汽轮机轴封系统中存在的问题及对策.doc

1、汽轮机轴封系统中存在的问题及对策【摘要】伴随着着经济的快速发展，汽轮机使用的越来越广泛，汽轮机的轴封系统是其中一个十分重要的环节，关系到整体的正常健康运行，因此，加强对汽轮机轴封系统中存在的问题探讨具有十分重要的意义。本文将简要说明汽轮机轴封系统在运行中出现的缺陷,以及针对问题采取的解决对策。还介绍了成功处理缺陷的经验。 【关键词】汽轮机轴封;存在问题;解决对策 中图分类号：U664.113 文献标识码：A 文章编号： 前言 防止高中压汽缸内的压力蒸汽从轴端向大气中泄漏,造成汽轮机油中进水和环境污染，防止大气中的空气从低压缸的轴端漏入低压排汽中,造成凝汽器真空降低、循环热效率减低、抽真空功耗增

2、加,同时由于低压缸排汽压力升高造成低压叶片过负荷、低压缸振动,威胁机组安全运行。是汽轮机轴端汽封的主要作用。 二、主要特点分析 汽轮机的轴封系统采用自密封系统，并有防止汽轮机进水而损坏汽轮机的措施,该轴封汽源由辅汽、冷再、主蒸汽提供供汽。轴封系统由压力调节装置、蒸汽密封分流阀及轴封加热器等设备及相应的阀门、管路系统构成。在机组负荷从 20%到 100%额定负荷之间时,蒸汽从高压缸的轴封供到总管,从这流到低压缸的轴封,在机组降负荷或者启动时,到高压缸出口部分的蒸汽压力低于大气压时,有辅汽供到高压缸和低压缸的轴封。轴封系统的主要功能是向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封供送密封

3、蒸汽。高中压前、后端汽封采用高低齿“尖齿”汽封，汽封片采用低硬度铁素体材质镶片，低压汽封采用光轴尖齿结构的铜汽封，汽封环背衬弹簧可退让。 轴封系统调整及改进 影响机组启动时间 由于轴封蒸汽直接与汽轮机大轴接触，它的温度直接影响大轴的伸缩。汽机在稳定运行和热态启动时，相应转子的温度很高，假如轴封蒸汽温度过低，大量的低温蒸汽通过轴封吸入汽缸，它不仅将在转子上引起较大的热应力，而且造成前段轴封大轴的急剧冷却收缩，当收缩量过大时，将有可能导致前机节动静部分的摩擦，而这种局部段大轴收缩所造成的相对位移的变化，潜在的危害是巨大的。所以我们在轴封汽供汽时，必须进行充分的暖管疏水,确保轴封蒸汽温度与金属温度相

4、配备，并有一定的过热度。机组每次启动前低压轴封的回汽温度都提不起来且轴封回汽母管最低点一直有连续的疏水,严重的影响了机组的启动时间。 2.轴封系统调整及改进 低压轴封供汽由轴封母管分四路支管道进入低压轴封,轴封腔室内积水较多，以致进入轴加风机及排汽管内积水。由于进入轴封腔室内的不是微过热蒸汽，而是饱和蒸汽，不能有效地起密封作用，破坏了轴封的正常工作，影响了真空严密性。对对于轴抽风机出口管中凝结水倒流回至轴抽风机问题,若运行中打开轴抽风机出口旁路门后使轴抽风机的排气又回到风机入口,造成轴封加热器内的负压降低、轴封回汽压力升高,影响轴封回汽。针对这种情况,将轴抽风机出口的旁路管改接为直接排地沟,不

5、但及时将排汽管中的凝结水排出,而且提高了轴封回汽管中的负压,增加了轴封回汽量,减少了轴封冒汽,轴封加热器的水位由原来的 1/3 处提高至 1/2 处的正常水位。 3.机组运行 打开低压轴封回汽管道最低点的疏水门,低压轴封冒汽现象消失。由于低压轴封回汽管道最低点的疏水至凝汽器的扩容器,运行中若打开低压轴封回汽管道的疏水门时轴封回汽的大量汽、气混合物进入凝汽器,又造成机组的真空严密性不合格、真空下降,影响机组的安全、经济运行。针对这种情况对低压轴封回汽管道疏水系统进行了认真分析,分析认为轴封加热器的回汽母管和低压轴封回汽的压力等级相同,将低压轴封回汽管道的疏水由进入凝汽器的扩容器改为进入轴封加热器

6、的进汽母管,对机组安全运行无任何影响。 低压缸前后轴封回汽管道的疏水改接为疏至轴封加热器的回汽母管并且保持其疏水门常开,彻底消除了低压轴封冒汽问题。由于轴封回汽管道积水消除使得轴封回汽畅通,将低压轴封供汽门开大,使轴封系统自密封汽量增大,高中压轴封漏汽明显减少。 四、轴封系统存在的缺陷 某发电厂总装机容量为 8300Mw，汽轮机组全部为东方汽轮机厂制造，分两期建成 ， 。随着运行时间的增加,轴封汽系统存在缺陷逐渐显露,使机组效率下降。存在的问题有: 高中压缸端部汽封外漏量大、轴封温度高,特别在夏季高温时更为严重,端部汽封处的轴颈上方温度高达 300左右。 一号机组 3 号轴承的振动随环境温度的

