超臨界660 MW汽輪機軸封疏水不暢問題的處理

張海豐，林茂盛，黃 洋，潘俊生

（遼寧東科電力有限公司，遼寧沈陽 110179）

1 概述

汽輪機軸封系統的功能是在轉子轉出汽缸處，防止空氣進入汽缸和蒸汽由汽缸漏出，并回收汽機軸封漏汽，并利用熱量加熱部分凝結水，同時還可以抽出汽輪機軸封系統的氣體混合物，防止蒸汽漏到機房或油系統（圖1）。回收的軸封漏汽經過軸封加熱器對凝結水加熱，凝結后的軸封漏汽經過管道進入多級水封，最后進入排汽裝置。汽輪機軸封系統主要包括3個設備：

圖1 汽輪機軸封系統

（1）軸封加熱器。是汽輪機軸封系統的重要設備，主要功能是收集汽輪機各個汽缸軸端汽封漏汽和汽輪機的閥門門桿漏汽，并利用這些蒸汽的熱能加熱主凝結水。軸封加熱器安裝的抽氣風機，可以抽出隨軸封漏汽進入軸封加熱器的不凝結氣體；同時維持軸封加熱器的微真空狀態，使與之相連接的各軸封腔室壓力降低，確保軸封蒸汽不外泄。

（2）多級水封。一般由多個套管組成，正常運行時形成一個疏水阻力，以維持軸封加熱器疏水水位，保護排汽裝置的真空。正常運行工況下多級水封處于滿水狀態，并產生約10 m水柱的阻力，既保證疏水暢通又能阻止空氣漏入。

（3）汽輪機排汽裝置。連接在汽輪機低壓缸和排汽管道之間，兼有排汽通道、凝結水除氧、凝結水收集和疏水擴容等功能。

新疆某燃煤火力發電2×660 MW機組新建工程汽輪機為上海汽輪機有限公司生產的NZK660-24.2/566/566型、超臨界、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽，直接空冷凝汽式汽輪機組，汽輪機額定功率660 MW。機組主要承擔基本負荷，并具有一定的調峰能力。機組軸封系統設備技術規范見表1。

表1 汽封系統設備技術規范

2 問題及檢查

自2016年12月4日開始，該工程1#機組首次投入汽輪機軸封系統。在系統運行過程中發現軸封加熱器就地液位計水位偏高，甚至達到滿水狀態，但軸封系統其他各項運行參數均處于正常范圍內。為解決這個問題，對軸封加熱器進行以下檢查：

（1）檢查地液位計是否因堵塞而產生虛假水位。打開軸封加熱器就地液位計連通管法蘭，檢查和疏通就地液位計連通管，未發現堵塞；打開就地液位計排污口法蘭，檢查就地液位計磁性浮球未發現有卡澀現象。就地液位計誤報的可能性被排除。

（2）檢查軸封加熱器汽側疏水管道。打開軸封加熱器底部疏水管道法蘭，對管道進行水沖洗。沖洗后再次投入軸封系統，軸封加熱器水位仍偏高甚至滿水。

（3）如果軸封加熱器內部換熱管道存在泄漏，也可能因疏水量過大導致軸封加熱器水位偏高甚至滿水。打開軸封加熱器端蓋，檢查軸封加熱器換熱管道，未發現內部管道泄漏。

（4）軸封加熱器負壓過高也可能引發疏水不暢。檢查軸封加熱器實際壓力為-5 kPa(正常運行時壓力為（-3～-12）kPa），短時間停止排氣風機，觀察軸封加熱器的壓力和水位。當軸封加熱器壓力降至0 kPa時，軸封加熱器水位變化不大。

通過的各項檢查試驗，軸封加熱器存在問題的可能性被排除。最大的可能性是多級水封存在問題，多級水封疏水不暢也可能造成軸封加熱器水位異常升高。主要原因：多級水封出口閥門故障或者調整不當造成多級水封疏水量偏小；多級水封內部發生氣塞而造成多級水封疏水不暢；多級水封的阻力過大導致多級水封疏水不暢。

根據對多級水封的分析，逐項對多級水封進行檢查和試驗。首先檢查多級水封的入口和出口手動閥門，未發現閥門有異常。然后再次對多級水封進行注水和排氣，并打開多級水封底部的排污閥門，對多級水封進行水沖洗。再次投入多級水封后，軸封加熱器的水位沒有明顯變化，多級水封內部發生氣塞的可能性被排除。經過對多級水封的檢查和試驗，排除其他可能的原因后，認為造成軸封加熱器水位偏高的原因是多級水封阻力過大。

3 原因分析

汽輪機軸封系統多級水封是一個產生疏水阻力、用來防止空氣進入排汽裝置影響真空，同時對軸封加熱器的疏水進行回收的裝置。多級水封利用多個套管相連來縮短水封的高度，利用幾個高度較小的套管達到一個單級水封的效果。電廠多級水封的級數一般為（3～5）級，多級水封結構如圖2所示。

多級水封的設計是一個復雜的計算過程，其中多級水封高度的計算最重要。一般情況下，多級水封的計算高度取決于水封入口和出口的壓力差。多級水封高度用公式（1）計算。

式中H——多級水封中每級水封的高度，m P1，P2——多級水封進、出口壓力，Pa

n——多級水封中的水封級數

γ——水的重度，取值1×104N/m3

（0.5～1）——富裕度（可忽略）

該機組汽輪機軸封系統多級水封的級數為5級，每級高2.6 m。軸封加熱器與多級水封的高度差為5 m；多級水封出口至排汽裝置接口處的高度差為2.8 m。軸封加熱器汽側正常運行時壓力為-5 kPa。排汽裝置的設計背壓值≤13 kPa。

依據公式1，取富裕度為0.5進行計算：如果多級水封為5級，則多級水封計算高度為2.18 m；如果按照4級水封進行計算，則多級水封的計算高度2 m。利用計算的結果與實際安裝的多級水封高度進行比較，得出該汽輪機的多級水封實際高度偏高。

圖2 多級水封結構

4 改造措施

依據多級水封高度的計算結果分析：如果保持多級水封每級的高度不變，則多級水封應保留4級；如果多級水封為5級，則應將每級的高度降到2.18 m。經過現場討論和分析，決定將該機組的多級水封去掉1級，保留4級運行。

多級水封改造投用后，汽輪機軸封加熱器的水位下降到正常值，沒有出現高水位或滿水的情況，問題得到徹底解決。

5 結語

通過對某新建燃煤火力發電機組汽輪機軸封加熱器疏水不暢問題的分析，并制定正確的處理方法，使問題得到徹底解決，保證了該汽輪機的安全穩定運行。類似的問題在其他汽輪發電機組的調試過程中也可能會遇到，希望本機組的處理和分析方法能為其他機組提供借鑒。