電廠汽輪機軸封系統存在的問題及對策探討

張漢彪

【摘 要】汽輪機軸封系統的功能是在轉子穿出汽缸處，防止空氣進入汽缸或蒸汽由汽缸漏出。并回收汽機的汽封漏汽，利用其熱量加熱部分凝結水，同時還可抽出汽機軸封系統的氣體混合物，防止蒸汽漏出到機房或油系統中去。這一功能對維持機器正常運轉，保證企業安全，保養機器有很重要的作用。本文主要通過分析汽輪機軸封系統在運行中出現的缺陷，提出針對問題采取的解決對策，以及介紹了成功處理缺陷的經驗。

【關鍵詞】汽輪機軸封；存在問題；解決對策

一、主要特點分析

汽輪機的軸封系統采用自密封系統，并有防止汽輪機進水而損壞汽輪機的措施，該軸封汽源由輔汽、冷再、主蒸汽提供供汽。軸封系統由壓力調節裝置、蒸汽密封分流閥及軸封加熱器等設備及相應的閥門、管路系統構成。在機組負荷從20%到100%額定負荷之間時，蒸汽從高壓缸的軸封供到總管，從這流到低壓缸的軸封，在機組降負荷或者啟動時，到高壓缸出口部分的蒸汽壓力低于大氣壓時，有輔汽供到高壓缸和低壓缸的軸封。軸封系統的主要功能是向汽輪機、給水泵小汽輪機的軸封和主汽閥、調節閥的閥桿汽封供送密封蒸汽。高中壓前、后端汽封采用高低齒“尖齒”汽封，汽封片采用低硬度鐵素體材質鑲片，低壓汽封采用光軸尖齒結構的銅汽封，汽封環背襯彈簧可退讓。

1.影響機組啟動時間

由于軸封蒸汽直接與汽輪機大軸接觸，它的溫度直接影響大軸的伸縮。汽機在穩定運行和熱態啟動時，相應轉子的溫度很高，假如軸封蒸汽溫度過低，大量的低溫蒸汽通過軸封吸入汽缸，它不僅將在轉子上引起較大的熱應力，而且造成前段軸封大軸的急劇冷卻收縮，當收縮量過大時，將有可能導致前機節動靜部分的摩擦，而這種局部段大軸收縮所造成的相對位移的變化，潛在的危害是巨大的。所以我們在軸封汽供汽時，必須進行充分的暖管疏水，確保軸封蒸汽溫度與金屬溫度相配備，并有一定的過熱度。機組每次啟動前低壓軸封的回汽溫度都提不起來且軸封回汽母管最低點一直有連續的疏水，嚴重的影響了機組的啟動時間。

2.軸封系統調整及改進

低壓軸封供汽由軸封母管分四路支管道進入低壓軸封，軸封腔室內積水較多，以致進入軸加風機及排汽管內積水。由于進入軸封腔室內的不是微過熱蒸汽，而是飽和蒸汽，不能有效地起密封作用，破壞了軸封的正常工作，影響了真空嚴密性。對于軸抽風機出口管中凝結水倒流回至軸抽風機問題，若運行中打開軸抽風機出口旁路門后使軸抽風機的排氣又回到風機入口，造成軸封加熱器內的負壓降低、軸封回汽壓力升高，影響軸封回汽。針對這種情況，將軸抽風機出口的旁路管改接為直接排地溝，不但及時將排汽管中的凝結水排出，而且提高了軸封回汽管中的負壓，增加了軸封回汽量，減少了軸封冒汽，軸封加熱器的水位由原來的1/3處提高至1/2處的正常水位。

3.機組運行

打開低壓軸封回汽管道最低點的疏水門，低壓軸封冒汽現象消失。由于低壓軸封回汽管道最低點的疏水至凝汽器的擴容器，運行中若打開低壓軸封回汽管道的疏水門時軸封回汽的大量汽、氣混合物進入凝汽器，又造成機組的真空嚴密性不合格、真空下降，影響機組的安全、經濟運行。針對這種情況對低壓軸封回汽管道疏水系統進行了認真分析，分析認為軸封加熱器的回汽母管和低壓軸封回汽的壓力等級相同，將低壓軸封回汽管道的疏水由進入凝汽器的擴容器改為進入軸封加熱器的進汽母管，對機組安全運行無任何影響。

低壓缸前后軸封回汽管道的疏水改接為疏至軸封加熱器的回汽母管并且保持其疏水門常開，徹底消除了低壓軸封冒汽問題。由于軸封回汽管道積水消除使得軸封回汽暢通，將低壓軸封供汽門開大，使軸封系統自密封汽量增大，高中壓軸封漏汽明顯減少。

