一起典型的軸封壓力波動事件分析

林長治 趙利永 王 鋒

（神華國華孟津發電有限責任公司，河南 洛陽471112）

1 系統簡介

孟電公司2臺汽輪發電機組為日本富士電氣公司生產的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、單背壓凝汽式汽輪機，其型號為 N600／24.5／538／566。

汽輪機各軸承汽封環為迷宮式，軸封系統正常運行時控制軸封母管壓力為6.8 k Pa，機組大于50%額定負荷后可達到自密封。軸封系統為汽輪機高、中、低壓缸軸承供汽，同時也為2臺小機軸封系統供汽。主機及小機軸封回汽分別回至軸封加熱器，運行時控制主機及小機軸封回汽壓力為－2 k Pa，軸封加熱器通過軸加風機維持內部負壓并將部分不凝結氣體抽出排向大氣。

系統設計軸加風機為2臺，一運一備方式運行，設計風機出口壓力為4.2 k Pa、流量19 m3／min，軸加風機電機功率5.5 k W、額定電流11 A，軸封加熱器汽側設計工作壓力為0～50 k Pa、設計工作溫度為100℃。

2 軸封回汽壓力及供汽壓力波動異常

2013年6月某日，機組負荷570 MW，當值值班值長匯報＃1機組汽輪機＃2軸承回油視窗內表面掛有水珠，同時檢查發現密封油系統排煙風機入口管道視窗內表面積有大量水珠，檢查密封油排煙風機出口集水器有可見水位，在密封油排煙風機入口管路放出大量積水。

＃1機組之前出現過因軸封系統回汽壓力調整不當造成汽輪機油中進水異常，立即安排人員檢查軸封母管壓力及軸封回汽壓力變化并聯系取樣化驗潤滑油含水量，就地檢查發現主機軸封回汽壓力在－2～1 k Pa之間波動，小機軸封回汽壓力也跟隨波動，軸封系統母管壓力初期波動較小，后期也逐漸增大，在5.8～7.6 k Pa之間波動。

經化驗主機潤滑油當時含水量達到86μg／L（標準≤100μg／L），超出上周化驗值2倍多，2臺小機潤滑油未見異常。孟電公司主機潤滑油凈化裝置一直連續運行，有較好的濾水功能，在軸封壓力波動期間潤滑油含水量比較穩定無明顯增長趨勢，但密封油系統運行較為獨立，其含水量一直較大，在處理正常之前要求各值每4 h放水一次。

3 異常原因分析與查找

為避免潤滑油及密封油含水量較大長時間運行導致乳化而影響主機運行安全，開始著手進行原因查找。

當時機組負荷570 MW并穩定，軸封系統已達到自密封，其自密封蒸汽來自汽輪機高中壓調閥閥桿漏汽及高壓段軸封漏汽，首先排除備用汽源輔汽的干擾，考慮自密封時漏汽量的相對穩定性，懷疑是否為軸封系統溢流調節閥自動調節性能不佳所致，把軸封壓力控制模式切手動，溢流調節閥也切手動，發現壓力波動現象并無改善，就地檢查溢流調節閥也無擺動現象，密封水投入均正常，排除了軸封調節方面存在問題的可能性。

既然軸封壓力在控制模式切手動后依然波動，是否為自密封時閥桿漏汽及高壓段軸封漏汽的不穩定造成？由于當時負荷較高，協調控制模式不佳造成主汽壓力一直有±0.1 MPa的偏差波動，汽機高調門頻繁在41%～43%之間調整。后在機組降負荷至300 MW后，輔汽少量參與軸封供汽，軸封壓力波動現象依然存在，也排除了此種可能性。

確認軸封供汽、調節無問題后，現場重點對軸封回汽系統進行檢查。首先測量軸加風機電流，波動很小，同時分別運行2臺軸加風機及切換軸加風機運行一段時間觀察也無改善，排除軸加風機的問題。

檢查軸封回汽母管的各段U型水封均正常，無水封破壞現象。檢查主機及小機軸封回汽至軸封加熱器手動門開度并無改變，緩慢開大主機軸封回汽手動門后，壓力波動由原來的－2～1 k Pa逐漸到－3～1 k Pa，說明閥門開度調整無問題。

正常運行時主機軸封回汽管上的U型管水封水一直保持微溢流狀態，在軸封壓力波動期間水封水卻是一股一股流出，即當軸封回汽壓力擺至負壓區時無水流出，擺至正壓區時則有水流出。檢查凝結水至U型水封管補水正常，手動開大補水壓力波動無改善。

那是否為軸封加熱器至凝汽器的自動疏水器損壞造成軸加內負壓不穩定、水位過低所致？關閉軸加至凝汽器自動疏水器前手動門，將疏水改至地溝后檢查壓力依然波動，而到地溝的疏水管出水同U型管水封水溢流一樣為一股一股流出，便重新將疏水改至凝汽器，排除疏水器損壞的可能性。

此時基本可判斷為軸加內部負壓不穩定，造成軸封回汽壓力不穩，最終導致軸封供汽壓力不穩定。那是什么原因造成軸加內負壓不穩定呢？下面我們通過示意圖進行說明，孟電公司汽輪機軸封系統示意圖如圖1所示。

從圖1我們可以看出，A點中PG為主機軸封回汽就地壓力表，此次異常為該壓力表及小機回汽壓力表波動，其通過母管上的手動門開度來調整回汽壓力。B點為主機及小機軸封回汽旁路，正常運行中兩門關閉，軸加需要退出時則將回汽轉到旁路運行，在旁路門后母管底部有一高度700 mm、直徑約12 mm的U型水封管（碳鋼材質），正常運行時防止軸加出口的氣體從此處倒流。

圖1 孟電公司軸封系統示意圖

從C點可以看出軸加出口與軸封回汽旁路管共用一條管路，正常運行時軸加風機出口的凝結氣體逐漸在該管路中凝結、聚集（軸加風機本體下部也有U型水管，圖中未畫出），凝結水在凝結聚集過程中通過B點處的U型水封管路自動流出，而此次異常則因為該U型水封管內部銹蝕物較多（機組大修停運期間沉積）造成堵塞無法疏水，長時間運行后排氣管道內部積水越來越多，直至聚集到C點處或更高形成“水阻”，軸加風機所輸送的氣體無法完全克服管道內“水阻”，最終造成氣體在軸加風機及“水阻”的共同作用下被一股股的送出，即部分氣體克服該段管道內的“水阻”送出過程中，軸封回汽壓力便向負壓區波動；反之管道內水又重新回流時，氣體送出中斷，軸封回汽壓力便向正壓區波動，如此重復發生，最終影響軸封母管壓力的波動以及因軸封加熱器內正／負壓的來回波動而影響的U型水封水的間斷性流出。在敲擊該U型管道后，流水恢復正常，內部積水全部放出后，軸封回汽壓力重新穩定在－2 k Pa，軸封母管壓力也逐漸恢復穩定。觀察8 h后再無異常變化，主機潤滑油及密封油各視窗水珠已消失，放水量明顯減小，化驗油中含水已明顯下降。

4 結語

通過本次異常的分析及處理，筆者在嘆服設計者系統設計構思巧妙的同時，也感嘆工作認真的重要性。其實電力行業在生產中出現的每一次異常，只要我們能夠靜下心深入細致地分析、排除，一定能找到解決的辦法，希望本次異常的分析處理方法能為大家在處理類似問題時提供一個檢查方向。