機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)軸加疏水水封失去原因分析

寧珂

摘 要：筆者公司兩臺(tái)350 MW超臨界機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組軸封加熱器都是單級(jí)水封設(shè)計(jì)，根據(jù)以往其他機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)軸加疏水水封不論是單級(jí)還是多級(jí)水封均存在運(yùn)行不穩(wěn)定問題，多級(jí)水封運(yùn)行中易發(fā)生水封破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致軸封冷卻器的無水位運(yùn)行，從而降低機(jī)組真空，嚴(yán)重影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：火電廠 凝汽式機(jī)組 軸封加熱器 單級(jí)水封 疏水中斷 真空

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）03（b）-0071-02

Abstract：our company two 350MW supercritical unit，heater per unit are single stage seal design，according to the operation experiences of other previous units， the current domestic design of shaft and hydrophobic seal whether single level or multilevel water seal are unstable operationproblem，seal failure is liable to occur in the operation of multilevel water seal，cause no waterrunning seal cooler，thereby reducing the vacuum of unit，seriously affecting the unit safety，economic operation.

Key Words：Thermal power plant；Condensing steam turbine；Shaft seal；Water seal；Heater；Single stage；Hydrophobic interrupt

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

全廠（2×350 MW）兩臺(tái)供熱機(jī)組，總裝機(jī)容量為700 MW。機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠C350-24.2/0.343/566/566

型超臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、供熱式火力發(fā)電機(jī)組，單元制運(yùn)行方式。

軸封加熱器是一個(gè)熱交換器（見圖1），串聯(lián)在凝結(jié)水系統(tǒng)中，它的作用是將軸封來的汽氣混合物用凝結(jié)水冷卻，然后由裝在軸封加熱器頂上的風(fēng)機(jī)將不凝結(jié)的蒸汽和空氣排出，并維持汽封泄漏系統(tǒng)的壓力略低于大氣壓力，防止從各汽封段逸出蒸汽以及抽取和凝結(jié)蒸汽。軸封加熱器中凝結(jié)下來的疏水由一根U型疏水管排至凝汽器，起到回收工質(zhì)的作用。

由于軸封加熱器疏水是直接回收至凝汽器的，凝汽器真空遠(yuǎn)低于軸封加熱器內(nèi)部壓力，一旦軸加疏水管段水封失去，凝汽器真空將快速下降。筆者公司兩臺(tái)350 MW超臨界機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組軸封加熱器都是單級(jí)水封設(shè)計(jì)，既要保證凝結(jié)水能順利排出，還要能保證水封不失去而影響機(jī)組真空。

2 單級(jí)水封原理

軸封加熱器在運(yùn)行時(shí)處于微負(fù)壓狀態(tài)，壓力大約在-7 kPa左右，與凝汽器真空壓差約10 m水柱，按照單級(jí)水封工作原理，此水封在工作時(shí)必須產(chǎn)生高于10 m水柱的阻力方可保證疏水暢通又能阻止空氣漏入。軸封加熱器至凝汽器為單級(jí)水封，地埋水封筒高約8 m，維持軸加疏水水位，保護(hù)真空，一旦水封里的水灌滿后，它的水位是基本維持不變的。

單級(jí)水封就是增大疏水的阻力，從理論上說軸封加熱器疏水經(jīng)過水封，然后再有一定的高度回到凝汽器汽側(cè)，流動(dòng)阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，這時(shí)候就是最正常的工況，但事實(shí)上工況經(jīng)常在變，凝汽器的真空，也不是一成不變的，所以水封一般很容易造成兩個(gè)結(jié)果，一是回水不暢（流動(dòng)阻力大時(shí)），一是漏真空（回水阻力小時(shí)），水封并不是只能通過水不能通過汽，凝汽器真空太高了把軸加疏水抽空后就會(huì)有空氣進(jìn)入凝汽器，從而掉真空。

3 軸加水封危險(xiǎn)點(diǎn)分析

（1）經(jīng)濟(jì)性：機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)軸加疏水水封失去，凝汽器直接通過軸加風(fēng)機(jī)與大氣連通，真空下降，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)將不合格，下降1～3 kPa左右的真空，煤耗升高2.5～7.5 g/kW·h，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性不利。

（2）安全性：軸加疏水管道失去疏水量越多，疏水管道與大氣連通的面積越大，真空下降越多，一旦疏水管道疏水全部被抽走，機(jī)組真空下降就越多，機(jī)組可能存在跳機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