7、升高而增大。 主油箱、小汽轮机油箱和密封油含水量大,发电机轴承端绝缘水平低,发电机氢气湿度超标,且居高不下,最高可达 15 g/m3。 两台给水泵汽轮机前后轴封蒸汽外漏量大,造成润滑油系统含水量较大。润滑油主油箱负压降低,轴承回油不畅,且轴承回油温度升高,出现轴承油挡向外冒油烟的现象,若同时启动两台主油箱排烟风机,则润滑油中带水更多。 五、轴封系统运行中低压缸轴封冒汽和轴抽风机及出口积水的分析 低压缸轴封冒汽 机组正常运行中低压缸前、后轴封大量冒出湿蒸汽,低压缸轴承箱上大量积水使油中进水,造成油质水份超标,极易使调节、保安系统的滑阀出现锈蚀、卡涩,严重威胁机组安全运行。为了防止低压轴封冒汽,机

8、组运行中将低压轴封供汽门关小,几乎接近关闭,同时轴封供汽压力也降得很低,但是低压缸轴封仍然冒汽。 针对此问题对轴封系统进行了检查、分析,发现低压轴封回汽压力正压较高、达 2.4 kPa,另外当打开低压轴封回汽压力表管的放水门时,能够放出大量的积水。分析认为,低压轴封回汽管内积水,造成低压缸轴封回汽管道堵塞、回汽不畅,低压轴封大量冒汽。对低压轴封回汽管道积水的原因,分析认为,减温后 150的汽封蒸汽进入低压轴封内,经过轴封齿的节流和低压缸的冷却造成低压轴封回汽汽温降低,回汽凝结成水在回汽管道弯头的最低点积聚,造成低压轴封回汽管道积水堵塞、回汽不畅。 2.轴抽风机及出口积水 运行中发现轴抽风机经常

9、出现漏水、启动时风机振动大造成风机轴承损坏,针对此现象进行检查、分析。首先对轴封加热器检查,检查发现轴封加热器汽侧水位很低、约在水位计 1/3 处,分析认为抽风加热器的水不会返回轴抽风机。如果轴封加热器不会返水,那么就是轴抽风机出口汽、气混合物中凝结水倒流至轴抽风机出口。轴抽风机出口管道中凝结水倒流的原因是轴抽风机的出口管接至 30 多米高的汽机房经大气管道而排出,这样轴抽风机排出的小于 50的汽、气混合物在排向大气的过程中凝结成水又返回。 六、根据对轴封系统缺陷产生原因的分析 降低高中压轴封供汽流速,增大漏汽管直径,减小漏汽管道阻力,适当缩小轴封直径间隙,更换轴封加热器,增加冷却面积。 提高

10、轴封漏汽管负压。轴加风机增容,以提高轴加风机抽真空的能力,增大 Y 腔室负压。 增大至低压减温器的通径和轴封供汽管径,加大低压汽封的蒸汽量,防止高负荷下低压轴封漏真空,也可同时降低轴封母管压力。 可将轴封漏汽总管分成两段,高中压缸为一段,低压缸为一段,并分别直接到轴封加热器上,供汽和回汽分开调节,以防止高压轴封向外跑汽,低压轴封向机内漏汽。但大容量机组应用这种方法比较困难,管线布置复杂,会增加阀门数量,使成本增加。 小汽轮机轴封供、回汽管道需重新设计,接至轴加的回汽管要单独安排接口,以防止回汽受排挤,喷水减温器扩径。也可将小汽轮机轴封供汽取自主汽轮机低压供汽减温器后,取消小汽轮机轴封减温器,降

11、低成本,但要对低压轴封供汽进行核算。 七、结束语 轴封系统的设备功能要尽力恢复。高压、低压、小汽轮机轴封供汽减温器喷水阀不能投用或失效,轴封汽温度不能调节,这会对轴封母管压力高失去调节,因轴封汽温度过高而造成轴封体变形,引起轴颈磨损,轴承振动;引起转子热疲劳,降低转子寿命。汽轮机各段做功量、过再热吸热量、热耗率等参数在中间轴封漏汽量实际的变化范围内可近似认为线性变化。 参考文献 1 王琦 浅谈汽轮机运行主要参数的监视J. 河南科技. 2013 2 胡开兵 汽轮机电液转换器故障分析及处理J. 化工技术与开发. 2013 3 张晓玲,王玉文. 汽轮机轴封系统的改进J. 冶金动力. 1996(04) 4 罗海江,段佩山,张业兴 消除汽轮机轴封系统油中积水问题J. 黑龙江电力. 1997(02) 5 王秋会 汽轮机轴封系统改造探析J. 湖北电力. 2007