電廠50MW背壓機組軸封漏氣系統運行分析

侯曉捷

摘 要：背壓機組是熱電聯合生產運行的機組，熱電聯產使能源得到合理利用，是節約能源的一項重要措施。在眾多的汽輪發電機組中，背壓機由于消除了凝汽器的冷源損失，在熱力循環效率方面是最高的。但在運行中設備故障也就應運產生了。因此，判斷出設備故障癥結所在，并以最經濟的手段解決故障應該是一名檢修鉗工追求的目標。同時，本著“具體問題具體分析”的原則，以下以50MW汽輪機組軸封漏氣原因分析及處理為例，對相關內容予以總結。

關鍵詞：50 MW背壓機組 軸封漏氣 運行

中圖分類號：TK2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0067-01

汽輪機軸封漏氣一直以來都是困擾各個電廠的一個難題，而且一旦出現機組軸封漏氣現象發生，一是影響機組熱經濟性，給運行人員帶來安全隱患；二是會影響機組潤滑油油質，進而影響調速系統，直接影響機組安全運行。因此，機組軸封漏氣系統改造，對火電廠的安全穩定運行，有著重要的作用和意義。

1 汽輪機發電工作的原理

首先，具有一定壓力、溫度的蒸汽，進入汽輪機，流過噴嘴并在噴嘴內膨脹獲得很高的速度。高速流動的蒸汽流經汽輪機轉子上的動葉片做功，當動葉片為反動式時，動葉帶動蒸汽在動葉中發生膨脹產生的反動力亦使動葉片做功，動葉帶動汽輪機轉子，按一定的速度均勻轉動。這就是汽輪機最基本的工作原理。從能量轉換的角度講，蒸汽的熱能在噴嘴內轉換為汽流動能，動葉片又將動能轉換為機械能，反動式葉片，蒸汽在動葉膨脹部分，直接由熱能轉換成機械能。汽輪機的轉子與發電機轉子是用聯軸器連接起來的，汽輪機轉子以一定速度轉動時，發電機轉子也跟著轉動，由于電磁感應的作用，發電機靜子線圈中產生電流，通過變配電設備向用戶供電。

2 機組運行特征

50 MW背壓機組投產以來，經過運行、檢修人員細心觀察總結，發現了該機組的一個運行特征：暖機時間一定要充分，氣缸和轉子膨脹位移5 mm以上，氣缸內上下左右6個測溫點，缸壁溫度達200 ℃以上，他們相差不能大于35 ℃，而且還要根據開機方式是額定參數啟動或者滑參數啟動，當時的蒸汽壓力、氣溫，機組的冷態、溫態和熱態程度，疏水情況及環境溫度的不同做出不同的暖機時間，不然機組轉子升速過一階臨界轉速和二階臨界轉速時，軸承振動值分別增大，并且還有上升趨勢，此時必須立即打閘停機。沒能按照制造廠商提供的運行操作規程進行操作：低速（300～500 r/min）暖機20 min，中速（1000～1200 r/min）暖機60 min，然后按每分鐘300 r/min速度升速，進而迅速而平穩過臨界轉速。

3 軸封漏氣系統的結構及性能

軸封漏氣系統是汽輪機制造廠在設計汽輪機時根據汽輪機的結構及性能設計的，而軸封的漏氣將影響電廠的安全性及經濟性，電廠對此一般都在汽封結構和間隙上考慮的較多，很少懷疑軸封漏汽系統。事實證明通過對軸封漏氣系統進行合理的改造，同樣可以消除軸封的漏氣，提高汽輪機的使用壽命。

汽輪發電機組為多層次的結構復雜的發電裝備，要求其具有比較高的可靠性、經濟性和安全性。尤其是汽輪發電機組一旦啟動，它往往工作時間很長。與此同時，要求的維修時間很短。若某一級的葉片發生故障或者是其他零部件發生故障，得不到及時而準確的維修，很可能會影響到大片區域的居民和工業用電，間接的影響到了國民經濟的發展。而且汽輪機維修性的好壞，也會影響到它的壽命周期的維護費用。因此在汽輪機的設計階段也要充分的考慮其維修性。

