某電廠1000MW超超臨界汽輪機軸封系統故障分析與改進

趙德友

摘要：本文主要以1000MW超超臨界汽輪機軸封系統為例，對汽輪機軸封系統運行中存在的問題進行自身分析，并且對出現問題進行及時合理的處理，針對軸封系統存在的故障進行分析總結，并提出了合理的改進方式來保障汽輪機軸封系統能夠更安全地運行。

關鍵詞：1000MW汽輪機;軸封故障;自密封;真空下降

汽輪機的軸封作用主要體現在以下方面：1. 汽輪機軸封主要是為了對大氣中的空氣進行預防，防止空氣進入汽輪機的低壓缸當中，主要是將軸封端到達軸端，最后，深入到了低壓排汽缸里面，但是這樣的方式也會使得軸封端的真空效應變得越來越低，使得凝氣器中的真空變得下降，導致汽輪機的情況熱效應下降，使得真空泵的功效變得上升。同時也會使得低壓排汽缸的壓力迅速上升，導致積壓排氣缸內的葉片負荷加重，這樣會導致低壓缸出現震動，這種不良好的情況，使得整個機組的安全性能遭受到嚴重的威脅。2. 汽輪機的軸封作用還可以避免高壓汽缸中蒸汽經自由端迅速釋放到大氣當中去，這樣可以大大的減少對機組周圍環境的污染。

汽輪機的軸封系統主要分為兩個部分，分別是汽輪機軸封供汽密封段及溢流回收和軸封回汽系統。1000MW的超超臨界系統，在進行軸封系統設計的時候，通常設計為正常運行的汽輪機軸封系統，其主要的方式是通過自密封方式來實現供汽。簡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現快速降溫處理，同時為低壓缸的軸封密封段提供密封蒸汽的作用。汽輪機的軸封回汽系統主要將高壓缸，中壓缸以及低壓缸軸末端的氣油化合物進行快速回收。并且在經過軸封加熱器處理之后，然后使得其凝結成水，并且將其回收到排汽裝置中，而不凝結的氣體經過軸加風機排放到空氣當中去，這樣可以保證整個軸封系統的負壓良好，也可以保證汽輪機的潤滑油不受污染，也不會出現蒸汽泄漏。自密封系統具有簡單、安全、可靠、工況適應好等特點。在機組啟動、停機或低負荷運行階段，汽封供汽由輔助汽源蒸汽（鄰機供汽或啟動鍋爐）提供。軸封加熱器主要是通過對軸封回汽的熱量進行合理的利用，這可以大大提高汽輪機整體的經濟效應;同時，還可以將軸封加熱器中的蒸汽迅速的使其凝結成水，還可以達到使其中不能夠凝結成水的氣體實現快速排放，也會促使軸封回汽管道中出現一些負壓的狀態。

1. 某電廠1000MW汽輪機概況與存在的軸封系統問題

某電廠采用的汽輪機主要型式為：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。型號：NZK1000-26.25/600/600。由東方汽輪機有限公司制造。鍋爐型式為超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切圓燃燒、一次再熱、平衡通風、全鋼架懸吊結構、緊身封閉、固態排渣。型號：SG-3192/27.46-M550。由上海鍋爐廠有限公司制造。發電機為東方電機廠制造的三相交流隱極式二極同步汽輪發電機，型號QFSN-1000-2-27型，發電機出口電壓為27kV。

在整體試運行過程中，曾經存在著三號機組A低壓缸擴建端軸封蒸汽壓力偏小，其他低壓軸封漏汽大及兩臺百萬機組的低壓軸封系統供汽溫度偏低，波動較大等缺陷。曾經導致三號機組停機消缺，在經過一個多月的維修處理后，三號機組檢修完成重新啟動運行。另外還存在兩臺機組在啟停和低負荷狀態時低壓軸封供汽溫度偏低，在停機檢修的期間內，工作人員對兩臺機組的軸封進行了系統改造處理。

2. 汽輪機軸封問題查找及改進

2.1汽輪機軸封蒸汽壓力低的問題及原因排查處理

針對三號機組A低壓缸擴建端軸封蒸汽壓力偏小的現象，進行了原因分析及處理。三號機組檢修的過程中發現，機組A低壓缸擴建端軸封供汽管道安裝堵板由于安裝單位落實責任不到位未拆，致使機組A低壓缸擴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管道聯通，三號機組啟動后，A低壓缸擴建端軸封蒸汽壓力恢復正常。

這就要求在機組設備系統安裝過程中，嚴格落實安裝和監督責任，層層把關，提高機組安裝工藝質量水平，上道工序為下道服務，將隱患消除在萌芽之中。

兩臺機組在啟停和低負荷狀態時低壓軸封供汽溫度偏低，引發這種情況的原因進行了初步分析。我們知道，為滿足低壓缸軸封供汽溫度要求，系統中設置了溫度控制站，即在低壓缸軸封供汽母管上設置有一臺噴水減溫器，通過溫度控制站控制其噴水量，從而實現減溫后的蒸汽滿足低壓軸封供汽需求。停機對軸封溫度元件和低壓軸封噴水減溫器的系統閥門進行詳細檢查，均未發現異常。按設計原則，在機組檢修時，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，防止系統在減溫的過程中，對低壓軸封母管蒸汽霧化時，避免整個低壓軸封系統中出現帶水的情況，以此達到提高恢復低壓軸封供汽溫度的效果。

再次啟動三號機組并網運行，我們發現低壓軸封母管蒸汽溫度偏低的情況得到了顯著的改善，通過進行這些改造，使得整個低壓軸封系統的運行參數得到一個顯著的改變。

另外，我們還對整個軸封系統的壓力進行調控，因為軸封壓力過大或者壓力過小都會對整個系統造成一定的安全經濟影響。

2.2汽輪機低壓軸封供汽溫度偏低波動大問題分析及處理

#3、4號汽輪發電機在啟停和運行中，發現其低壓軸封溫度有時出現偏低和波動的現象。經分析和觀察，低壓軸封的溫度變化和低壓缸事故噴水調門的開度變化有關，利用停機消缺時，分別對#3、4號汽輪機的A＼B低壓后缸揭缸檢查。對各個軸封溫度元件進行檢查校對未發現異常，對低壓軸封供汽管道（暴露在低壓噴水區域）進行外敷一套管道進行保護，溫度元件也進行覆蓋保護。兩臺機組啟停和運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

某電廠#3、4汽輪發電機組的軸封系統在試運的過程中，由于安裝、設計、監理等單位的各種原因，致使軸封系統出現低壓軸封供汽管道堵頭未拆、軸封溫度偏低波動大等缺陷;后經技術管理人員多方分析研究，及時采取可靠的針對措施，清除了出現的缺陷，解除了對機組的安全經濟運行的影響，對其他機組在軸封系統的安裝和運行有一定的借鑒作用。

參考文獻：

1. 超超臨界火電機組集控運行? 張磊 編 ——北京：中國電力出版社， 2008

2. 大型火電機組經濟運行及節能優化? 大唐國際股份有限公司 編? ——北京：中國電力出版社， 2011.11