1000MW汽輪機軸封故障分析與改進

李儒樂

摘 要：本文以1000MW汽輪機軸封為例，對其出現的故障進行總結分析，并針對存在的問題及時提出相應的改進措施，保障汽輪機軸封能夠更好的運行。

關鍵詞：1000MW汽輪機；軸封故障；自密封；真空下降

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.005

1 汽輪機軸封介紹

汽輪機的軸封可將其稱之為軸端汽封，其最主要的作用表現為以下兩方面，分別為：（1）對大氣中的空氣進行預防，防止其進入到低壓缸，并經由其軸封端隨之進入到軸端，最后深入到低壓排汽缸內，使得凝汽器中的真空因此下降，從而致使循環熱效率下降，使得真空泵的功耗因此迅速上升，與此同時，因低壓缸排汽壓力迅速上升，其會導致低壓葉片的負荷因此加重，低壓缸迅速振動，致使機組的運行安全性遭到威脅[1]。（2）可有效避免高中壓汽缸中的蒸汽經由軸端迅速釋放到大氣中去，從而致使汽輪機油給周圍的環境和進水造成污染。

1.1 汽輪機軸封系統

汽輪機的軸封系統還可將其細分為兩個部分，分別為軸封回汽系統和汽輪機軸端密封系統。我公司所采用的1000MW汽輪機，其軸封系統在進行設計時，將其設計為正常運行時的汽輪機軸封，其主要通過自密封方式來實現供汽，簡單來說，高中壓缸軸端會對壓力蒸汽進行迅速釋放，并以此實現快速減溫處理，同時為低壓缸的軸端實施密封[2]。軸封回汽系統主要是將高壓缸、中壓缸以及低壓缸軸端的最末端的汽氣混合物實施回收，并經過軸封加熱器收集處理之后，使得蒸汽快速凝結成水，并將其迅速回收到凝汽器中，在進行回汽的過程中，不凝結氣體會經過軸加風機排放到大氣中去，維持軸封系統的負壓，也更好的保證了汽輪機軸端不會出現蒸汽泄漏。

1.2 汽輪機軸封系統主要設備的作用

軸封加熱器主要是通過對軸封回汽熱量進行合理利用，并能夠實現對凝結水的加熱，從而促使凝結水的溫度升高，對汽輪發電機組的經濟性進行提升，同時還能夠將軸封回汽中的蒸汽凝結成水，做到回收工質并排放回凝汽器。軸加風機主要是將軸封加熱器中不凝結的氣體來實現快速排放，從而促使軸封回汽管道中以及軸封加熱器中，會保持一定的負壓，確保蒸汽不會出現泄漏問題。

2 設備概況

某公司所采用的汽輪機組型式為一次中間再熱、超超臨界、單軸、沖動式、雙背壓、四缸四排汽、凝汽式汽輪機。制造廠家為哈爾濱汽輪機廠，型號：N1030-25/600/600。鍋爐型式為變壓直流爐、超超臨界參數、一次再熱、單爐膛、平衡通風、固態排渣、全懸吊結構以及全鋼架構。制造廠家為東方鍋爐，型號為：DG3000/26.15-II1；發電機為三相交流隱極式同步發電機，制造廠為哈爾濱電機廠，型號為SN-1030-2-27型，水氫氫是其冷卻方式，簡單來說就是定子繞組水內冷，轉子繞組氫內冷、定子鐵芯、引線氫氣軸向冷卻。

3 汽輪機出現的問題

2016年3月2日14：20，2號機組停止運行進行檢修，到4月11日2號機組完成檢修之后重新啟動運行，在啟動過程中，發現A低壓缸后軸封部位出現了非常明顯的蒸汽外漏情況，蒸汽的泄漏始終無法得到有效消除，同時伴隨著運行的推移，軸瓦振動的頻率隨之增大。4月11日13：10發生了機組軸瓦振動過大而跳機的情況。

4 問題原因分析

結合可能導致軸封系統出現漏汽的原因進行探討，分別存在以下幾種情況：

（1）在進行停機檢修期間，對小機的軸封進行了供汽改造處理；

（2）軸端汽封有著非常大的密封間隙；

（3）低壓缸軸封回汽管道存在明顯的積水；

（4）軸封抽氣系統出現出力不足；

（5）軸封供汽壓力明顯較高。

5 問題查找

結合上述可能引起軸封漏汽的主要原因對其進行排查。

（1）我公司所運用的高壓、中壓以及低壓缸的軸封密封均屬于迷宮式軸封和整體車制。A低壓缸軸端汽封間隙值，具體見表1。

（2）2號機組在運行期間，出現了軸封汽蒸帶水的情況，引起這種情況的主要原因是小機軸封供汽管在主機軸封供汽母管上的接口部位與噴水減溫的部位太過于靠近，從而致使在進行減溫的過程中，無法實現對軸封母管蒸汽的霧化，從而導致蒸汽中帶水現象。為此，本次在對2號機組進行檢修時，對小機軸封所供應的汽管中的主機軸封供汽母管上的接口部位進行了一定的后移處理，接口向后移動了10m，通過這種方式，實現了對減溫水無法霧化開問題的有效解決。

