某電廠1000MW超超臨界汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)

趙德友

摘要：本文主要以1000MW超超臨界汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)為例，對(duì)汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行自身分析，并且對(duì)出現(xiàn)問題進(jìn)行及時(shí)合理的處理，針對(duì)軸封系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行分析總結(jié)，并提出了合理的改進(jìn)方式來保障汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)能夠更安全地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：1000MW汽輪機(jī);軸封故障;自密封;真空下降

汽輪機(jī)的軸封作用主要體現(xiàn)在以下方面：1. 汽輪機(jī)軸封主要是為了對(duì)大氣中的空氣進(jìn)行預(yù)防，防止空氣進(jìn)入汽輪機(jī)的低壓缸當(dāng)中，主要是將軸封端到達(dá)軸端，最后，深入到了低壓排汽缸里面，但是這樣的方式也會(huì)使得軸封端的真空效應(yīng)變得越來越低，使得凝氣器中的真空變得下降，導(dǎo)致汽輪機(jī)的情況熱效應(yīng)下降，使得真空泵的功效變得上升。同時(shí)也會(huì)使得低壓排汽缸的壓力迅速上升，導(dǎo)致積壓排氣缸內(nèi)的葉片負(fù)荷加重，這樣會(huì)導(dǎo)致低壓缸出現(xiàn)震動(dòng)，這種不良好的情況，使得整個(gè)機(jī)組的安全性能遭受到嚴(yán)重的威脅。2. 汽輪機(jī)的軸封作用還可以避免高壓汽缸中蒸汽經(jīng)自由端迅速釋放到大氣當(dāng)中去，這樣可以大大的減少對(duì)機(jī)組周圍環(huán)境的污染。

汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，分別是汽輪機(jī)軸封供汽密封段及溢流回收和軸封回汽系統(tǒng)。1000MW的超超臨界系統(tǒng)，在進(jìn)行軸封系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常設(shè)計(jì)為正常運(yùn)行的汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)，其主要的方式是通過自密封方式來實(shí)現(xiàn)供汽。簡(jiǎn)單的來說是使高壓汽缸的軸封水蒸汽迅速釋放，通過這樣的方式來實(shí)現(xiàn)快速降溫處理，同時(shí)為低壓缸的軸封密封段提供密封蒸汽的作用。汽輪機(jī)的軸封回汽系統(tǒng)主要將高壓缸，中壓缸以及低壓缸軸末端的氣油化合物進(jìn)行快速回收。并且在經(jīng)過軸封加熱器處理之后，然后使得其凝結(jié)成水，并且將其回收到排汽裝置中，而不凝結(jié)的氣體經(jīng)過軸加風(fēng)機(jī)排放到空氣當(dāng)中去，這樣可以保證整個(gè)軸封系統(tǒng)的負(fù)壓良好，也可以保證汽輪機(jī)的潤滑油不受污染，也不會(huì)出現(xiàn)蒸汽泄漏。自密封系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、安全、可靠、工況適應(yīng)好等特點(diǎn)。在機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)或低負(fù)荷運(yùn)行階段，汽封供汽由輔助汽源蒸汽（鄰機(jī)供汽或啟動(dòng)鍋爐）提供。軸封加熱器主要是通過對(duì)軸封回汽的熱量進(jìn)行合理的利用，這可以大大提高汽輪機(jī)整體的經(jīng)濟(jì)效應(yīng);同時(shí)，還可以將軸封加熱器中的蒸汽迅速的使其凝結(jié)成水，還可以達(dá)到使其中不能夠凝結(jié)成水的氣體實(shí)現(xiàn)快速排放，也會(huì)促使軸封回汽管道中出現(xiàn)一些負(fù)壓的狀態(tài)。

1. 某電廠1000MW汽輪機(jī)概況與存在的軸封系統(tǒng)問題

某電廠采用的汽輪機(jī)主要型式為：超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、直接空

冷凝汽式汽輪機(jī)。型號(hào)：NZK1000-26.25/600/600。由東方汽輪機(jī)有限公司制造。鍋爐型式為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切圓燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉、固態(tài)排渣。型號(hào)：SG-3192/27.46-M550。由上海鍋爐廠有限公司制造。發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)廠制造的三相交流隱極式二極同步汽輪發(fā)電機(jī)，型號(hào)QFSN-1000-2-27型，發(fā)電機(jī)出口電壓為27kV。

在整體試運(yùn)行過程中，曾經(jīng)存在著三號(hào)機(jī)組A低壓缸擴(kuò)建端軸封蒸汽壓力偏小，其他低壓軸封漏汽大及兩臺(tái)百萬機(jī)組的低壓軸封系統(tǒng)供汽溫度偏低，波動(dòng)較大等缺陷。曾經(jīng)導(dǎo)致三號(hào)機(jī)組停機(jī)消缺，在經(jīng)過一個(gè)多月的維修處理后，三號(hào)機(jī)組檢修完成重新啟動(dòng)運(yùn)行。另外還存在兩臺(tái)機(jī)組在啟停和低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)低壓軸封供汽溫度偏低，在停機(jī)檢修的期間內(nèi)，工作人員對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的軸封進(jìn)行了系統(tǒng)改造處理。

