汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)對機(jī)組真空的影響及防范對策

張偉雄

（陜西北元集團(tuán)，陜西 榆林 719000）

汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)對機(jī)組真空的影響及防范對策

張偉雄

（陜西北元集團(tuán)，陜西 榆林 719000）

對在役高壓機(jī)組真空嚴(yán)密性較差現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)踐調(diào)研分析，得出軸封系統(tǒng)泄漏是造成機(jī)組真空嚴(yán)密性較差的主要原因；同時(shí)對現(xiàn)場系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整，得出了保障機(jī)組真空的運(yùn)行調(diào)整方式，但為了確保潤滑油水分在合格范圍內(nèi)，必須對軸端汽封改造為布蘭登式可調(diào)汽封。調(diào)研結(jié)論為保障機(jī)組真空和防止?jié)櫥退殖瑯?biāo)的理論依據(jù)。

汽輪機(jī)；軸封供汽；真空

某機(jī)組汽輪機(jī)為C125－8．83/1．0型，高壓雙缸雙排汽、沖動(dòng)、單抽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)型號(hào)為QF-125-2。機(jī)組軸系由高壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成，高壓轉(zhuǎn)子前后汽封由均壓箱供汽，壓力為39～49kPa，冷態(tài)供汽溫度為250～300℃，熱態(tài)供汽為380～400℃；低壓轉(zhuǎn)子前后汽封供汽由均壓箱出汽側(cè)繼續(xù)減溫后供給，供汽溫度為140～170℃。機(jī)組軸封供回汽系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 機(jī)組軸封供回汽圖

四臺(tái)機(jī)組于2016年11月4日先后進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)軸封供汽系統(tǒng)維持正常運(yùn)行方式，均壓箱壓力在35kPa左右，溫度400℃左右。試驗(yàn)真空下降分別是：860Pa/min、397Pa/min、535Pa/min、1830Pa/ min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求的允許值100Pa/min以內(nèi)。2017年3月份針對四臺(tái)機(jī)組真空嚴(yán)密性較差的問題進(jìn)行排查，并委托外委查漏單位進(jìn)行真空系統(tǒng)泄漏檢測，雖然找出不少泄漏點(diǎn)，但維持原系統(tǒng)運(yùn)行方式時(shí)機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)還是不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的允許值100Pa/ min以內(nèi)。

1 機(jī)組軸封系統(tǒng)及供回汽方式

這種型式的機(jī)組采用雙路軸封供汽汽源，供汽汽源來自輔助蒸汽和新蒸汽，軸封供回汽原理如圖1所示。

在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)對軸封供汽的溫度有一定的要求，蒸汽要有一定的過熱度，一般比飽和溫度高10℃；軸封供汽母管壓力為39～49kPa之間。在正常運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷達(dá)到90MW及以上時(shí)，軸封供汽母管處于熱備用狀態(tài)，機(jī)組軸封供回汽系統(tǒng)處于自密封方式運(yùn)行；在啟停機(jī)時(shí)，由于機(jī)組高壓汽封蒸汽沒有達(dá)到自密封的條件，因此需軸封供汽對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行密封。機(jī)組對軸封供汽有一定要求，詳見表1。（即在轉(zhuǎn)子溫度低于200℃時(shí)，軸封供汽的溫度應(yīng)在240～300℃之間；轉(zhuǎn)子溫度升至300℃以上時(shí)，軸封供汽溫度應(yīng)在280℃到320℃之間。）

表1

當(dāng)軸封供汽溫度或母管溫度低于該要求時(shí)，軸封部件的熱膨脹量小于轉(zhuǎn)子的熱膨脹量，有可能導(dǎo)致動(dòng)靜部分碰磨發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。

目前，自備火電機(jī)組運(yùn)行周期較長，年運(yùn)行小時(shí)達(dá)到8000多小時(shí)，為了確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組大修時(shí)汽封間隙調(diào)整值均偏大，且大修后啟動(dòng)急于帶負(fù)荷，汽封局部發(fā)生碰磨未進(jìn)行重新調(diào)整，依靠動(dòng)靜長時(shí)間摩擦來消除間隙問題，因此導(dǎo)致汽封間隙普遍偏大，隔板汽封影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，軸端汽封漏汽是影響機(jī)組真空下降的重要原因。

2 現(xiàn)場試驗(yàn)調(diào)整及分析

2017年3月24日至28日，公司先后五次對NO．3機(jī)組真空嚴(yán)密性進(jìn)行試驗(yàn)，每次試驗(yàn)調(diào)整軸封供回汽參數(shù)，最終找出問題的根本原因是：低壓缸前后汽封，軸封供、回汽疏水，軸加多級水封泄漏導(dǎo)致機(jī)組真空下降較快。

第一次試驗(yàn)，保持機(jī)組正常運(yùn)行方式（均壓箱疏水門、后汽封供汽疏水門、軸加供汽總門開啟，均壓箱壓力為35kPa左右，軸加水位維持200mm左右運(yùn)行）。機(jī)組真空下降情況見表2。

表2 （3月24日試驗(yàn)）

運(yùn)行方式未進(jìn)行調(diào)整，機(jī)組真空下降值：機(jī)組真空由72．74kPa下降至69．18kPa，每分鐘下降712Pa。

第二次試驗(yàn)，關(guān)閉軸封系統(tǒng)疏水門，提高均壓箱壓力（關(guān)閉均壓箱疏水門、后汽封供汽疏水門、軸加供汽疏水門，關(guān)小軸加供汽總門至30%，提高均壓箱壓力至60kPa，軸加水位為250mm左右運(yùn)行）。機(jī)組真空下降情況見表3。

