汽輪機軸封故障原因分析與改進措施

【摘 要】本文針對某發電公司汽輪機軸封故障問題，深入分析軸封系統結構，從造成軸封漏氣的各原因進行分析，逐項排查故障原因，通過正確的改進措施，成功解決軸封漏氣問題，保證了機組的持續穩定運行，供同行參考借鑒。

【關鍵詞】汽輪機；軸封系統；故障；改進

軸封是防止泵軸與殼體處泄漏而設置的密封裝置，在汽輪機大軸伸出汽缸的兩端處和軸穿過隔板中心孔的地方，為了避免轉動部件與靜止部件的摩擦、碰撞，應留有適當的間隙。但由于壓力差的存在，在這些間隙處必然要產生漏汽，造成損失。為了減少這些漏汽損失，在發生漏汽的部位都要裝有軸封。現對汽輪機軸封故障作相關淺析。

1 設備概況

某發電公司汽輪機型式：超超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。型號：N1030-25/600/600；鍋爐型式：超超臨界參數、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天島式布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、對沖燃燒方式，n型鍋爐。型號：DG3000/26.15-Ⅱ1；發電機為QFSN-1O3O-2-27型三相交流隱極式同步發電機，發電機冷卻為水氫氫，即定子繞組水內冷、轉子繞組氫內冷、定子鐵芯及引線氫冷。

2 汽輪機軸封系統簡介

汽輪機軸端汽封（簡稱軸封）的作用主要表現為：一是，防止高中壓汽缸內的蒸汽從軸端向大氣中泄漏，造成汽輪機油中進水和環境污染；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、循環熱效率減低、抽真空功耗增加，同時由于低壓缸排汽壓力升高造成低壓葉片過負荷、低壓缸振動，威脅到機組的安全穩定運行。

2.1 汽輪機軸封系統

汽輪機軸封系統分為軸封供汽系統和軸封回汽系統兩部分，汽輪機軸封系統設計為正常運行中汽輪機軸端密封供汽為自密封系統，即高中壓缸軸端泄出的壓力蒸汽經過減溫后供低壓缸的軸端密封。軸封回汽系統是將高、中、低壓缸軸端的最末端的汽、氣混合物回收至軸封加熱器，回汽中的蒸汽凝結成水回收至凝汽器，回汽中的空氣經軸加風機排至大氣，確保汽輪機軸端無蒸汽漏出。

2.2 汽輪機軸封系統主要設備的作用

軸封加熱器：它是利用軸封回汽的熱量加熱凝結水，提高凝結水溫度、提高經濟性，同時它可以將軸封回汽中蒸汽凝結成水后回收至凝汽器、回收工質。軸加風機：它是將軸封加熱器內不凝結的氣體及時排出，以維持軸封加熱器以及軸封回汽管道內一定的負壓，保證汽輪機軸端無蒸汽漏出。

3 存在問題

2013年3月21日23：50#2機組停運檢修，至4月11日#2機組停機檢修結束啟動后，A低壓缸后軸封處出現蒸汽外漏現象，始終沒有消除，并伴隨有#5、6、7、8軸瓦振動逐漸增大現象。4月11日3時，#2機軸瓦振動過大跳機。

4 原因分析

5 改進辦法

針對以上可能造成軸封漏汽的原因進行逐一排查。

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

（2）#2機小機在運行中，存在軸封供汽汽中帶水問題，主要原因在于小機軸封供汽管在主機軸封供汽母管上的接口位置太靠近噴水減溫點，導致減溫水在主機軸封母管內霧化不開，汽中帶水。為此，本次#2機停機檢修中將小機軸封供汽管在主機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題。改造示意圖如圖2。

小機軸封供汽改造后開機運行，在2013年4月10日啟動并網運行過程中，觀察小機軸封處向外漏汽水現象明顯減少，軸封汽中帶水現象消失，改造效果明顯。但由于#2機組在運行中同時出現了A低壓缸后軸封處向外漏汽現象，懷疑漏汽原因是小機軸封改造引起的，于是在4月11日將小機軸封重新改回原來位置，恢復原狀。

（3）對于可能是低壓缸軸封回汽管道積水原因，隨立即組織維護人員對低壓缸后軸封回汽管道各疏水罐下部疏水管進行檢查，最后查明，#2機#6軸封回汽疏水管道內部堵塞嚴重。

（4）聯系運行人員，降低軸封供汽壓力，控制軸封供汽母管壓力達27.5kPa，投入壓力調節閥自動，投入軸封溢流調節閥自動，確認動作正常。

（5）如果軸加風機出力不足不能及時將軸封加熱器內不凝結的氣體及時排出，也可能造成汽輪機軸端蒸汽漏出。針對可能出現軸加風機出力不足的現象，立即聯系運行和維護相關人員去就地檢查設備，對軸加風機進出口門，風機的轉速和設備可能出現的漏空氣等進行檢查。最后確認，軸加風機出力正常。

6 最終原因

針對以上可能造成軸封漏汽的原因進行逐一排查后，最終查明，造成此次軸封漏汽的原因是由于#2機A低壓缸后軸封回汽管道疏水罐下部疏水管堵塞，導致軸封回汽管內的積水無法排出，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Φ159管道內存滿水，形成了一個很大的水柱，導致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機軸系標高發生變化，#2機汽缸內動靜部件碰磨，使軸承振動過大跳機。在對堵塞的疏水管道進行了疏通處理后，#2機組再次啟動正常，漏汽現象及軸承振動超標現象均消除，說明#2機A低壓缸后軸封回汽疏水管道堵塞是導致這次事故發生的根本原因，而軸封處向外漏汽以及軸承振動超標跳機是疏水管道堵塞后表現出來的現象。

7 處理效果

4月11日18時，問題處理后，#2機組啟動并網，A低壓缸后軸封處蒸汽外漏現象消失，各軸瓦振動正常。

8 改造方案

根據#2機A低壓缸后軸封回汽疏水管道堵塞的情況，進行以下改進：

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

對#1、2機所有汽水系統管道底部有可能存在積水沉積的地方利用停機機會進行排查，檢查疏水裝置是否有異常導致疏水管道堵塞情況，并進行相應處理。

9 結語

總之，軸封漏汽除了使損失增大外，嚴重時還會使汽輪機功率下降，對汽輪機的安全運行也有很大的威脅，因此，務必時刻對汽輪機進行必要的檢查，及時掌握設備情況，采取正確的維修方式進行改進，保證設備的安全進行。

【參考文獻】

[1]仵華南，李新建，王文寬.超超臨界汽輪機軸封控制系統典型設計應用[J].電站系統工程，2011（03）.

[2]張德娟.淺析軸封系統對機組的影響[J].科技創新導報，2012（09）.

[責任編輯：劉帥]