通過改造之后，再次啟動機組并網運行期間，發現小機軸封部位向外部漏汽漏水的情況得到了顯著改善，而針對軸封汽中帶水的情況也因此隨之消失，通過改造后取得了非常顯著的成效。但在對2號機組實施運行期間，其A低壓缸后軸封部位經常出現向外部迅速漏汽的問題，引起漏汽的主要原因，可能是由于小機軸封經過改造處理之后所導致的，為此，在后期的處理中，將小機軸封系統進行了重新調整，使其恢復到了原本的位置。

（3）與運行人員進行聯系，對軸封供汽壓力進行調低處理，使得軸封供汽母管的壓力能夠控制在27.5KPa左右，在通過對壓力調節閥的自動方式投入之后，將軸封溢流調節閥門調整為自動狀態，并對閥門動作的正常情況進行確認。

（4）針對可能導致低壓缸軸封回汽管道出現積水問題的原因進行分析后，根據維護人員進行的匯報，并針對低壓缸后軸封回汽管道各種疏水下部管道的檢查，最后明確發生泄漏的具體原因是2號機組的6號軸封回汽疏水管道出現了非常嚴重的堵塞情況。

（5）針對軸加風機出力不均勻的情況，其會致使軸封加熱器中無法對不凝結的氣體進行排放，同時也還可能致使汽輪機軸端蒸汽出現非常明顯的泄露問題[3]。對于可能因軸加風機引起該問題的原因分析，與維護以及運行人員進行聯系，并對相關設備進行及時的檢查，針對軸加風機的轉速、進出口門以及漏風等問題進行檢查處理。經過多方面的測試和檢查得出，確認軸加風機處于正常運轉狀態。

6 總結分析

結合上述可能導致軸封漏汽的各方面問題進行匯總和排查，最終對導致此次軸封漏汽的原因進行了查明，主要是2號機組A低壓缸軸封回汽管道疏水管道出現較為嚴重堵塞的現象所致，堵塞使得大量積水匯聚在軸封回汽管中無法及時排出，從而造成A低壓缸后軸封回汽管道的最低部位至軸封回汽母管之間高達3米的管道內均蓄滿了水，形成了一個非常高的水柱，這就使得A低壓缸后軸封回汽無法順利通過軸封回汽管道，軸封系統無法正常運行，從而導致蒸汽出現外漏現象。

當蒸汽發生外漏時，因外漏的蒸汽其本身的溫度能達到200℃以上，對A低壓外缸尾部以及6號軸承座進行強烈加熱，致使A低壓外缸尾部由于熱應力的作用而出現了嚴重變形，6號軸承座因熱力的影響出現了明顯的抬高情況，2號機軸系標高出現了非常明顯的改變，2號機汽缸中動靜部件相互進行碰撞摩擦，從而致使軸承由于較大的振動而發生大跳機情況。當輸水管道出現堵塞時，通過對其實施疏通處理后，再次啟動運行之后，軸封系統一切正常，各軸承振動超標以及漏汽問題都得到了有效解決，這充分表明2號機組疏水管出現堵塞，是引起本次事故最主要的原因，而軸封部位向外發生漏汽以及軸承振動超標引起跳機，均是由于疏水管堵塞所導致的問題。

7 改進方案

（1）對汽輪機所有的管道可能出現積水的管道進行排查，及時對疏水管堵塞問題進行改善，加強正常運行時對設備的檢查，定時對軸封系統的閥門進行校驗，保證閥門的自動邏輯和調整良好。正常運行時，保證高低壓段軸封溫度正常，避免出現溫度大幅波動，影響軸封密封性能。

（2）對疏水罐底部豎直段疏水管的規格進行改變，并為其配置一個專門用于排污的排污門，以便能夠對疏水管是否有堵塞現象進行處理，從而更好的實現對雜物的有效排除。

參考文獻：

[1]楊彪，楊博.1000MW燃煤機組引風機汽輪機真空偏低原因分析及改進[J].發電設備，2017（02）：127-131，136.

[2]薛江濤，張耀華，馬運翔等.1000MW二次再熱汽輪機軸封系統問題分析及對策[J].中國電力，2017（01）：101-104，110.

[3]何金根.西門子超超臨界1000MW汽輪機液壓盤車故障分析及處理[J].中國高新技術企業，2012（28）：69-72.