火力發電廠軸加和多級水封系統應用研究

摘要：文章通過對軸封加熱器及多級水封原理和200MW機組軸封加熱器及多級水封異常實例處理過程的分析，闡述了軸封加熱器及多級水封工作異常的主要危害和成因，在機組運行中發現軸封加熱器及多級水封異常時要綜合考慮分析判斷異常原因，有針對性地進行處理。

關鍵詞：火力發電廠；軸封加熱器；多級水封系統；汽輪機；疏水裝置 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2016）14-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.022

1 概述

火力發電廠軸封加熱器多級水封是汽輪機軸封加熱器的一種疏水裝置，汽輪機組的軸加疏水系統一般分為水封式和低位水箱式，水封式又分為多級和單級水封，低位水箱式分為疏水式和內浮球式。本文就軸封加熱器采用多級水封系統出現的問題及應對措施進行探討。

2 軸封加熱器及多級水封系統原理介紹

軸封加熱器的作用是：利用軸封蒸汽的回汽加熱凝結水，減少熱損失。工作過程如圖1所示，軸封末檔回汽進入#2軸加加熱凝結水，#2軸封加熱器的疏水通過多級水封進入凝汽器，由于凝汽器是負壓工作狀態，這就要求多級水封具有既能夠使疏水順利進入凝汽器，又不能漏入空氣的功能。軸封加熱器在運行時處于微負壓狀態，壓力大約在-6kPa左右，與凝汽器真空壓差約10m水柱，多級水封在工作時必須產生高于10m水柱的阻力方可既保證疏水暢通，又能阻止空氣漏入。軸封加熱器至凝汽器多級水封一般為4級水封，每級水封筒高約3m，多級水封結構的分析如圖2所示。

多級水封作用：維持軸加疏水水位，保護真空，一旦多級水封里的水灌滿后，它的水位是基本維持不變的。多級水封就是增大疏水回水的阻力，從理論上說，軸封加熱器疏水經過多級水封然后再有一定的高度回到凝汽器汽側，流動阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，這時候就是最正常的工況。但事實上工況經常在變，凝汽器的真空也不是一成不變的，所以多級水封一般很容易造成兩個結果：一是回水不暢（流動阻力大時）；二是漏真空（回水阻力小時）。多級水封并不是只能通過水才能通過汽，凝汽器真空太高了把回水拉空就會有空氣進入凝汽器，也自然就會造成凝汽器真空下降。

使用多級水封作為加熱器疏水裝置有如下優點：沒有機械傳動，無磨損、無卡澀；沒有電氣元件，不需調試，不耗電；結構簡單、維護方便。使用多級水封作為加熱器疏水裝置的缺點是：停機后水封管內殘留積水，易造成金屬銹蝕，影響再次啟動時凝結水的品質。

長期運行實踐表明，多級水封疏水方式簡單、可靠、免操作、免維護。與電動、氣動或浮子式水位調節裝置相比，非常適合用于對可靠性要求很高、壓差不大的軸加疏水系統。

3 軸封加熱器多級水封系統常見問題

3.1 水封破壞機組漏真空

多級水封管失水時，軸封加熱器的汽側就直接與凝汽器相通，由于軸封加熱器汽側通過軸抽風機與大氣直接相通，將會造成機組真空急劇下降，處理不當將導致機組停機。

多級水封一般安裝的環境比較潮濕，水封管容易發生腐蝕，當多級水封管由于腐蝕、砂眼等原因發生泄漏時也可能造成凝汽器真空下降或者在做真空嚴密性試驗時造成漏氣率偏高，影響機組經濟性。

3.2 多級水封疏水不暢造成軸封加熱器水位異常升高

由于多級水封出口閥門故障或者調整不當可能造成軸封加熱器疏水不暢，造成軸封加熱器水位異常升高；多級水封內部發生氣塞、水塞造成軸封加熱器疏水不暢，導致軸封加熱器水位異常升高現象發生。另外，軸抽風機工作異常、軸封加熱器泄漏等也可能導致軸封加熱器水位出現異常變化。

軸封加熱器水位異常升高甚至滿水會造成軸封回汽不能被充分用來加熱凝結水，大部分直接由軸抽風機排出，從而降低機組經濟性。同時大量汽水由軸抽風機排出也增加了軸抽風機耗電量，使發電廠廠用電率升高，嚴重時可能燒毀軸抽風機電機。

4 軸封加熱器多級水封系統異常實例分析

4.1 設備概況

河北張家口某電廠#3機組，額定容量為200MW，通流部分改造后額定容量為210MW，汽輪機系東方汽輪機廠制造，為超高壓、三缸三排汽、單軸一次中間再熱、凝汽式汽輪機（型號：N200-12.7/535/535），1988年1月24日投產。1997年機組大修時，進行通流部分改造。凝結器背壓設計值為5.19kPa。

