汽輪機軸封故障原因分析與改進措施

【摘 要】本文針對某發(fā)電公司汽輪機軸封故障問題，深入分析軸封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從造成軸封漏氣的各原因進行分析，逐項排查故障原因，通過正確的改進措施，成功解決軸封漏氣問題，保證了機組的持續(xù)穩(wěn)定運行，供同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】汽輪機；軸封系統(tǒng)；故障；改進

軸封是防止泵軸與殼體處泄漏而設(shè)置的密封裝置，在汽輪機大軸伸出汽缸的兩端處和軸穿過隔板中心孔的地方，為了避免轉(zhuǎn)動部件與靜止部件的摩擦、碰撞，應(yīng)留有適當?shù)拈g隙。但由于壓力差的存在，在這些間隙處必然要產(chǎn)生漏汽，造成損失。為了減少這些漏汽損失，在發(fā)生漏汽的部位都要裝有軸封?，F(xiàn)對汽輪機軸封故障作相關(guān)淺析。

1 設(shè)備概況

某發(fā)電公司汽輪機型式：超超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。型號：N1030-25/600/600；鍋爐型式：超超臨界參數(shù)、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天島式布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、對沖燃燒方式，n型鍋爐。型號：DG3000/26.15-Ⅱ1；發(fā)電機為QFSN-1O3O-2-27型三相交流隱極式同步發(fā)電機，發(fā)電機冷卻為水氫氫，即定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、定子鐵芯及引線氫冷。

2 汽輪機軸封系統(tǒng)簡介

汽輪機軸端汽封（簡稱軸封）的作用主要表現(xiàn)為：一是，防止高中壓汽缸內(nèi)的蒸汽從軸端向大氣中泄漏，造成汽輪機油中進水和環(huán)境污染；二是，防止大氣中的空氣從低壓缸的軸端漏入低壓排汽中，造成凝汽器真空降低、循環(huán)熱效率減低、抽真空功耗增加，同時由于低壓缸排汽壓力升高造成低壓葉片過負荷、低壓缸振動，威脅到機組的安全穩(wěn)定運行。

2.1 汽輪機軸封系統(tǒng)

汽輪機軸封系統(tǒng)分為軸封供汽系統(tǒng)和軸封回汽系統(tǒng)兩部分，汽輪機軸封系統(tǒng)設(shè)計為正常運行中汽輪機軸端密封供汽為自密封系統(tǒng)，即高中壓缸軸端泄出的壓力蒸汽經(jīng)過減溫后供低壓缸的軸端密封。軸封回汽系統(tǒng)是將高、中、低壓缸軸端的最末端的汽、氣混合物回收至軸封加熱器，回汽中的蒸汽凝結(jié)成水回收至凝汽器，回汽中的空氣經(jīng)軸加風(fēng)機排至大氣，確保汽輪機軸端無蒸汽漏出。

2.2 汽輪機軸封系統(tǒng)主要設(shè)備的作用

軸封加熱器：它是利用軸封回汽的熱量加熱凝結(jié)水，提高凝結(jié)水溫度、提高經(jīng)濟性，同時它可以將軸封回汽中蒸汽凝結(jié)成水后回收至凝汽器、回收工質(zhì)。軸加風(fēng)機：它是將軸封加熱器內(nèi)不凝結(jié)的氣體及時排出，以維持軸封加熱器以及軸封回汽管道內(nèi)一定的負壓，保證汽輪機軸端無蒸汽漏出。

3 存在問題

2013年3月21日23：50#2機組停運檢修，至4月11日#2機組停機檢修結(jié)束啟動后，A低壓缸后軸封處出現(xiàn)蒸汽外漏現(xiàn)象，始終沒有消除，并伴隨有#5、6、7、8軸瓦振動逐漸增大現(xiàn)象。4月11日3時，#2機軸瓦振動過大跳機。

4 原因分析

5 改進辦法

針對以上可能造成軸封漏汽的原因進行逐一排查。

（1）我公司高、中、低壓缸的軸端密封均為整體車制、迷宮式軸封。A低壓缸軸端汽封間隙值如表1。

（2）#2機小機在運行中，存在軸封供汽汽中帶水問題，主要原因在于小機軸封供汽管在主機軸封供汽母管上的接口位置太靠近噴水減溫點，導(dǎo)致減溫水在主機軸封母管內(nèi)霧化不開，汽中帶水。為此，本次#2機停機檢修中將小機軸封供汽管在主機軸封供汽母管上的接口位置后移10米，以解決減溫水霧化不均勻的問題。改造示意圖如圖2。

