余熱發(fā)電用凝汽式汽輪機軸封漏氣的原因分析及處理措施

王帥可， 許永鋒

（杭州中能汽輪動力有限公司，杭州 310018）

0 引言

在全面提倡節(jié)能減排的大的形勢和環(huán)境之下，全國各地建設(shè)了大量的余熱發(fā)電廠。凝汽式汽輪機在余熱發(fā)電項目中被大量使用，運行中經(jīng)常會發(fā)生軸封漏氣的問題，輕則破壞真空，影響機組的工作效率，重則軸間出水，造成潤滑油系統(tǒng)帶水。長時間運行可能會造成油質(zhì)乳化，危害汽輪機安全運行。

本文以某公司25MW余熱發(fā)電用凝汽式汽輪機軸封漏氣為例，系統(tǒng)分析機軸封漏氣的原因，提出相應(yīng)的處理措施，為余熱發(fā)電廠安裝及大修期間軸封系統(tǒng)的調(diào)整提供了參考。

1 軸封的作用

汽輪機是高速連續(xù)工作的旋轉(zhuǎn)機械，由轉(zhuǎn)動部件和靜止部件組成。為了避免動、靜部件之間的碰撞，必須留有適當(dāng)?shù)拈g隙，這些間隙的存在勢必導(dǎo)致漏汽，為此必須加裝汽封裝置，主要包括隔板汽封、葉頂汽封以及前、后軸封。

前、后軸封的作用是：當(dāng)汽缸內(nèi)壓力高于大氣壓力時，前軸封可以防止汽缸內(nèi)蒸汽漏出汽缸，以確保汽輪機有較高的工作效率；當(dāng)汽缸內(nèi)壓力低于大氣壓力（凝汽式汽輪機機組排汽端）時，后軸封可以防止空氣漏入汽缸，以保證凝汽器的正常真空不受破壞。

2 軸封系統(tǒng)的作用

凝汽式汽輪機的軸封系統(tǒng)一般包括前軸封、后軸封、均壓箱、集氣管、汽封冷卻器。

2.1 前軸封的作用

1）汽輪機開機過程中，汽封氣由集氣管進入前軸封，工作后生成的汽氣混合物由汽封冷卻器抽出。

2）汽輪機帶上一定負荷后，汽封氣由高壓缸進入前軸封，部分汽封氣通過集氣管進入后軸封，工作后生成的汽氣混合物由汽封冷卻器抽出。

2.2 后軸封的作用

汽封氣由集氣管進入后軸封，工作后生成的汽氣混合物由汽封冷卻器抽出。

2.3 均壓箱的作用

均壓箱同時與新蒸汽管道、凝汽器和集氣管相連接。

1）新蒸汽通過減溫減壓閥進入均壓箱，可以為均壓箱提供特定溫度、壓力的蒸汽。

2）凝汽器工作時是負壓，通過抽出均壓箱中的蒸汽，可以調(diào)整均壓箱內(nèi)蒸汽的壓力。

3）均壓箱可以穩(wěn)定集氣管內(nèi)蒸汽的壓力：集氣管內(nèi)蒸汽的壓力低于均壓箱時，均壓箱為集氣管提供蒸汽；集氣管內(nèi)蒸汽的壓力高于均壓箱時，均壓箱將集氣管內(nèi)的蒸汽抽出。

2.4 集氣管的作用

1）汽輪機開機過程中，集氣管將均壓箱提供的汽封氣供給前軸封和后軸封。

2）汽輪機帶上一定負荷后，集氣管將前軸封提供的汽封氣供給后軸封。

2.5 汽封冷卻器的作用

汽封冷卻器使汽輪機前汽封和后汽封的抽汽管道略帶負壓，從而把汽封氣工作后生成的汽氣混合物由汽封中抽出。

3 原因分析及處理措施

3.1 軸封漏氣的原因分析

前軸封性能差、后軸封性能差、汽封冷卻器性能差、凝汽器真空差、均壓箱壓力高和集氣管壓力高等因素都會導(dǎo)致軸封漏氣，而且這些因素之間還會互相影響，具體見圖1。

