小型汽輪發(fā)電機軸封系統(tǒng)優(yōu)化改造

王素娟（宣鋼設備能源部，河北 張家口 075100）

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小型汽輪發(fā)電機軸封系統(tǒng)優(yōu)化改造

王素娟
（宣鋼設備能源部，河北 張家口 075100）

摘 要：本文通過對小型汽輪發(fā)電機軸封漏汽原因分析，對軸封系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，徹底解決了軸封漏汽對機組安全運行帶來的隱患，為實現(xiàn)機組經(jīng)濟運行奠定了基礎。

關鍵詞：汽輪機；軸封；漏氣；優(yōu)化

1　概述

河鋼宣鋼設備能源部1#干熄焦汽輪發(fā)電機型號為15-3.43/0.981-13型單抽凝汽式汽輪機，額定功率15MW。在并網(wǎng)發(fā)電后汽輪機轉(zhuǎn)子軸套、前后軸封、隔汽板等部位，均出現(xiàn)了嚴重的磨損現(xiàn)象，導致水蒸汽沿著前后軸封擴散到潤滑油系統(tǒng)，油脂帶水嚴重，調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)的滑閥、電磁閥出現(xiàn)銹蝕、卡澀，蒸汽單耗相對增加，降低了發(fā)電量。

2　小型汽輪機軸封系統(tǒng)構成及功能

2.1汽封系統(tǒng)構成

汽輪機軸封系統(tǒng)由供汽系統(tǒng)和回汽系統(tǒng)兩部分組成。正常工作狀態(tài)時，供氣系統(tǒng)形成一個自密封系統(tǒng)——高、中壓缸軸端泄出的壓力蒸汽，通過低壓汽封減溫器降溫后供至低壓缸的軸端密封；回汽系統(tǒng)是將高、低壓缸軸最末端的汽、氣混合物回收到軸封加熱器中，混合物中的水蒸汽通過凝汽器凝結成水后回收利用，混合物中的氣通過抽風機排放到空氣中，以此來實現(xiàn)保證汽輪機軸端既無蒸汽漏出，亦無空氣滲入。

2.2汽輪機軸端汽封的功能

首先是防止高、中壓汽缸內(nèi)的壓力蒸汽從軸端向外泄漏，發(fā)生汽輪機潤滑油中混入水和環(huán)境污染的現(xiàn)象；其次是防止空氣從低壓缸的軸端滲入低壓排汽缸中，導致凝汽器真空降低、抽真空能耗增加和循環(huán)熱效率減低等，同時因為低壓缸排汽壓力加大致使低壓葉片過負荷和低壓缸振動，對設備運行造成安全隱患。

3　機組軸封故障分析及優(yōu)化改造方案

（1）該15MW汽輪機并網(wǎng)發(fā)電后，均壓箱出現(xiàn)超壓、超溫現(xiàn)象，經(jīng)維檢人員及崗位人員排查故障后得知，用來平衡汽封汽源壓力的軸封汽供氣均壓箱不能自動調(diào)節(jié)，箱內(nèi)溫度也無法實現(xiàn)調(diào)整。

經(jīng)過進一步分析后得知，均壓箱在工作狀態(tài)時，箱內(nèi)蒸汽溫度可以達到200℃甚至更高，軸封片由于受熱產(chǎn)生金屬形變。針對這一問題，我們在均壓箱上添加外供蒸汽調(diào)節(jié)管路和調(diào)節(jié)閥門，這樣均壓箱內(nèi)蒸汽溫度過高時，通過控制調(diào)節(jié)閥用低溫蒸汽進行調(diào)整，使箱內(nèi)溫度控制在150℃以下。

（2）出現(xiàn)機組真空下降，效率降低，單耗增加的問題。初步分析后認為后軸封泄氣過大，導致低壓軸封供汽虧損，空氣混入低壓缸內(nèi)所致。

針對這一問題，決定對后軸封泄汽管路進行優(yōu)化。均壓箱給后軸封供汽后，后軸封產(chǎn)生泄汽，進入汽封加熱器內(nèi)發(fā)生熱交換。當后軸封間隙變化，泄氣量較大時，無法提供后軸封密封所需蒸汽壓力。因此，在后軸封泄汽管路加裝調(diào)節(jié)閥，根據(jù)后軸封汽量和負荷高低等參數(shù)控制后軸封泄汽，實現(xiàn)后軸封密封及蒸汽回收。

（3）原有汽輪機汽封圈為不銹鋼材質(zhì)，硬度偏高，汽機啟動時達到臨界轉(zhuǎn)速，振動值為180μm，將發(fā)生動靜摩擦瞬間與轉(zhuǎn)子進行硬接觸，損傷汽封圈梳齒。受損的汽封圈梳齒脫落后，在汽封圈與轉(zhuǎn)子間隙內(nèi)發(fā)生劇烈摩擦，進一步增加了汽封圈的磨損程度，以至轉(zhuǎn)子軸嚴重損傷。

就這一情況，對軸端汽封圈選型進行優(yōu)化，選用銅質(zhì)材料替代原有不銹鋼汽封圈。由于銅質(zhì)汽封圈材質(zhì)較軟，在與轉(zhuǎn)子發(fā)生輕微摩擦時，可大幅降低汽封圈與轉(zhuǎn)子磨損加劇的情況，避免轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生嚴重損傷。

（4）汽輪機底部原有疏水管使用DN20法蘭連接，內(nèi)部裝有孔徑為8mm的節(jié)流孔板，使用一段時間后發(fā)現(xiàn)受水沖擊磨損嚴重，根據(jù)磨損程度判斷應加大孔板孔徑。為此，特增加孔徑至10mm，增加隔板汽封疏水面積，解決缸底部疏水不暢問題。

4　結論

隨著環(huán)境保護在社會發(fā)展中地位的重要，企業(yè)對二次能源的利用已經(jīng)成為企業(yè)實現(xiàn)環(huán)保發(fā)展的一條重要途徑。投建小型汽輪發(fā)電機，充分利用企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的二次能源進行發(fā)電，在確保二次能源“零”排放的同時，還為企業(yè)提供了電能。但是，小型汽輪發(fā)電機在實際運行中，由于其功率較小，軸封及易磨損，造成蒸汽泄漏，竄入油系統(tǒng)，使?jié)櫥椭畤乐爻瑯耍{(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)的滑閥、電磁閥出現(xiàn)銹蝕、卡澀，蒸汽單耗相對增加，發(fā)電量減少。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.182

作者簡介：王素娟（1986-），女，河北康保人，助理工程師，主要從事設備管理工作。