汽輪機(jī)軸封故障原因分析與改進(jìn)措施

【摘 要】本文針對(duì)某發(fā)電公司汽輪機(jī)軸封故障問(wèn)題，深入分析軸封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從造成軸封漏氣的各原因進(jìn)行分析，逐項(xiàng)排查故障原因，通過(guò)正確的改進(jìn)措施，成功解決軸封漏氣問(wèn)題，保證了機(jī)組的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，供同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；軸封系統(tǒng)；故障；改進(jìn)

軸封是防止泵軸與殼體處泄漏而設(shè)置的密封裝置，在汽輪機(jī)大軸伸出汽缸的兩端處和軸穿過(guò)隔板中心孔的地方，為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件的摩擦、碰撞，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙。但由于壓力差的存在，在這些間隙處必然要產(chǎn)生漏汽，造成損失。為了減少這些漏汽損失，在發(fā)生漏汽的部位都要裝有軸封。現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)軸封故障作相關(guān)淺析。

1 設(shè)備概況

某發(fā)電公司汽輪機(jī)型式：超超臨界、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。型號(hào)：N1030-25/600/600；鍋爐型式：超超臨界參數(shù)、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天島式布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、對(duì)沖燃燒方式，n型鍋爐。型號(hào)：DG3000/26.15-Ⅱ1；發(fā)電機(jī)為QFSN-1O3O-2-27型三相交流隱極式同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)冷卻為水氫氫，即定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、定子鐵芯及引線氫冷。

2 汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)軸端汽封（簡(jiǎn)稱(chēng)軸封）的作用主要表現(xiàn)為：一是，防止高中壓汽缸內(nèi)的蒸汽從軸端向大氣中泄漏，造成汽輪機(jī)油中進(jìn)水和環(huán)境污染；二是，防止大氣中的空氣從低壓缸的軸端漏入低壓排汽中，造成凝汽器真空降低、循環(huán)熱效率減低、抽真空功耗增加，同時(shí)由于低壓缸排汽壓力升高造成低壓葉片過(guò)負(fù)荷、低壓缸振動(dòng)，威脅到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)

汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)分為軸封供汽系統(tǒng)和軸封回汽系統(tǒng)兩部分，汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)設(shè)計(jì)為正常運(yùn)行中汽輪機(jī)軸端密封供汽為自密封系統(tǒng)，即高中壓缸軸端泄出的壓力蒸汽經(jīng)過(guò)減溫后供低壓缸的軸端密封。軸封回汽系統(tǒng)是將高、中、低壓缸軸端的最末端的汽、氣混合物回收至軸封加熱器，回汽中的蒸汽凝結(jié)成水回收至凝汽器，回汽中的空氣經(jīng)軸加風(fēng)機(jī)排至大氣，確保汽輪機(jī)軸端無(wú)蒸汽漏出。

2.2 汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)主要設(shè)備的作用

軸封加熱器：它是利用軸封回汽的熱量加熱凝結(jié)水，提高凝結(jié)水溫度、提高經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)它可以將軸封回汽中蒸汽凝結(jié)成水后回收至凝汽器、回收工質(zhì)。軸加風(fēng)機(jī)：它是將軸封加熱器內(nèi)不凝結(jié)的氣體及時(shí)排出，以維持軸封加熱器以及軸封回汽管道內(nèi)一定的負(fù)壓，保證汽輪機(jī)軸端無(wú)蒸汽漏出。

3 存在問(wèn)題

2013年3月21日23：50#2機(jī)組停運(yùn)檢修，至4月11日#2機(jī)組停機(jī)檢修結(jié)束啟動(dòng)后，A低壓缸后軸封處出現(xiàn)蒸汽外漏現(xiàn)象，始終沒(méi)有消除，并伴隨有#5、6、7、8軸瓦振動(dòng)逐漸增大現(xiàn)象。4月11日3時(shí)，#2機(jī)軸瓦振動(dòng)過(guò)大跳機(jī)。

4 原因分析

5 改進(jìn)辦法

針對(duì)以上可能造成軸封漏汽的原因進(jìn)行逐一排查。

（1）我公司高、中、低壓缸的軸端密封均為整體車(chē)制、迷宮式軸封。A低壓缸軸端汽封間隙值如表1。

（2）#2機(jī)小機(jī)在運(yùn)行中，存在軸封供汽汽中帶水問(wèn)題，主要原因在于小機(jī)軸封供汽管在主機(jī)軸封供汽母管上的接口位置太靠近噴水減溫點(diǎn)，導(dǎo)致減溫水在主機(jī)軸封母管內(nèi)霧化不開(kāi)，汽中帶水。為此，本次#2機(jī)停機(jī)檢修中將小機(jī)軸封供汽管在主機(jī)軸封供汽母管上的接口位置后移10米，以解決減溫水霧化不均勻的問(wèn)題。改造示意圖如圖2。