2. 汽輪機(jī)軸封問題查找及改進(jìn)

2.1汽輪機(jī)軸封蒸汽壓力低的問題及原因排查處理

針對(duì)三號(hào)機(jī)組A低壓缸擴(kuò)建端軸封蒸汽壓力偏小的現(xiàn)象，進(jìn)行了原因分析及處理。三號(hào)機(jī)組檢修的過程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)組A低壓缸擴(kuò)建端軸封供汽管道安裝堵板由于安裝單位落實(shí)責(zé)任不到位未拆，致使機(jī)組A低壓缸擴(kuò)建端軸封蒸汽壓力偏小，其他軸封端漏汽大。安裝堵板拆除后恢復(fù)管道聯(lián)通，三號(hào)機(jī)組啟動(dòng)后，A低壓缸擴(kuò)建端軸封蒸汽壓力恢復(fù)正常。

這就要求在機(jī)組設(shè)備系統(tǒng)安裝過程中，嚴(yán)格落實(shí)安裝和監(jiān)督責(zé)任，層層把關(guān)，提高機(jī)組安裝工藝質(zhì)量水平，上道工序?yàn)橄碌婪?wù)，將隱患消除在萌芽之中。

兩臺(tái)機(jī)組在啟停和低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)低壓軸封供汽溫度偏低，引發(fā)這種情況的原因進(jìn)行了初步分析。我們知道，為滿足低壓缸軸封供汽溫度要求，系統(tǒng)中設(shè)置了溫度控制站，即在低壓缸軸封供汽母管上設(shè)置有一臺(tái)噴水減溫器，通過溫度控制站控制其噴水量，從而實(shí)現(xiàn)減溫后的蒸汽滿足低壓軸封供汽需求。停機(jī)對(duì)軸封溫度元件和低壓軸封噴水減溫器的系統(tǒng)閥門進(jìn)行詳細(xì)檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。按設(shè)計(jì)原則，在機(jī)組檢修時(shí)，要求安裝單位在低壓軸封噴水減溫器后1.5米處水平管段加裝疏水管道系統(tǒng)，防止系統(tǒng)在減溫的過程中，對(duì)低壓軸封母管蒸汽霧化時(shí)，避免整個(gè)低壓軸封系統(tǒng)中出現(xiàn)帶水的情況，以此達(dá)到提高恢復(fù)低壓軸封供汽溫度的效果。

再次啟動(dòng)三號(hào)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，我們發(fā)現(xiàn)低壓軸封母管蒸汽溫度偏低的情況得到了顯著的改善，通過進(jìn)行這些改造，使得整個(gè)低壓軸封系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)得到一個(gè)顯著的改變。

另外，我們還對(duì)整個(gè)軸封系統(tǒng)的壓力進(jìn)行調(diào)控，因?yàn)檩S封壓力過大或者壓力過小都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成一定的安全經(jīng)濟(jì)影響。

2.2汽輪機(jī)低壓軸封供汽溫度偏低波動(dòng)大問題分析及處理

#3、4號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)在啟停和運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)其低壓軸封溫度有時(shí)出現(xiàn)偏低和波動(dòng)的現(xiàn)象。經(jīng)分析和觀察，低壓軸封的溫度變化和低壓缸事故噴水調(diào)門的開度變化有關(guān)，利用停機(jī)消缺時(shí)，分別對(duì)#3、4號(hào)汽輪機(jī)的A＼B低壓后缸揭缸檢查。對(duì)各個(gè)軸封溫度元件進(jìn)行檢查校對(duì)未發(fā)現(xiàn)異常，對(duì)低壓軸封供汽管道（暴露在低壓噴水區(qū)域）進(jìn)行外敷一套管道進(jìn)行保護(hù)，溫度元件也進(jìn)行覆蓋保護(hù)。兩臺(tái)機(jī)組啟停和運(yùn)行中觀察其低壓軸封供汽溫度顯示和變化均已正常。

3. 總結(jié)

某電廠#3、4汽輪發(fā)電機(jī)組的軸封系統(tǒng)在試運(yùn)的過程中，由于安裝、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位的各種原因，致使軸封系統(tǒng)出現(xiàn)低壓軸封供汽管道堵頭未拆、軸封溫度偏低波動(dòng)大等缺陷;后經(jīng)技術(shù)管理人員多方分析研究，及時(shí)采取可靠的針對(duì)措施，清除了出現(xiàn)的缺陷，解除了對(duì)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響，對(duì)其他機(jī)組在軸封系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

1. 超超臨界火電機(jī)組集控運(yùn)行? 張磊 編 ——北京：中國電力出版社， 2008

2. 大型火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及節(jié)能優(yōu)化? 大唐國際股份有限公司 編? ——北京：中國電力出版社， 2011.11