小機軸封供汽改造后開機運行，在2013年4月10日啟動并網(wǎng)運行過程中，觀察小機軸封處向外漏汽水現(xiàn)象明顯減少，軸封汽中帶水現(xiàn)象消失，改造效果明顯。但由于#2機組在運行中同時出現(xiàn)了A低壓缸后軸封處向外漏汽現(xiàn)象，懷疑漏汽原因是小機軸封改造引起的，于是在4月11日將小機軸封重新改回原來位置，恢復(fù)原狀。

（3）對于可能是低壓缸軸封回汽管道積水原因，隨立即組織維護人員對低壓缸后軸封回汽管道各疏水罐下部疏水管進行檢查，最后查明，#2機#6軸封回汽疏水管道內(nèi)部堵塞嚴重。

（4）聯(lián)系運行人員，降低軸封供汽壓力，控制軸封供汽母管壓力達27.5kPa，投入壓力調(diào)節(jié)閥自動，投入軸封溢流調(diào)節(jié)閥自動，確認動作正常。

（5）如果軸加風(fēng)機出力不足不能及時將軸封加熱器內(nèi)不凝結(jié)的氣體及時排出，也可能造成汽輪機軸端蒸汽漏出。針對可能出現(xiàn)軸加風(fēng)機出力不足的現(xiàn)象，立即聯(lián)系運行和維護相關(guān)人員去就地檢查設(shè)備，對軸加風(fēng)機進出口門，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和設(shè)備可能出現(xiàn)的漏空氣等進行檢查。最后確認，軸加風(fēng)機出力正常。

6 最終原因

針對以上可能造成軸封漏汽的原因進行逐一排查后，最終查明，造成此次軸封漏汽的原因是由于#2機A低壓缸后軸封回汽管道疏水罐下部疏水管堵塞，導(dǎo)致軸封回汽管內(nèi)的積水無法排出，使A低壓缸后軸封回汽管最低處至軸封回汽母管之間3米高的疏水罐兩側(cè)Φ159管道內(nèi)存滿水，形成了一個很大的水柱，導(dǎo)致A低壓缸后軸封回汽不能回至軸封回汽母管，蒸汽外漏。

蒸汽外漏后，由于外漏蒸汽溫度在200℃，對A低壓外缸后部及#6軸承座加熱，使A低壓外缸后部受熱變形，#6軸承座受熱抬高，#2機軸系標高發(fā)生變化，#2機汽缸內(nèi)動靜部件碰磨，使軸承振動過大跳機。在對堵塞的疏水管道進行了疏通處理后，#2機組再次啟動正常，漏汽現(xiàn)象及軸承振動超標現(xiàn)象均消除，說明#2機A低壓缸后軸封回汽疏水管道堵塞是導(dǎo)致這次事故發(fā)生的根本原因，而軸封處向外漏汽以及軸承振動超標跳機是疏水管道堵塞后表現(xiàn)出來的現(xiàn)象。

7 處理效果

4月11日18時，問題處理后，#2機組啟動并網(wǎng)，A低壓缸后軸封處蒸汽外漏現(xiàn)象消失，各軸瓦振動正常。

8 改造方案

根據(jù)#2機A低壓缸后軸封回汽疏水管道堵塞的情況，進行以下改進：

（1）對#1、2機所有低壓缸共8套、高中壓缸共2套軸封回汽疏水管進行改造，改變疏水罐底部豎直段疏水管的規(guī)格，從Φ34改為Φ57，并加裝一個DN40的檢查排污門，門后安裝Φ57的管道排至地坑，方便檢查疏水管道是否存在堵塞情況，同時有雜物及時排除；將原自動疏水裝置疏水管接至Φ57的豎直管上。

對#1、2機所有汽水系統(tǒng)管道底部有可能存在積水沉積的地方利用停機機會進行排查，檢查疏水裝置是否有異常導(dǎo)致疏水管道堵塞情況，并進行相應(yīng)處理。

9 結(jié)語

總之，軸封漏汽除了使損失增大外，嚴重時還會使汽輪機功率下降，對汽輪機的安全運行也有很大的威脅，因此，務(wù)必時刻對汽輪機進行必要的檢查，及時掌握設(shè)備情況，采取正確的維修方式進行改進，保證設(shè)備的安全進行。

【參考文獻】

[1]仵華南，李新建，王文寬.超超臨界汽輪機軸封控制系統(tǒng)典型設(shè)計應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程，2011（03）.

[2]張德娟.淺析軸封系統(tǒng)對機組的影響[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（09）.

[責(zé)任編輯：劉帥]