表3 （3月24日試驗(yàn)）

關(guān)閉疏水門，提高均壓箱壓力并提高軸加水位至250mm機(jī)組真空下降值：機(jī)組真空由75．16kPa下降至73．71kPa，每分鐘下降290Pa。

第三次試驗(yàn)，關(guān)閉軸封系統(tǒng)疏水門，提高均壓箱壓力并提高軸加水位（在第二次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上將軸加水位調(diào)整至350mm左右運(yùn)行）。機(jī)組真空下降情況見表4。

表4 （3月27日試驗(yàn)）

關(guān)閉疏水門，提高均壓箱壓力并提高軸加水位至350mm機(jī)組真空下降值：機(jī)組真空由74．67kPa下降至74．10kPa，每分鐘下降114Pa。

第四次試驗(yàn)，關(guān)閉軸封系統(tǒng)疏水門，提高均壓箱壓力并提高軸加水位（在第三次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上將軸加水位調(diào)整至400mm左右運(yùn)行）。機(jī)組真空下降情況見表5。

表5 （3月28日）

關(guān)閉疏水門，提高均壓箱壓力并提高軸加水位至400mm機(jī)組真空下降值：機(jī)組真空由74．9kPa下降至74．73kPa，每分鐘下降34Pa。

試驗(yàn)情況分析如下：第一和第二次試驗(yàn)對比可以得出低壓缸前后汽封泄漏，導(dǎo)致機(jī)組真空泄漏；第三次試驗(yàn)將軸加水位由250mm調(diào)整至350mm，機(jī)組真空下降值由290Pa/min降至114Pa/min，說明軸加多級水封存在泄漏，導(dǎo)致機(jī)組真空泄漏；第四次試驗(yàn)將軸加水位由350mm調(diào)整至400mm，機(jī)組真空下降值由114Pa/min下降至34Pa/min，進(jìn)一步說明軸加多級水封存在泄漏。

3 機(jī)組啟動(dòng)前后軸封調(diào)整注意事項(xiàng)

第一，冷態(tài)啟機(jī)時(shí)缸溫較低，軸封供汽溫度控制在100℃左右；溫、熱態(tài)啟機(jī)是參照表1；機(jī)組啟動(dòng)前投運(yùn)軸封時(shí)務(wù)必保證軸封供汽溫度與汽缸溫度匹配。

第二，機(jī)組啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)前將壓力溫度調(diào)整穩(wěn)定，防止機(jī)組升速過程中出現(xiàn)軸封供汽不穩(wěn)定的現(xiàn)象，軸封供汽溫度、壓力變化較大將引起軸系異常振動(dòng)現(xiàn)象。

第三，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)根據(jù)缸溫、軸端汽封泄漏情況調(diào)整軸封供汽壓力和溫度，防止軸端汽封向內(nèi)泄漏導(dǎo)致大軸冷卻引起振動(dòng)，向外泄漏冒汽影響文明生產(chǎn)。

第四，機(jī)組停運(yùn)時(shí)一定按照真空到零軸封供汽降壓到零的原則，防止汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子局部冷卻或受熱引起轉(zhuǎn)子軸系剛性變形。

4 結(jié)語

近年來，由于火電行業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢嚴(yán)峻，機(jī)組節(jié)能工作陸續(xù)開展，調(diào)整轉(zhuǎn)子動(dòng)靜間隙、軸端汽封間隙值已成為通常做法，調(diào)整汽封間隙將直接導(dǎo)致機(jī)組真空不能維持在正常下降值范圍內(nèi)，對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響較大。可采取以下幾種調(diào)整方法避免機(jī)組真空泄漏:①機(jī)組正常運(yùn)行期間關(guān)閉軸封系統(tǒng)供回汽疏水門，防止疏水系統(tǒng)泄漏真空。②機(jī)組正常運(yùn)行過程中觀察軸加水位是否異常，必須保證軸加水位高于泄漏值，防止軸加泄漏導(dǎo)致機(jī)組真空泄漏。③針對機(jī)組軸端汽封間隙較大，應(yīng)合理調(diào)整軸封供汽壓力，防止軸端汽封泄漏造成機(jī)組真空泄漏。

[1]黃威，劉偉．超超臨界機(jī)組軸封供汽系統(tǒng)參數(shù)研究和抱軸問題分析[J]．熱汽輪機(jī)技術(shù),2014,(05)-0361-03．

[2]王旭,張文平,馬勝遠(yuǎn),諸振友．轉(zhuǎn)子蜂窩密封封嚴(yán)特性的試驗(yàn)研究[J]．熱能動(dòng)力工程,2004,(05):521-525+551．

[3]許開林,王新國,王秀鋒．汽輪機(jī)軸封供汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)改進(jìn)[J]． 設(shè)備管理與維修,2004,(04):47．

[4]黃太明,陶再素． 600MW汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化[J]．華電技術(shù),2015,(06):62-63+71+79．

[5]劉洪偉,李娟,張春發(fā)． 汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析方法的研究[J]． 電力科學(xué)與工程,2008,(03):38-40．

[6]佟意英． 國產(chǎn)200MW汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)改造[J]． 華北電力技術(shù),1994,(03):37-41．

[7]薛少華． 軸封供汽對130MW汽輪機(jī)運(yùn)行的影響[J]． 江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,(03):13-14．

[8]葉明． 汽輪機(jī)軸封泄漏分析及對策[J]． 能源技術(shù),2009,(02):122-125+128．

[9]張家杰． 125MW汽輪機(jī)軸封汽系統(tǒng)的改接[J]． 華東電力,1989,(10):43-44．

[10]魏琳健,李春清,高雷,寇丹．汽輪機(jī)密封技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J]．熱能動(dòng)力工程,2005,(05):455-458+549．

TM621

A

1671-0711（2017）09（上）-0118-03