600MW汽輪機軸封系統簡介及投停操作注意事項

張天保

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古 托克托 010206）

一、汽輪機軸封系統簡介

（一）汽輪機軸封系統作用

汽輪機軸封的主要作用有兩方面:（1）由于低壓缸排汽直接進入凝汽器，軸封能防止空氣漏入影響凝汽器真空、使真空泵功耗增加、凝汽器熱效率降低； 同時真空下降，排汽壓力將升高，排汽溫度升高；（2）由于高中壓缸蒸汽壓力高，軸封能防止蒸汽從軸端向外泄漏, 避免潤滑油系統進水。

（二）軸封系統結構

某發電廠三、四期四臺汽輪機均采用東方汽輪機廠制造的600 MW亞臨界、直接空冷凝器式機組。軸封系統主要組成部分有：軸封汽源、軸封減溫水、軸加、軸封溢流閥等設備及附屬管道構成。本機組軸封系統汽源有三路：一路汽源為各門桿漏汽，一路汽源來自低輔聯箱，另一路來自主蒸汽管道。低壓軸封母管上裝有減溫器。兩個低壓缸的前、后端軸封均有3 段汽室。高中壓缸軸封分為前后軸封，前軸封有6段5個汽室，其中第3汽室漏汽接至四抽管道，前軸封漏汽引回至母管，后軸封有5段汽室。

二、軸封系統控制方式

（一）軸封系統壓力的控制

軸封系統的壓力由一個PID 控制，調整主、輔汽兩路汽源調門開度及汽封溢流調門的開度。運行人員可根據具體情況，手動和自動方式下進行切換。正常運行時主汽軸封進汽閥壓力設定值為35KPa，輔汽軸封進汽閥壓力設為45KPa，軸封溢流閥壓力設為45KPa。

在機組啟動時，主蒸汽過熱度較低，不滿足軸封供汽條件，主汽至軸封供汽未投入，各門桿漏汽量小、壓力低,無法維持軸封系統運行。此時應先投入輔汽至軸封汽源，并維持軸封母壓力、溫度正常。機組啟動后期負荷的增加，各門桿漏汽流量增加壓力升高，可逐步實現自密封，此時可逐漸關小輔汽至軸封汽源。軸封系統仿照汽輪機調節系統引入了一定的“重疊度”，這樣可避免負荷大幅波動或者其他情況時，出現軸封汽源供汽調門全關后，軸封溢流調門仍未開啟；溢流調門開啟后造成壓力突降，軸封汽源供汽調門又突開，軸封汽源供汽調門及溢流調門頻繁開關，造成軸封壓力大幅波動。軸封溢流調門與凝汽器相連，壓力高時泄壓至凝汽器。軸封回汽進入軸封冷卻器中冷凝后，通過多級水封進入排汽裝置。軸封冷卻器配有2臺互為切換備用的軸抽風機，用以抽出軸封冷卻器中的不凝氣體，維持系統負壓狀態。軸封系統中還設置了6處疏水閥，在軸封系統剛啟動時暖管疏水, 保證系統的安全。

（二）軸封系統溫度的控制

軸封系統的溫度控制主要是參照汽輪機金屬溫選擇汽源溫度，如兩者溫差過大會因為應力降低汽輪機部件的使用壽命，還會造成脹差超限，造成動靜摩擦、轉子損壞事故。本機組軸封減溫水安裝在低壓軸封供汽母管上，通過調門控制減溫水量調整低壓軸封溫度。

為了避免因軸封投運造成的汽輪機不安全事故，在機組啟動過程中對汽封供汽的溫度有嚴格要求，制定了軸封供汽溫度的標準如下：（中壓缸啟動）

冷態：缸溫＜305℃ 停機時間≥72h 150℃≤軸封溫度≤260℃

溫態：305℃≤缸溫＜420℃ 停機時間48h 150℃≤軸封溫度≤260℃

熱態：420℃≤缸溫＜490℃ 停機時間8h 150℃≤軸封溫度≤260℃

極熱態：缸溫≥490℃ 停機時間1h 208℃≤軸封溫度≤375℃

三、軸封系統投停及注意事項

（一）軸封系統投運

確認大機盤車投入連續運行，循環水系統、凝結水系統投入運行、軸冷多級水封已注水。關閉雜項母管至軸封減溫手動水門、軸封至高壓缸、中壓缸供汽手動門、軸封至小機供汽手動門。開啟軸封溢流調整門旁路門，軸封溢流至排汽裝置電動門，軸封至兩個低壓缸供汽手動門、開啟各路疏水門。稍開軸封汽源供汽門，進行系統疏水。疏水結束后，關閉各路疏水旁路。啟動軸冷風機，調整負壓正常，初期可維持在-2～-3kPa之間，調整軸封減溫水時應緩慢并注意監視軸封溫度，穩定后投入軸封溫度自動控制，維持軸封溫度在121～177℃間。當軸封母管溫度接近缸溫金屬溫時，緩慢開啟軸封至高、中壓缸供汽手動門，就地檢查高中壓缸軸封處有無冒汽、回汽正常。關閉軸封溢流調整門旁路電動門，將軸封溢流調整門投自動，設定定值50kPa，開啟軸封汽源調整門時應緩慢，并注意壓力變化，維持壓力在35～45kPa間。壓力穩定后投入輔汽至軸封供汽調整門自動，并將壓力設定在45kPa。期間可對主汽至軸封供汽管路進行疏水暖管，主汽參數滿足軸封供汽要求后，將主汽供軸封調整門投自動，壓力設定值設定35kPa，投入備用。