4.2 異常現象

2013年10月該廠#3機組大修完畢，機組啟動后#2軸封加熱器水位一直維持高限（450mm）運行（正常水位應在120mm左右），軸抽風機出口有大量汽水排出，軸封加熱器疏水至凝汽器出口溫度只有32℃～38℃，正常溫度應該在68℃～75℃。

4.3 原因分析

通過對#2軸封加熱器系統分析，認為造成#2軸封加熱器水位高限運行的原因主要有以下六點：

4.3.1 軸封加熱器疏水至凝汽器疏水手動門開度小或者門芯脫落失靈，過水量小導致軸封加熱器水位上升。

4.3.2 考慮到機組大修時，對汽輪機軸封進行了大修，所以也把軸封排汽量加大，凝結的疏水量增加，導致軸封加熱器水位上升列為原因之一。

4.3.3 軸封加熱器排管泄漏，水側除鹽水漏入汽側，導致軸封加熱器水位上升。

4.3.4 軸封加熱器多級水封內部異物堵塞或者有氣塞或者水塞現象，造成疏水不暢，導致軸封加熱器水位上升。

4.3.5 軸抽風機出力異常增大，導致軸封加熱器內部壓力下降，造成軸封加熱器疏水不能順暢排入凝汽器。

4.3.6 軸封加熱器水側旁路門開度較平時小，軸封加熱器過負荷。

4.4 處理經過

出現異常以后首先采取的措施就是開大軸封加熱器疏水至凝汽器疏水手動門，但是沒有效果，檢修人員檢查該閥門無異常；然后適當開大軸封加熱器水側旁路門開度，以降低軸封加熱器負荷，水位仍然沒有下降趨勢。

通過分析#2軸封加熱器水位能維持在高限運行，但是并沒有滿水，軸抽風機也可以正常運行，基本排除了軸封加熱器泄漏的可能；根據大修前后軸封壓力和軸封供、排汽調整門開度對比沒有發現異常變化，基本排除了軸封排汽量大導致#2軸封加熱器水位在高限運行的可能；根據軸抽風機運行情況及#2軸封加熱器壓力分析，不可能發生軸抽風機出力異常增大造成#2軸封加熱器汽側壓力太低無法把疏水排入凝汽器的情況。

通過排除法，現在基本確定導致#2軸封加熱器水位維持在高限運行，疏水不暢疏水溫度偏低的原因為多級水封內部異物堵塞或者有氣塞或水塞現象。

要使疏水通暢可以從兩個方面考慮解決辦法：一是降低多級水封處的疏水阻力，如圖1所示適當開啟多級水封入口門，正常運行時這三個閥門是關閉的，使#2軸封加熱器疏水少通過部分多級水封管，達到降低多級水封處疏水阻力的目的；二是想辦法提高#2軸封加熱器汽側壓力，從而達到打通多級水封通路的目的，使軸封加熱器疏水能夠順暢排入凝汽器。在實際操作中采取了逐漸關小運行軸抽風機入口門的辦法，以達到降低軸抽風機出力提高#2軸封加熱器汽側壓力的目的，當運行軸抽風機入口門關至5圈后，#2軸封加熱器水位開始下降，#2軸封加熱器疏水出口至凝汽器疏水溫度回升。稍后#2軸封加熱器水位恢復正常（110mm）運行，軸抽風機出口已無大量汽水排出，軸封加熱器疏水至凝汽器出口溫度恢復正常，溫度由35℃升至75℃，軸封加熱器壓力為-0.0055kPa。觀察1小時后恢復運行軸抽風機入口門開度，#2軸封加熱器恢復正常運行。

4.5 原因分析

通過對處理過程的分析認為，造成此次#2軸封加熱器疏水不暢的原因是多級水封內部有氣塞或水塞現象發生。通過提高#2軸封加熱器汽側壓力的方法，打通了多級水封內部阻塞部分，消除了多級水封內部氣塞或水塞現象，使得此次異常得以消除。

5 結語

通過上面對軸封加熱器及多級水封原理和軸封加熱器異常處理過程的分析，認為當軸封加熱器多級水封失水時會造成機組漏氣率增加，嚴重時導致機組真空下降影響機組經濟性下降，運行中要特別加以注意。當軸封加熱器多級水封阻力增加時會造成軸封加熱器疏水不暢，機組經濟性下降，嚴重時導致軸抽風機電機損壞。由于影響因素較多，在機組運行中發現軸封加熱器及多級水封異常時要綜合考慮分析判斷異常原因，有針對性地進行處理。

參考文獻

[1] 陳偉.軸封加熱器風機排氣管積水原因分析及處理

[J].安徽電力科技信息，2005，（5）.

[2] 下花園發電廠集控運行規程[S].

作者簡介：李秀江，大唐國際發電股份有限公司下花園發電廠發電部汽機專責工程師，研究方向：汽輪機運行。

（責任編輯：蔣建華）