如果軸加單級(jí)水封設(shè)計(jì)不合理，疏水回收阻力大，可能造成軸加疏水不暢，軸加疏水不能被順利排出，軸加滿水，軸加中的水將沿著封回汽管道進(jìn)入低壓缸軸端軸封齒，低壓缸進(jìn)水，且低壓軸封損壞。

4 軸加疏水水封失去原因分析

該廠兩臺(tái)350 MW凝汽器式機(jī)組，軸封疏水回收至凝汽器，機(jī)組正常運(yùn)行期間1號(hào)機(jī)軸加壓力在-5～-7 kPa擺動(dòng)，水位（就地液位計(jì)）在15～40 cm范圍內(nèi)大幅度波動(dòng)，且經(jīng)常出現(xiàn)軸封疏水水封失去現(xiàn)象。10月27日1號(hào)機(jī)軸封疏水水位失去，真空下降1 kPa，10月28日凌晨1點(diǎn)，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)后，將1號(hào)機(jī)軸加注水門打開了5圈左右，真空上升1 kPa。

（1）軸封疏水管道有漏點(diǎn)。如果軸加水封筒中疏水管道存在漏點(diǎn)，將使軸加水封破壞，造成軸加疏水中斷或者軸加水位波動(dòng)。檢查1號(hào)機(jī)停機(jī)以后，對(duì)1號(hào)機(jī)低壓系統(tǒng)進(jìn)行上水查漏，軸加疏水管道注滿水，檢查疏水管道無泄漏，但地埋管以下的管道無法檢查是否有漏點(diǎn)。

（2）疏水管道設(shè)計(jì)不合理。單級(jí)水封高度應(yīng)略大于軸加壓力與凝汽器真空之差，才能保證疏水水封不被破壞。如圖2所示，軸加壓力-7 kPa，凝汽器真空-96 kPa。

計(jì)算：

-7kPa-（-96）kPa=103 kPa，約為10.3 m水柱。

但軸加疏水水封高度：2+8-1.4=8.6 m<10.3 m，因此軸封很容易失去。設(shè)計(jì)上存在一定的缺陷，導(dǎo)致運(yùn)行中軸加水封很不穩(wěn)定。

5 預(yù)防措施

由于軸加疏水管道安裝存在不合理，軸加水封不穩(wěn)定，機(jī)組正常運(yùn)行期間時(shí)常出水封失去，真空下降的事故。為了保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，采取以下措施。

（1）在軸加疏水管加裝溫度測(cè)點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)此處溫度應(yīng)該在30 ℃～38 ℃左右，一旦軸加水封失去，疏水溫度將會(huì)升高至40 ℃以上，便于運(yùn)行人員判斷，快速發(fā)現(xiàn)真空原因。

（2）機(jī)組啟動(dòng)初期先將水封筒注滿水，建立軸加水封。由于設(shè)計(jì)本身的原因，水封易失去，在未改造前，機(jī)組運(yùn)行期間保持軸加注水門微開，連續(xù)注水。切記注水門不能開得過大，開得過大凝結(jié)水壓力過高反而破壞了軸加水封。

（3）運(yùn)行中禁止大幅度調(diào)整除氧器上水，一旦大量向除氧器上水，軸加凝結(jié)水量增加，導(dǎo)致軸加壓力升高，軸加水封也很容易失去。

（4）保持軸封壓力恒定，防止軸封加熱器進(jìn)口壓力增大軸加水封壓力失衡，水封失去。

（5）機(jī)組正常運(yùn)行期間切換循環(huán)水泵時(shí)加強(qiáng)監(jiān)視，防止真空大幅度波動(dòng)造成水封失去，冬季環(huán)境溫度低，且是供熱機(jī)組真空度都在97%以上，尤其容易出現(xiàn)水封失去，需要重點(diǎn)關(guān)注，及時(shí)處理。

（6）進(jìn)行設(shè)備改造，將軸加疏水進(jìn)入凝汽器的管道接口上移1 m左右，增大軸加水封安裝高度，從而增加疏水阻力。

（7）為了保證機(jī)組安全運(yùn)行增加軸加遠(yuǎn)傳液位計(jì)，且增加聯(lián)鎖，當(dāng)液位高時(shí)報(bào)警，如果軸加疏水有事故疏水門，聯(lián)開事故疏水電動(dòng)門，防止液位高，軸封進(jìn)水，損壞汽輪機(jī)。

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