另外，汽輪機熱力試驗結果也需要將試驗時的運行參數修正到額定值。與汽輪機的運行初參數相比，背壓變化對汽輪機熱經濟性的影響是比較大的。因此，如何準確地確定出背壓變化對汽輪機熱經濟性的影響，是設計與運行人員普遍關注的問題。此外，確定凝汽器的合理清掃周期、循環水泵的經濟調度等問題中，也往往需要首先確定出背壓變化對汽輪機熱經濟性的影響。

4 軸封磨損原因分析

50 MW背壓機組在超過規定值的振動力作用下，機組動靜部分產生摩擦，會造成軸瓦烏金破裂，轉子變形、彎曲、斷裂，葉片損壞等現象。背壓機組由于多次開停機出現的大振動，使轉子汽封片于氣缸的汽封環碰摩，間隙偏大，沒有密封住余汽。汽流順著轉子軸向進入軸承室，使潤滑油含水份，經過油循環、轉子軸瓦擠壓，潤滑油惡化，油膜破壞或不穩定。潤滑油質量好壞，對汽輪機組運行的可靠性、經濟性有著密切關系。

（1）氣溫過高或過低。汽封片在高溫情況下，金屬機械性能很快惡化，沖擊韌性、強度降低，汽封片受氣流沖刷，形成測倒摩擦。氣溫過低，局部內應力和熱變形造成動靜部件摩擦，軸向推力增大。

（2）蒸汽品質不良，造成汽輪機通流部分部分噴嘴、葉片積鹽結垢，通過截面減少，級內焓降增加，推力增大，使軸封漏氣壓力增加，加大了漏氣量，軸封漏氣第一道腔室壓力從0.25 MPa增至到0.36 MPa。所以，汽輪機組的汽封片間隙越來越大，漏氣也逐漸增大的根本原因就在于以上兩種情況的出現。

5 不良后果分析

（1）因油質惡化，對機組潤滑部分不能起到良好的潤滑作用，致使軸承烏金熔化受損，機組軸承下瓦產生裂紋，上瓦局部脫落；（2）油質不好造成傳動部分腐蝕，動作遲滯、卡澀及零部件生銹，使調速系統及保護裝置失靈。（3）油品乳化，粘度降低，軸承內楔形油膜的動力不穩定，激發起機組的低頻自激震蕩。油膜震蕩引起轉子振動，而轉子振動造成軸封動靜之間碰摩，導致間隙偏大，產生漏氣，形成惡性循環。

6 結語

汽輪機的起停過程，從熱傳導來說是一個不穩定導熱過程，實質上就是對汽輪機各部件的加熱和冷卻過程，在這個過程中，要使機組各部分的熱應力、熱變形、轉子與氣缸的膨脹差以及傳動部件的振動，均要維持設備工藝要求的允許范圍內。不同的汽輪機有著不同的特征，由于設備結構、制造技術、運行參數、功率、熱力系統的差異，媒體汽輪機均有各自的運行規律。在機組的起停過程中，汽輪機各部件以及管道的應力和溫度狀態都要產生很大的變化，一些對設備最危險，最不利的工況，往往都是發生在起停過程中。背壓式機組結構膨脹系數是客觀存在的，只要我們高度重視，抓住設備的規律屬性，嚴格控制蒸汽溫升速度、氣缸金屬溫升速度、上下缸溫差、螺栓溫度，節能降耗，減少損失，并密切注意汽缸于轉子膨脹差別、動靜間隙、軸承溫度、溫差、轉速、振動值等。實踐證明，在處理機組設備故障中，要根據不同機組的不同特性，做到具體問題具體分析，根據掌握的情況做出最優化處理，在確保設備工作安全可靠性前提下，力爭達到合理利用、充分發揮機組熱效率和熱經濟。

參考文獻

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