陳世炯 鄭林忠
摘（zhāi） 要：汽輪機軸封漏汽和係統運行不穩定（dìng）對機組熱經（jīng）濟（jì）性和安全性都有（yǒu）很（hěn）大影響，本文對我公司汽（qì）輪機軸封係統及運行的進行（háng）介紹，提出軸封係統在（zài）設計運行方麵中存在的問題和不足，並做（zuò）出對係統及（jí）設備的改進設想。
關鍵詞：軸封係統；問題；措施
我公司2台汽輪機是哈爾濱汽輪機（jī）廠引進美國西屋公司技術生產的亞臨界、一次中間再（zài）熱、單（dān）軸雙缸雙排汽、反動凝汽式汽輪機，通流級數36級（jí），共有8段回熱抽汽，前三（sān）級分別供三台高加，第四級供除氧（yǎng）器及兩台小汽輪機用汽，後四級分別供四台低加，汽缸采用多層缸結（jié）構，調（diào）節係統采用數（shù）字電液調節自動控製，設計額定功率300MW，Z大功率330MW。
1、軸封係統介紹
1.1 軸封
由（yóu）於汽輪機（jī）主軸必須從汽缸內穿出（chū），因此主軸與汽缸之（zhī）間必須留有一定的徑向間隙，且汽（qì）缸內蒸汽壓力（lì）與外界大氣壓力不等，就必然會使汽輪機內的高壓蒸汽通過間隙（xì）向外漏出（chū），造成（chéng）工質損失，惡化運行（háng）環境，並且加熱軸頸或使軸承潤滑油質惡化，或者使外界空氣漏入低壓端破壞真空，降低機組效率。為（wéi）了提高汽輪機的效率，盡量防止或（huò）減少漏（lòu）汽（氣），在轉子穿過汽缸兩端處都裝有軸封（fēng），高壓軸（zhóu）封是用來防止蒸汽（qì）漏（lòu）出（chū）汽缸，而低壓軸（zhóu）封是用來（lái）防止空氣漏入（rù）汽缸（gāng）。
1.2 軸封係統
在汽輪機的高壓端和低壓端都裝（zhuāng）有軸端（duān）汽封，防止蒸汽漏出或空氣漏入，但漏汽現象仍不（bú）可能（néng）完全消除，為了防止和減少這種漏汽，保證機組的正常啟停和運行，回（huí）收（shōu）漏汽和利用漏汽的熱（rè）量，減少係統的工質損失和熱量損失，汽輪機設計了閉式（shì）軸封係統，它由軸端汽封、軸封供汽母管壓力調整（zhěng）裝置（zhì）、軸封冷卻器、減溫（wēn）器、安全門、濾網以及相關（guān）管道（dào）組成（如圖1）。壓力調整裝置包括再熱冷段供（gòng）汽調節閥、輔（fǔ）汽（qì）供汽調（diào）節閥、溢流調節閥，每個調節閥都裝有氣動壓力控製（zhì）器，能檢測出軸封供汽母管的壓力，控製器則利用這壓力產（chǎn）生出一個相（xiàng）應的空氣壓力輸出，對供汽母（mǔ）管壓力進行調整，隨著汽輪（lún）機蒸汽參數和負荷變化，各控製調節（jiē）閥（fá）自動調整汽封蒸汽壓力維持在控（kòng）製器（qì）整定值所給的壓力範圍（wéi）內（nèi），保證（zhèng）軸封用汽對參數的要求。
圖1