小機(jī)軸封供汽改造后開(kāi)機(jī)運(yùn)行，在2013年4月10日啟動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，觀察小機(jī)軸封處向外漏汽水現(xiàn)象明顯減少，軸封汽中帶水現(xiàn)象消失，改造效果明顯。但由于#2機(jī)組在運(yùn)行中同時(shí)出現(xiàn)了A低壓缸后軸封處向外漏汽現(xiàn)象，懷疑漏汽原因是小機(jī)軸封改造引起的，于是在4月11日將小機(jī)軸封重新改回原來(lái)位置，恢復(fù)原狀。

（3）對(duì)于可能是低壓缸軸封回汽管道積水原因，隨立即組織維護(hù)人員對(duì)低壓缸后軸封回汽管道各疏水罐下部疏水管進(jìn)行檢查，最后查明，#2機(jī)#6軸封回汽疏水管道內(nèi)部堵塞嚴(yán)重。

（4）聯(lián)系運(yùn)行人員，降低軸封供汽壓力，控制軸封供汽母管壓力達(dá)27.5kPa，投入壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)，投入軸封溢流調(diào)節(jié)閥自動(dòng)，確認(rèn)動(dòng)作正常。

（5）如果軸加風(fēng)機(jī)出力不足不能及時(shí)將軸封加熱器內(nèi)不凝結(jié)的氣體及時(shí)排出，也可能造成汽輪機(jī)軸端蒸汽漏出。針對(duì)可能出現(xiàn)軸加風(fēng)機(jī)出力不足的現(xiàn)象，立即聯(lián)系運(yùn)行和維護(hù)相關(guān)人員去就地檢查設(shè)備，對(duì)軸加風(fēng)機(jī)進(jìn)出口門(mén)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和設(shè)備可能出現(xiàn)的漏空氣等進(jìn)行檢查。最后確認(rèn)，軸加風(fēng)機(jī)出力正常。

6 最終原因

針對(duì)以上可能造成軸封漏汽的原因進(jìn)行逐一排查后，最終查明，造成此次軸封漏汽的原因是由于#2機(jī)A低壓缸后軸封回汽管道疏水罐下部疏水管堵塞，導(dǎo)致軸封回汽管內(nèi)的積水無(wú)法排出，使A低壓缸后軸封回汽管最低處至軸封回汽母管之間3米高的疏水罐兩側(cè)Φ159管道內(nèi)存滿(mǎn)水，形成了一個(gè)很大的水柱，導(dǎo)致A低壓缸后軸封回汽不能回至軸封回汽母管，蒸汽外漏。

蒸汽外漏后，由于外漏蒸汽溫度在200℃，對(duì)A低壓外缸后部及#6軸承座加熱，使A低壓外缸后部受熱變形，#6軸承座受熱抬高，#2機(jī)軸系標(biāo)高發(fā)生變化，#2機(jī)汽缸內(nèi)動(dòng)靜部件碰磨，使軸承振動(dòng)過(guò)大跳機(jī)。在對(duì)堵塞的疏水管道進(jìn)行了疏通處理后，#2機(jī)組再次啟動(dòng)正常，漏汽現(xiàn)象及軸承振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象均消除，說(shuō)明#2機(jī)A低壓缸后軸封回汽疏水管道堵塞是導(dǎo)致這次事故發(fā)生的根本原因，而軸封處向外漏汽以及軸承振動(dòng)超標(biāo)跳機(jī)是疏水管道堵塞后表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象。

7 處理效果

4月11日18時(shí)，問(wèn)題處理后，#2機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)，A低壓缸后軸封處蒸汽外漏現(xiàn)象消失，各軸瓦振動(dòng)正常。

8 改造方案

根據(jù)#2機(jī)A低壓缸后軸封回汽疏水管道堵塞的情況，進(jìn)行以下改進(jìn)：

（1）對(duì)#1、2機(jī)所有低壓缸共8套、高中壓缸共2套軸封回汽疏水管進(jìn)行改造，改變疏水罐底部豎直段疏水管的規(guī)格，從Φ34改為Φ57，并加裝一個(gè)DN40的檢查排污門(mén)，門(mén)后安裝Φ57的管道排至地坑，方便檢查疏水管道是否存在堵塞情況，同時(shí)有雜物及時(shí)排除；將原自動(dòng)疏水裝置疏水管接至Φ57的豎直管上。

對(duì)#1、2機(jī)所有汽水系統(tǒng)管道底部有可能存在積水沉積的地方利用停機(jī)機(jī)會(huì)進(jìn)行排查，檢查疏水裝置是否有異常導(dǎo)致疏水管道堵塞情況，并進(jìn)行相應(yīng)處理。

9 結(jié)語(yǔ)

總之，軸封漏汽除了使損失增大外，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使汽輪機(jī)功率下降，對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行也有很大的威脅，因此，務(wù)必時(shí)刻對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行必要的檢查，及時(shí)掌握設(shè)備情況，采取正確的維修方式進(jìn)行改進(jìn)，保證設(shè)備的安全進(jìn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]仵華南，李新建，王文寬.超超臨界汽輪機(jī)軸封控制系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程，2011（03）.

[2]張德娟.淺析軸封系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的影響[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（09）.

[責(zé)任編輯：劉帥](méi)