二、軸封系統存在的缺陷

某發電廠總裝機容量為8×300Mw，汽輪機組全部為東方汽輪機廠制造，分兩期建成。隨著運行時間的增加，軸封汽系統存在缺陷逐漸顯露，使機組效率下降。存在的問題有：

高中壓缸端部汽封外漏量大、軸封溫度高，特別在夏季高溫時更為嚴重，端部汽封處的軸頸上方溫度高達300℃左右。

一號機組3號軸承的振動隨環境溫度的升高而增大。

主油箱、小汽輪機油箱和密封油含水量大，發電機軸承端絕緣水平低，發電機氫氣濕度超標，且居高不下，最高可達15 g/m3。

三、軸封系統運行中低壓缸軸封冒汽和軸抽風機及出口積水的分析

1.低壓缸軸封冒汽

機組正常運行中低壓缸前、后軸封大量冒出濕蒸汽，低壓缸軸承箱上大量積水使油中進水，造成油質水份超標，極易使調節、保安系統的滑閥出現銹蝕、卡澀，嚴重威脅機組安全運行。為了防止低壓軸封冒汽，機組運行中將低壓軸封供汽門關小，幾乎接近關閉，同時軸封供汽壓力也降得很低，但是低壓缸軸封仍然冒汽。

針對此問題對軸封系統進行了檢查、分析，發現低壓軸封回汽壓力正壓較高、達2.4kPa，另外當打開低壓軸封回汽壓力表管的放水門時，能夠放出大量的積水。分析認為，低壓軸封回汽管內積水，造成低壓缸軸封回汽管道堵塞、回汽不暢，低壓軸封大量冒汽。對低壓軸封回汽管道積水的原因，分析認為，減溫后150℃的汽封蒸汽進入低壓軸封內，經過軸封齒的節流和低壓缸的冷卻造成低壓軸封回汽汽溫降低，回汽凝結成水在回汽管道彎頭的最低點積聚，造成低壓軸封回汽管道積水堵塞、回汽不暢。

2.軸抽風機及出口積水

運行中發現軸抽風機經常出現漏水、啟動時風機振動大造成風機軸承損壞，針對此現象進行檢查、分析。首先對軸封加熱器檢查，檢查發現軸封加熱器汽側水位很低、約在水位計1/3處，分析認為抽風加熱器的水不會返回軸抽風機。如果軸封加熱器不會返水，那么就是軸抽風機出口汽、氣混合物中凝結水倒流至軸抽風機出口。軸抽風機出口管道中凝結水倒流的原因是軸抽風機的出口管接至30多米高的汽機房經大氣管道而排出，這樣軸抽風機排出的小于50℃的汽、氣混合物在排向大氣的過程中凝結成水又返回。

四、根據對軸封系統缺陷產生原因的分析

降低高中壓軸封供汽流速，增大漏汽管直徑，減小漏汽管道阻力，適當縮小軸封直徑間隙，更換軸封加熱器，增加冷卻面積。

提高軸封漏汽管負壓。軸加風機增容，以提高軸加風機抽真空的能力，增大Y腔室負壓。

增大至低壓減溫器的通徑和軸封供汽管徑，加大低壓汽封的蒸汽量，防止高負荷下低壓軸封漏真空，也可同時降低軸封母管壓力。

可將軸封漏汽總管分成兩段，高中壓缸為一段，低壓缸為一段，并分別直接到軸封加熱器上，供汽和回汽分開調節，以防止高壓軸封向外跑汽，低壓軸封向機內漏汽。但大容量機組應用這種方法比較困難，管線布置復雜，會增加閥門數量，使成本增加。

小汽輪機軸封供、回汽管道需重新設計，接至軸加的回汽管要單獨安排接口，以防止回汽受排擠，噴水減溫器擴徑。也可將小汽輪機軸封供汽取自主汽輪機低壓供汽減溫器后，取消小汽輪機軸封減溫器，降低成本，但要對低壓軸封供汽進行核算。

五、結束語

軸封系統的設備功能要盡力恢復。高壓、低壓、小汽輪機軸封供汽減溫器噴水閥不能投用或失效，軸封汽溫度不能調節，這會對軸封母管壓力高失去調節，因軸封汽溫度過高而造成軸封體變形，引起軸頸磨損，軸承振動；引起轉子熱疲勞，降低轉子壽命。汽輪機各段做功量、過再熱吸熱量、熱耗率等參數在中間軸封漏汽量實際的變化范圍內可近似認為線性變化。

參考文獻：

[1]王琦.淺談汽輪機運行主要參數的監視[J].河南科技.2013

（作者單位：同煤大唐塔山第二發電有限公司）