300 MW汽輪機(jī)軸封及疏水系統(tǒng)異常引起真空嚴(yán)密性差研究

蔣杰， 王奉巖， 劉世強(qiáng)， 劉建航

（國電菏澤發(fā)電有限公司，山東菏澤274032）

0 引言

現(xiàn)代大型火電廠凝汽式汽輪機(jī)組的熱力循環(huán)中，汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性對(duì)汽輪機(jī)的效率、功率有重大影響，直接影響到整個(gè)汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性和安全性[1]。保證汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性維持在較高水平對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有著直接影響，例如機(jī)組真空下降1%，機(jī)組熱耗將要上升0.6%～1%。因此保持汽輪機(jī)良好的運(yùn)行工況，保證汽輪機(jī)的最有利真空是電力行業(yè)挖潛增效的有效手段，具有廣闊的發(fā)展前景和潛在節(jié)能空間，有利于實(shí)現(xiàn)用戶節(jié)能降耗、優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行、提高機(jī)組運(yùn)行效率的綜合經(jīng)濟(jì)目標(biāo)[2-3]。汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性受凝汽器傳熱情況、真空系統(tǒng)運(yùn)行狀況、凝結(jié)水及循環(huán)水系統(tǒng)的工作狀況等因素制約，汽輪機(jī)出現(xiàn)真空嚴(yán)密性差是目前發(fā)電廠出現(xiàn)的共同問題。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)針對(duì)汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差問題的研究分析，尚沒有對(duì)此問題從設(shè)備改進(jìn)帶來的設(shè)備運(yùn)行工況變化進(jìn)行有針對(duì)性的研究分析及解決，而是一直局限于運(yùn)行參數(shù)調(diào)整、管道閥門是否存在泄漏及在設(shè)備系統(tǒng)上查找泄漏點(diǎn)這些常規(guī)的檢查判斷。本文針對(duì)汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差根本原因的研究分析及處理，對(duì)于提高火電廠安全運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義，同時(shí)為同類型機(jī)組設(shè)備改進(jìn)提供了參考和借鑒。

1 存在的問題

國電菏澤發(fā)電有限公司[4]#6汽輪機(jī)為東汽300 MW汽輪機(jī)，在運(yùn)行中出現(xiàn)凝汽器真空低于設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象，真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)不合格，真空下降速度最高達(dá)485 Pa/min，不得不開兩臺(tái)真空泵維持真空，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性和安全性。通過對(duì)汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、凝結(jié)水泵及循環(huán)水泵等設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行多次常規(guī)檢查處理、凝汽器注水查漏等,無較大改善。結(jié)合以往多年檢修經(jīng)歷，最終查找出了造成汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差的根本原因?yàn)椋?）低壓缸軸封減溫水管道接口距離低壓缸汽端軸封進(jìn)口管接口太近，減溫水與蒸汽混合不均勻，造成汽端軸封進(jìn)汽溫度比勵(lì)端軸封汽溫大100℃，空氣從勵(lì)端軸封漏入低壓缸；2）軸封汽封磨損，汽封間隙變大，空氣漏入導(dǎo)致真空降低；3）低壓缸前后低壓軸封體結(jié)合面易沖蝕；4）凝汽器與本體疏水?dāng)U容器連接管道焊口在溫度變化劇烈時(shí)易開裂，空氣漏入凝汽器，導(dǎo)致汽輪機(jī)真空降低[5-6]。

2 解決方案

根據(jù)對(duì)汽輪機(jī)真空低排查分析出的原因，制定如下針對(duì)性處理措施：

1）處理措施一。如圖1所示，將低壓缸汽端軸封進(jìn)汽管道接口向勵(lì)端處后移5 m，使汽端軸封進(jìn)汽管接口位于低壓缸中間位置，汽端、勵(lì)端管道阻力大致相同，保證了減溫水與蒸汽有足夠的空間混合均勻，維持低壓缸軸封進(jìn)汽溫度、壓力正常。

2）處理措施二。如圖2所示，將低壓缸前后低壓軸封部分更換為接觸式密封汽封塊，并按設(shè)計(jì)要求下限調(diào)整低壓缸軸端汽封間隙，接觸式汽封的密封齒材料為非金屬材料，耐高溫、耐磨性好且具有自潤滑性能，當(dāng)汽輪機(jī)軸運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)或偏心時(shí)，密封齒將隨著軸心位置的變化向內(nèi)壓出或向外退讓，使密封齒始終與軸接觸保持較小間隙。

圖1 處理措施一

圖2 處理措施二

3）處理措施三。如圖3所示，低壓缸外軸封套結(jié)合面采用開槽處理，中間加耐高溫密封硅膠條[7]。低壓缸前后外軸封套水平結(jié)合面遭汽流沖刷嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)焊處理后對(duì)研，研磨合格后在前后軸封套下水平結(jié)合面外側(cè)左右共4處位置銑出密封槽，形狀為“己”字形，長寬深為300 mm×8 mm×6 mm，共4段，在槽內(nèi)填壓直徑8 mm、耐280℃高溫密封硅膠條，防止軸封套結(jié)合面沖蝕泄漏。

圖3 處理措施三

圖4 處理措施四

圖5 #6汽輪機(jī)真空值實(shí)施曲線圖

4）處理措施四。如圖4所示，凝汽器與疏水?dāng)U容器連接管道接口全部用鋼板焊接封堵。在本體疏水?dāng)U容器與凝結(jié)器接口之間用4塊厚度10 mm，上下面各為長4 m，寬150 mm的鋼板，左右面各為長4 m，寬300 mm的碳鋼（A3）鋼板進(jìn)行整體封堵焊接，并在底部焊接的鋼板開孔安裝DN10放水門。在運(yùn)行中對(duì)主汽和再熱疏水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，有效減輕本體疏水?dāng)U容器的熱負(fù)荷，減小疏水?dāng)U容器的振動(dòng)，確保疏水?dāng)U容器運(yùn)行穩(wěn)定[8-9]。

3 試驗(yàn)結(jié)論

2016年5月運(yùn)行汽輪機(jī)負(fù)荷300 MW，做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果88 Pa/min，遠(yuǎn)好于300 MW機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性優(yōu)良水平。因此，#6汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差的問題得到解決，為我公司及其他單位同類型機(jī)組提高真空嚴(yán)密性提供了成功經(jīng)驗(yàn)。#6汽輪機(jī)真空值實(shí)施曲線圖（單位為kPa）如圖5所示。

經(jīng)過以上措施實(shí)施后,汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性大大好轉(zhuǎn)，通過對(duì)比2015年相同負(fù)荷、參數(shù)情況真空數(shù)值，汽輪機(jī)真空值增大0.51 kPa，大大提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，如表1所示。

表1 運(yùn)行參數(shù)

按照汽輪機(jī)真空值每提高1kPa節(jié)約標(biāo)煤2.6 g/（kW·h），標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)600元/t，機(jī)組年發(fā)電量17.75億kW·h計(jì)算，節(jié)約標(biāo)煤17.75×100000000×0.51×2.6/1000000=2353.65 t，節(jié)約費(fèi)用600×2353.65/10000=141.219萬元。通過改進(jìn)應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際需求實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行工況，節(jié)能效果非常明顯，提高了系統(tǒng)、設(shè)備的運(yùn)行安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)性。

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