（二）軸封系統停運

確認排汽裝置真空為零，關閉主汽至軸封供汽、輔汽至軸封供汽，關閉軸封減溫水，停運軸抽風機，關閉軸封至高壓缸供汽手動門，關閉軸封至中壓缸供汽手動門，關閉軸封至低壓缸供汽手動門，關閉主機軸封至小機軸封汽源門。開啟軸封系統各路疏水，軸封系統已停運，軸封壓力降至零，母管溫度逐漸下降，否則校驗手動門。

四、機組啟停過程中軸封系統投停操作不當引起的事故分析

（一）某廠6 號機停機后潤滑油系統進水事件

2018 年07 月08 日，某廠7 號機滑參數停機后由于低壓軸封供汽未及時關閉導致潤滑油進水事件。

原因分析：發現潤滑油箱油位上升后，立即將軸封至兩各低壓缸供汽手動門關閉，軸封壓力由3.3kPa 上升至82kPa，經排查軸封汽源關閉，此時主汽門前壓力8.79MPa，中聯門前壓力0.15MPa，就地測量軸封系統相關閥門溫度，兩側主汽門門桿漏汽管道溫度明顯高于其他汽源，分析主汽門關閉不嚴。由于主汽門不嚴、兩個軸封至低壓缸供汽手動門未關閉，蒸汽經門桿漏汽進入軸封系統。

（二）某廠12 號機啟機投軸封過程中主機潤滑油進水事件

2018 年1月23 日，某廠12 號機組冷態啟動，軸封系統投運時，操作人員未對兩個低壓缸軸封回汽門及高中壓缸軸封回汽門進行檢查，操作票要求開啟實際在關閉狀態，導致軸封無法回汽，最終造成潤滑油水分嚴重超標、機組延遲并網。

原因分析：值班人員對軸封系統投運操作不熟悉，在投運過程中誤認兩個低壓缸軸封回汽門及高中壓缸軸封回汽門在開啟狀態，并未做檢查繼續執行軸封投運操作，最終導致主油箱油中進水。

（三）某廠8號機啟動過程中軸封減溫水操作不當造成一瓦軸封漏汽

2019年03月28日，某廠8號機啟動過程中，軸封投運時軸封溫度、壓力并不穩定，投入軸封減溫水自動，并未進行跟蹤監視。導致軸封溫度、壓力擺動大，最終造成一瓦軸封漏汽。

原因分析：集控值班人員在軸封系統投運過程中，對軸封系統參數關注不夠，軸封壓力、溫度不穩定時盲目投入自動，軸封溫度、壓力擺動過大，最終導致軸封漏汽。

（四）軸封系統投停注意事項

1.軸封系統投運前按照規程規定，選擇合適的軸封供汽溫度，冷態（150～260℃），熱態（208～375℃），與汽缸金屬溫相匹配。冷態啟動時過熱汽過熱度不滿足要求，由輔汽供。當過熱度大于50℃，軸封汽源可由主汽供。

2.禁止在轉子靜止狀態下送軸封。若盤車故障，轉子停轉后，立即破壞真空，并將軸封系統停運。

3.軸封投運前，嚴格執行操作票，使疏水排盡。

4.汽輪機熱態啟動時，必須先投入軸封，后進行抽真空操作。

5.汽輪機真空下降至零后，方可停止軸封系統。

6.汽輪機溫態啟動、汽輪機熱態啟動時，軸封母管供汽溫度大于208℃后方可開啟軸封至高中壓缸供汽手動門。

7.啟停機過程中，為防止汽輪機進冷汽、冷水，應重點監視軸封系統壓力、溫度正常。

結語

汽輪機軸封作為汽輪機的重要組成部分，對汽輪機的穩定運行有著重要影響，軸封系統及其操作并不復雜，但經常出現很多問題：轉子彎曲、軸振動、真空系統問題、潤滑油系統進水、軸瓦漏汽等。多數由于運行人員監視參數不到位，最終導致異常事故發生，延誤了并網時間。本文旨在通過介紹軸封系統的結構，以及軸封系統投停操作方法、注意事項。以便從業者熟知系統投停流程，掌握系統的工作原理，在軸封系統投停過程中更好的控制危險點。