軸封（fēng）係統所需的蒸（zhēng）汽（qì）與汽輪機的負荷有關。在啟動（dòng）、空載和低（dī）負荷時，缸內出（chū）現（xiàn）真空，為防（fáng）止空氣漏入，由輔汽向軸封供汽，隨著（zhe）機組負荷的增加，汽缸進汽量增加，汽缸內壓力相應增大。軸封（fēng）漏汽量也加（jiā）大，在負荷達到20%額定負荷時，高、中壓缸調速器端的高壓排汽壓力已（yǐ）達到密封蒸汽壓力，變成自（zì）密封，在（zài）負荷達到25%額定負荷（hé）時，高、中壓缸發電機端（duān）的（de）中壓排汽壓力達到密封壓力，變成自密封，在負荷達到80%額定負荷時，高、中壓缸軸封的漏汽可以滿足低壓缸軸封的需要，係統達到自密封，此（cǐ）時，軸封用汽主要靠高、中壓缸高壓軸封漏汽（即自密封蒸（zhēng）汽）供給，再冷蒸汽和輔助蒸汽作為軸（zhóu）封備用汽源，在（zài）負荷大於（yú）80%額定（dìng）負荷後，高中（zhōng）壓軸封漏汽量超過低（dī）壓缸軸端汽封所需蒸汽量，軸封供汽母管壓力升高，這時供（gòng）汽閥全關，溢流閥開啟，將（jiāng）過量的蒸汽通過本體（tǐ）疏水（shuǐ）擴容器排入凝結器，以達到調整軸封蒸汽母管壓力的目的，一般在負荷（hé）＞75MW時（shí），各軸封供汽調節閥應關閉（bì），負荷在80MW以下時，軸（zhóu）封溢流（liú）站調節閥應動作調壓，保持軸封母管壓力在正常範圍；軸封供（gòng）汽溫度一（yī）般控製在121-177℃之間，並有14℃的過熱度，目（mù）的是防止（zhǐ）軸封帶水以及（jí）軸封體（tǐ）可能的（de）變形和轉子損傷。
2 軸封係統存在的問題
2.1 軸封加熱（rè）器疏水不暢
軸封加熱器工作運行水位一般控製在200mm左右，在機組高負荷運行時，高主門、高調門和中主門以及高中壓軸封漏汽（qì）量增加，進入（rù）軸封加（jiā）熱器的蒸汽量也隨之增加，凝結水量也就增加，由（yóu）於軸封加熱器（qì）疏水經（jīng）U形水（shuǐ）封引入凝結器（qì）底部，U形（xíng）水封在通流過程中存在一定的阻力，再加上凝結器內凝（níng）結水的靜壓，造成（chéng）軸封（fēng）加熱器疏水不暢，軸（zhóu）封加熱器內水位升高。為防止軸封（fēng）加熱器水位（wèi）過高（gāo）造成軸封進水（shuǐ），運行人員將軸封加熱（rè）器壓力維持在相對較（jiào）高的狀態下運行，此時，軸封加熱器抽吸力減小，軸封蒸汽外漏量增（zēng）大（dà），汽輪機熱經濟性降低。
2.2 軸（zhóu）封溢流站調整能力偏低（dī）
機組在低（dī）負荷運（yùn）行時，軸封靠輔汽供汽來維持軸封對汽溫汽壓的要求，機組負荷高於75MW運行時，輔汽供汽控製調節門逐漸關閉，軸封係統實現自密封（fēng），隨著負荷（hé）的增加，當高中壓軸封漏（lòu）汽量超過低壓缸軸端汽封所需蒸（zhēng）汽量時，軸封母管壓力升高（gāo），軸封溢（yì）流閥調整閥開啟，排除多餘的蒸汽控製軸封（fēng）母管壓力，由於軸封溢流站的調整範圍所限（xiàn），在機組高（gāo）負荷運行時，溢流站控製（zhì）調節門及旁路門全開（kāi），仍然不能將軸封母管壓力控製在標準範圍內，溢流站已沒有（yǒu）壓（yā）力調整能力，使軸封母管壓力（lì）升高，軸封蒸汽外漏，為了減少和防（fáng）止軸（zhóu）封蒸汽外漏，運行人員在運行中將低壓缸軸封濾網排汙門微開，降低軸封母管壓力，造成大量（liàng）的工質和熱量損失，影響現（xiàn）場環境（jìng）。
2.3 高（gāo）中壓缸內汽封間隙偏大
