防止汽輪機(jī)軸封汽帶水的改進(jìn)措施

馮燈樂(lè)，許克岐

(淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

田集發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N600/24.2/566/566引進(jìn)型超臨界凝汽式汽輪機(jī)，具有高中壓合缸、雙低壓缸。機(jī)組采用自密封軸封系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、工況適應(yīng)性好、消耗蒸汽量小、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。機(jī)組運(yùn)行中要控制合適的軸封汽溫度，不能過(guò)高或過(guò)低，制造廠要求低壓缸軸封汽溫度一般控制在121～176 ℃。

田集發(fā)電廠2臺(tái)機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，軸封汽系統(tǒng)一直存在不同程度的安全隱患。2個(gè)低壓缸四端的軸封腔室溫度一直不同，最大溫差達(dá)40 ℃，造成運(yùn)行調(diào)整困難。特別是2號(hào)低壓缸，在冬季軸封汽減溫水全關(guān)的情況下也只有100余℃，嚴(yán)重威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。2號(hào)機(jī)曾發(fā)生軸封汽帶水導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)大保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)的事故。因此，有必要對(duì)低壓缸軸封汽系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)改造。

1 軸封汽系統(tǒng)布置

600 MW超臨界機(jī)組的軸封蒸汽系統(tǒng)由軸端汽封、軸封供汽壓力調(diào)節(jié)站、軸封供汽母管、噴水減溫器、軸端汽封進(jìn)汽濾網(wǎng)、安全門(mén)、防爆門(mén)、軸封漏汽和門(mén)桿漏汽管道、軸封加熱器、軸封抽風(fēng)機(jī)以及上述管道和設(shè)備的疏水裝置及管道等組成。

根據(jù)汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)為自密封。在機(jī)組啟動(dòng)或低負(fù)荷運(yùn)行期間，軸封供汽由輔助汽源提供。但是，實(shí)際上電廠2臺(tái)汽輪機(jī)在全負(fù)荷段均不能實(shí)現(xiàn)自密封。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，低壓缸軸封腔室溫度一直偏低，特別是2號(hào)低壓缸。如果低壓缸溫度低到一定程度，

就會(huì)有一部分蒸汽凝結(jié)成水，使軸封汽帶水。若機(jī)組運(yùn)行中軸封汽帶水，不僅可能損壞軸端汽封，而且會(huì)使油中進(jìn)水，引起油質(zhì)劣化，甚至還會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)增大，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生水沖擊的惡性事故，威脅汽輪機(jī)的安全。

2 低壓缸軸封汽溫度低的原因

(1) 低壓缸軸封溫度測(cè)試點(diǎn)設(shè)置不合理。制造廠規(guī)定低壓缸軸封溫度應(yīng)控制在121～176 ℃，但電廠低壓缸軸封溫度測(cè)點(diǎn)設(shè)在2號(hào)低壓缸后軸封進(jìn)汽管上，而低壓缸軸封進(jìn)汽腔室內(nèi)無(wú)溫度測(cè)點(diǎn)。由于低壓缸軸封進(jìn)汽管經(jīng)過(guò)凝汽器內(nèi)部，雖有保溫層，但溫降還是會(huì)達(dá)到80 ℃以上。低負(fù)荷時(shí)，高中壓缸軸封漏汽至低壓缸的蒸汽量變少，低壓缸軸封汽需要補(bǔ)充輔助蒸汽，溫度降低也較多。

(2) 低壓缸軸封汽減溫水進(jìn)水管過(guò)粗，溫度調(diào)節(jié)慣性較大。機(jī)組運(yùn)行中若稍開(kāi)減溫水，低壓缸軸封汽溫度就會(huì)有較大變化，曾出現(xiàn)超過(guò)100 ℃的降幅，安全危害極大。

(3) 2號(hào)低壓缸后端軸封汽進(jìn)汽管疏水點(diǎn)布置不合理。疏水點(diǎn)布置在濾網(wǎng)底部，而濾網(wǎng)后的管道卻低于該疏水點(diǎn)，造成進(jìn)汽管疏水不完全。特別是在啟動(dòng)和低負(fù)荷不能自密封時(shí)，由于軸封進(jìn)汽溫度較低，更需盡快排出冷凝的疏水。

(4) 減溫器本身存在問(wèn)題。減溫器霧化噴頭使用時(shí)間較長(zhǎng)，水流量較大；減溫水調(diào)節(jié)閥也存在內(nèi)漏現(xiàn)象。

(5) 1，2號(hào)低壓缸兩端汽封間隙過(guò)大。運(yùn)行中曾發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)1號(hào)低壓缸兩端有漏真空現(xiàn)象。

3 改造措施

(1) 在凝汽器內(nèi)的低壓缸軸封汽進(jìn)汽管上加裝密封套管。在軸封汽進(jìn)汽管道外套一個(gè)Φ159×4.5不銹鋼管，減少熱損失，有利調(diào)節(jié)軸封汽溫度。

