中壓軸封溫度均在250℃以上，雖然蒸汽過熱度能符合大于13.9℃以上，但對于大修或長時間停運機組，其高中壓軸封汽溫度偏高，易超過轉子溫度的最大溫差在允許范圍167℃，對轉子壽命不利。我們應該采用輔汽至軸封汽減溫水來調節高中壓軸封汽溫度，減少溫差。

熱態啟動中，軸封處是受熱沖擊最嚴重的部分之一。熱態啟動中，軸封段轉子溫度較高（一般僅比調節級溫度低30～50℃），必須采用與其相匹配的軸封汽溫度。如果軸封汽溫度與金屬溫度失配，或使大量低溫蒸汽經軸封處進入汽缸，則會使軸封轉受冷卻而收縮，，不僅使轉子上產生較大熱應力，還會引起軸向間隙減少，甚至出現動靜摩擦。所以采用與之相匹配的軸封汽溫度，有效控制高壓差脹。在熱態啟動中軸封汽送入的好壞，我們必須對比差脹的變化趨勢來判斷，它是衡量熱態啟動軸封汽參數的一個重要參數。現在我們在熱態啟動中投用軸封汽后往往忽視差脹這個參數。根據輔汽參數，軸封段溫度在350℃以上（調節級溫度380℃左右時），能否把輔汽供軸封汽切換成主汽管道來供軸封汽，以此來提高軸封汽溫度，我認為值得實驗推薦。

2.3.投用軸封汽前管道疏水

在投用軸封汽前，必須對軸封供汽管道中進行充分疏水，尤其是熱態啟動中，轉子與水直接接觸，會出現臨時熱彎曲，而引起沖轉時振動增大。對于采用輔汽供軸封蒸汽時，可采用打開輔汽到軸封汽調節閥及旁路閥后疏水放水閥，觀察它有蒸汽冒出后，才可切換至疏水閥，說明該段疏水已充分。同時我們不能忽略另外兩路供汽汽源的隔離閥后疏水閥，軸封汽進入汽機前的高中壓軸封疏水，低壓軸封及低壓軸封減溫水后疏水。根據多次操作經驗，投用軸封汽前，高中壓軸封濾網，尤其是低壓軸封汽濾網積水較多，更不能忘記操作。同類型機組在熱態啟動中就出現過由于低壓缸疏水不暢引起在中速暖機前出現#3、#4瓦振動超限而延誤開機。

3. 解決汽輪機軸封漏汽意義

能源是國民經濟的基礎，節約能源是我國的一項基本國策。我國是一個能源生產大國，也是一個能源消耗大國。因此，節能降耗對我國國民經濟至關重要。作為我國能源支柱產業的電力行業進行能源有效利用，對于節約能源改善環境，增加電力供應具有很大的意義。而電力行業中最重要的設備汽輪機的級中，約有1/3的損失來自于漏氣損失，占有相當大的比重。所以說解決汽輪機軸封漏氣問題能有效的提高了汽輪機運行的經濟性和安全性，是我國電力行業中必須要重視解決的問題。

參考文獻：

[1]吉林熱電廠.高壓汽輪機檢修[M].北京：水利電力出版社.1978.

[2]馮和平，張瑞林.迷宮密封引起的氣流白激力及其對轉子軸承穩定性的影響[C].第二屆全國機械設備故障診斷學術會議論文集，1988.06.

[3]梁柱，鄧雨生，柯史壁.汽輪機軸封漏汽的原因分析及改進措施[J].電站輔機.2011.02.

作者簡介：

張偉（1983— ），男（漢族），山東棗莊人，畢業于山東科技大學機械電子工程學院，工學學士學位。現任職華電國際十里泉發電廠，工程師，主要從事運行工作管理，負責汽輪機運行維護和人員全能培訓工作。