汽輪機在啟動和低負荷（hé）運行時，汽輪機各汽缸內的壓力都低於大氣壓（yā）（如圖（tú）2），輔汽供至軸封X腔室的汽封蒸汽一部（bù）分漏入汽輪機，另一部（bù）分漏入Y腔室，由裝在軸封加熱（rè）器上的風機抽吸使（shǐ）Y腔室維持稍低於大氣壓力，空（kōng）氣通過外汽（qì）封漏入Y腔室，汽氣混合物通過與軸封（fēng）加熱器相連接的管（guǎn）道從Y腔（qiāng）室抽出，當機組負荷升高，排氣壓力高於X腔室壓力時，通過內汽封發生反向流動（如（rú）圖3），排氣量隨著排汽壓力的（de）升高而增加，排入軸封供汽（qì）母（mǔ）管（guǎn）的蒸汽量增大，在軸封溢流站排汽不可調的情況下使軸封母管壓力升高，軸封蒸汽外漏加大（dà），由此可見，軸封內汽封間隙調（diào）整的大（dà）小，不但對軸封蒸汽外漏有影響，而且對軸封係統的運行影響也較大。
圖2
圖3
汽輪機啟動必須是先向軸封供汽（qì）後抽真（zhēn）空，目的是防止空氣從軸封漏（lòu）入缸內，影響凝結器（qì）建立真空。目前軸封汽源設計是在（zài）單（dān）機運（yùn）行（háng）的情況下可實（shí）現軸封供汽，若（ruò）雙機停運（yùn）後開機啟動，軸（zhóu）封汽源的供給將成為影響機組啟動的大問題（此問題我公司已列（liè）入年度（dù）工作中，改造工作正在進行中）。
3 解決上述問題可（kě）采取的措施（shī）
3.1將軸封加熱器疏水（shuǐ）管加粗（cū）或者將軸封加熱器疏水（shuǐ）引（yǐn）入凝結器汽側，增加軸封加熱器疏水能力，從而改善軸封（fēng）加（jiā）熱器水位的自控能力。通過改進，運行中即（jí）時將軸封加（jiā）熱器入口門開得稍大點，壓力降的稍低點，吸入的軸封加熱器的蒸汽量多點，軸封加熱器的水位仍然可以控製在工作要求水位，不會造成軸封加熱器滿水。
3.2將（jiāng）軸封加（jiā）熱器疏水U型水封（fēng）旁（páng）路閥改裝為軸封加（jiā）熱器高水位保護疏水閥或者從U形水封前另接旁（páng）路高水位保護疏水閥引（yǐn）入凝結器。當軸封加熱器水位高於設定的安全工作水（shuǐ）位保護動作值時，疏水閥開啟（qǐ），自（zì）動排放軸封（fēng）加（jiā）熱器內凝結水，當軸封加熱器水位降至安（ān）全工作（zuò）水位（wèi）設定（dìng）值時，疏（shū）水閥自（zì）動關閉，實（shí）現（xiàn）軸封加熱器水位自動（dòng）保護，可防止軸封加熱器滿水造成凝結（jié）水倒流（liú）進入汽輪機。
3.3將軸封係（xì）統溢流站疏水管加粗，閥門口徑變大或者在軸封供（gòng）汽母管新加裝溢流調節（jiē）閥，將疏（shū）水經本體疏水擴容器引（yǐn）入凝（níng）結器，調節閥控製係統接入DCS，當溢流站（zhàn）壓力調節能（néng）力不能滿足軸封係統工作要求時，可開啟輔助壓力調節閥對（duì）軸封母管壓力進（jìn）行調節，確保軸封供汽母管壓力控製在0.021-0.028MPa的（de）要求範圍內。
3.4利（lì）用機組檢修，對高中壓缸內汽封間隙按設計要求進行精細調整，盡可能的（de）將（jiāng）內汽封間隙調整在軸封間隙設計下限，減（jiǎn）少內汽封蒸汽的泄漏量。
參考資料：
《汽輪機啟動運行維護及說明》
《汽輪機主機（jī）說明書》
《火電廠汽輪（lún）機運行調（diào）試檢修（xiū）及與維護技術手冊》