圖1 軸封漏氣的原因分析

3.2 軸封漏氣的處理措施

以某公司12MW余熱發(fā)電用凝汽式汽輪機軸封漏氣為例，采取相應(yīng)的處理措施來解決軸封漏氣問題。

1）機組信息。江蘇省某公司，機組代號HS5157，BN12-1.9/0.4，12 MW補氣凝汽式汽輪機。

2）問題描述。2013年11月15日，機組正常運行3個月后，前軸封開始出現(xiàn)漏氣問題。后來，軸封漏氣越來越嚴(yán)重，于2014年4月9日停機檢修，檢修前汽輪機運行狀況如圖2所示。

3）原因分析。檢修前軸封系統(tǒng)如圖3所示，通過研究分析，我們發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

a.補氣壓力低于額定壓力，致使汽輪機補氣10不能進入汽缸，從而前軸封處的平衡管3不暢，本應(yīng)通過平衡管進入汽缸的部分汽封氣只能從前軸封抽汽口1、2排出，可能超出了汽封冷卻器的工作負荷。

b.汽輪機設(shè)計圖紙上有一條連通均壓箱和凝汽器的管道，而現(xiàn)場實際上沒有該管道，導(dǎo)致均壓箱內(nèi)蒸汽壓力高于額定參數(shù)時不能進行調(diào)整。

c.軸封漏氣如此嚴(yán)重，不能排除軸封是否已發(fā)生損壞。

圖2 檢修前汽輪機運行狀況

圖3 檢修前軸封系統(tǒng)

4）對策處理。

a.檢修后軸封系統(tǒng)如圖4所示，將平衡管口3項和集氣管9連接，并在連接管道上安裝一個截止閥A，在平衡管上增加一個截止閥B。當(dāng)補氣壓力正常時，關(guān)閉截止閥A，打開截止閥B；當(dāng)補氣壓力過低時，打開截止閥A，關(guān)閉截止閥B。

b.根據(jù)汽輪機設(shè)計圖紙，將均壓箱8項和凝汽器12連接并在連接管道上安裝一個截止閥C。當(dāng)均壓箱內(nèi)蒸汽壓力高于額定參數(shù)時，可以打開截止閥C調(diào)整均壓箱內(nèi)蒸汽壓力。

c.開缸檢查前軸封和后軸封的中心、間隙及汽封齒的磨損情況，除了汽封齒有輕微的磨損之外，并未發(fā)現(xiàn)其它異常。

圖4 檢修后軸封系統(tǒng)

5）總結(jié)分析。通過上述的處理措施，我們解決了軸封漏氣的問題，如圖5所示，汽輪機運行時僅僅后軸封輕微冒氣，可以安全運行了。只要軸封沒有質(zhì)量問題、均壓箱內(nèi)蒸汽壓力可控、汽封冷卻器工作負荷足夠，基本上就能解決軸封漏氣的問題。

4 結(jié)語

針對上述處理過的問題，結(jié)合現(xiàn)場遇到的問題，進行了總結(jié)，供參考。

1）確保在汽輪機的安裝階段，嚴(yán)格按照廠家的圖紙安裝，不能擅自更改設(shè)計圖紙。

2）確保汽輪機扣缸之前，對汽封中心、間隙進行復(fù)查、調(diào)整，一定要符合廠家產(chǎn)品合格證上的數(shù)據(jù)。

3）確保在均壓箱前面安裝減溫減壓器，不要讓未經(jīng)減溫減壓的新蒸汽直接進入均壓箱。

4）確保均壓箱和凝汽器之間相連通，當(dāng)均壓箱內(nèi)蒸汽壓力高于額定參數(shù)時，可以通過閥門調(diào)整均壓箱內(nèi)蒸汽壓力。

5）確保軸封系統(tǒng)的各處管道無堵塞。

6）確保汽封冷卻器的工作負荷能夠滿足使用要求。

圖5 檢修后汽輪機運行狀況

［1］ 任偉，王莉莉.汽輪機軸封間隙對機組經(jīng)濟性的影響［J］.機械工程師，2009（5）:96-97.

［2］ 焦維衡.汽輪機汽封改造前后效果分析［J］.沿海企業(yè)與科技，2011（10）:28-29.

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