(2) 在2號(hào)低壓缸后端軸封汽進(jìn)汽管上增加一路疏水接至B疏水?dāng)U容器(見(jiàn)圖1虛線(xiàn)內(nèi))。原進(jìn)汽管一路疏水接至進(jìn)口濾網(wǎng)底部，增加一路疏水接至濾網(wǎng)前、后管道。由于濾網(wǎng)后的管道低于濾網(wǎng)底部的疏水口，這樣可以保證進(jìn)汽管路內(nèi)無(wú)疏水存留。

(3) 在軸封汽減溫水調(diào)節(jié)閥前隔離門(mén)增加針型旁路閥凝68B(見(jiàn)圖2)，旁路管徑改為DN 10。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)此針型旁路閥，關(guān)閉軸封汽減溫水調(diào)節(jié)閥前隔離門(mén)(凝68)，可以小流量調(diào)節(jié)軸封汽減溫水，防止軸封汽溫度調(diào)節(jié)時(shí)大起大落，保證軸封汽溫度調(diào)節(jié)的精細(xì)度。改造后，2臺(tái)機(jī)組都沒(méi)有發(fā)生低壓缸軸封蒸汽溫度突降的問(wèn)題。

(4) 將1，2號(hào)低壓缸的四處端部汽封改為蜂窩式汽封。蜂窩式汽封比梳齒式汽封密封效果好，可以減少蒸汽散熱。改造后在低壓缸端部汽封處進(jìn)行了查漏，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象，消除了軸封汽系統(tǒng)影響真空嚴(yán)密性的缺陷。蜂窩式汽封具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

① 蜂窩式汽封是由0.05～0.1 mm厚的不銹鋼金屬薄板，采用特殊加工手段加工成相應(yīng)直徑及深度的規(guī)整蜂窩帶，然后用真空釬焊技術(shù)將蜂窩帶釬焊在母體汽封環(huán)低齒區(qū)域的內(nèi)表面，和汽封環(huán)組合在一起形成的。蜂窩式汽封阻止流體泄漏的機(jī)理包括強(qiáng)大的氣旋效應(yīng)、強(qiáng)烈的摩阻效應(yīng)、高效的阻透氣效應(yīng)、高效的流束收縮效應(yīng)、較好的熱力學(xué)效應(yīng)、強(qiáng)大的吸附效應(yīng)。

② 蜂窩式汽封是根據(jù)蜂窩狀阻汽原理設(shè)計(jì)的。蜂窩帶是質(zhì)地柔軟的六邊形蜂窩網(wǎng)格，具有可磨損的優(yōu)點(diǎn)。該汽封主要用于自由葉片頂部汽封和軸向密封，封汽效果較好。其不足之處是易于結(jié)垢。

③ 蜂窩式汽封的獨(dú)特結(jié)構(gòu)避免了流體激振的發(fā)生，有效防止了蒸汽振蕩，從而保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(5) 更換軸封減溫器噴頭，以保證霧化效果良好，使軸封汽溫度變化平穩(wěn)；解體檢修減溫水調(diào)節(jié)閥，消除閥門(mén)內(nèi)漏。

(6) 冷端再熱汽至輔助蒸汽調(diào)整門(mén)最低閥位開(kāi)度由0改為3 %。由于電廠輔汽聯(lián)箱為定-滑壓運(yùn)行方式，壓力設(shè)定最低為0.60 MPa，當(dāng)四抽供輔汽聯(lián)箱的壓力高于此壓力時(shí)，冷端再熱汽至輔汽的調(diào)整門(mén)關(guān)閉；在低負(fù)荷時(shí)，冷端再熱汽至輔汽會(huì)開(kāi)啟。由于冷端再熱汽至輔汽調(diào)整門(mén)前無(wú)疏水器，所以冷端再熱汽至輔汽管路可能積水，蒸汽帶水極可能進(jìn)入軸封汽系統(tǒng)。冷端再熱汽至輔汽調(diào)整門(mén)最低閥位改為3 %的目的就是保證管路有一定的蒸汽流通量，防止積水，以降低軸封汽帶水的概率。

4 改造效果

改造前后的軸封減溫器的蒸汽溫度均控制在220 ℃的情況下，就地低壓缸軸封腔室溫度如表1所示。從表1可以看出，通過(guò)改造，機(jī)組運(yùn)行中低壓缸前后兩端軸封腔室溫度差控制在10 ℃以?xún)?nèi)，相比改造前得到了很大提高。軸封溫度也符合廠家控制在121～176 ℃的要求。通過(guò)對(duì)軸封汽減溫水系統(tǒng)的改進(jìn)，軸封汽溫度調(diào)整的線(xiàn)性更好，沒(méi)有再發(fā)生低壓缸軸封汽溫度突降的現(xiàn)象。從而杜絕了軸封汽帶水的可能性，消除了影響汽輪機(jī)軸封汽系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)重大隱患。

表1 改造前后低壓缸腔室溫度對(duì)比

1 沈士一，莊賀慶，康 松，龐立云.汽輪機(jī)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，1992.

2 鐘 平，王祝成.大型汽輪機(jī)高中壓缸中間軸封漏汽量測(cè)試研究[J].熱力發(fā)電，2006，(1).