電廠(chǎng)汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)

1、一、汽封概念在汽輪機(jī)穿出汽缸的地方 , 動(dòng)靜部分之間的間隙設(shè)置軸封 , 以減少蒸汽泄漏 , 也稱(chēng)汽缸端部汽封。軸封一般分若干段 , 每段內(nèi)有多道汽封圈 , 各段間有個(gè)蒸汽腔室 , 通過(guò)管道將漏到腔室中的蒸汽疏走或向腔室中送汽。汽輪機(jī)軸封種類(lèi)有傳統(tǒng)齒形汽封、布萊登汽封、蜂窩式汽封 , 這些汽封有較厚的汽封齒 , 汽封間隙較大 , 為了大幅度減少漏汽量 , 近期還出現(xiàn)幾種小間隙汽封 , 如刷子汽封、柔齒汽封、彈性齒汽封。汽封系統(tǒng)主要是向主汽輪機(jī)和給水泵汽輪機(jī)的軸封提供密封蒸汽,收集汽封和汽閥門(mén)桿軸封腔的漏汽,防止漏汽溢流至大氣。 汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)運(yùn)行后才能啟動(dòng)汽封系統(tǒng),否則將引起轉(zhuǎn)子彎曲。軸封蒸汽壓力高

2、于大氣壓的設(shè)正壓軸封,低于大氣壓的設(shè)負(fù)壓軸封,正壓軸封防止蒸汽外漏 , 回收工質(zhì)與熱量 , 保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 , 負(fù)壓軸封防止空氣漏入汽缸 , 降低機(jī)組排汽真空 , 增加抽氣器負(fù)荷 , 降低機(jī)組效率。軸封蒸汽的泄漏量直接影響汽輪機(jī)的效率 , 但汽封間隙也不可能無(wú)窮小 , 我國(guó)早期某 600 MW機(jī)組曾因汽封間隙過(guò)小 , 轉(zhuǎn)子與汽封發(fā)生動(dòng)靜摩擦 , 引起機(jī)組投運(yùn)初期及投運(yùn)后多次碰摩振動(dòng)。 汽輪機(jī)軸封設(shè)計(jì)時(shí) , 應(yīng)考慮合理的汽封長(zhǎng)度和間隙 , 汽輪機(jī)安裝或大修時(shí) , 也應(yīng)考慮新機(jī)組制造應(yīng)力釋放 , 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汽封間隙會(huì)變化的因素 , 應(yīng)按汽機(jī)廠(chǎng)設(shè)計(jì)值安裝軸封間隙。二、汽封系統(tǒng)分類(lèi)汽封系統(tǒng)主要有兩大

3、類(lèi):自密封系統(tǒng)和利用外部汽源供給密封用汽的汽封系統(tǒng)。125 1等級(jí)的汽輪機(jī)組多數(shù)采用自密封系統(tǒng), 100 MW以下等級(jí)的汽輪機(jī)組有的采用000 MW外部供汽的汽封系統(tǒng) , 也有的采用自密封系統(tǒng), 當(dāng)高壓端軸封漏汽量能滿(mǎn)足低壓端軸封供汽時(shí) , 可做到自密封。 自密封汽封系統(tǒng)工作原理 :機(jī)組正常運(yùn)行時(shí) , 低壓 ( 缸 ) 軸封由高中壓 ( 缸 ) 第二段軸封漏出的蒸汽供給, 達(dá)到自密封 ,多余的蒸汽溢流至凝汽器或低壓加熱器。 大中型汽輪機(jī)組典型的自密封汽封系統(tǒng), 由軸封冷卻器、 兩臺(tái)互為備用的風(fēng)機(jī)、汽封蒸汽供汽站、減溫器、 Y 型蒸汽過(guò)濾器及管道組成。自密封汽封系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)安全可靠 , 工況適應(yīng)

4、性較好。 小型機(jī)組汽封系統(tǒng) ,由均壓箱、 壓力控制器、 軸封冷卻器及管道組成 , 軸封冷卻器微真空的維持有的采用射水抽氣器, 也有的采用射汽抽氣器 , 還有的采用軸封風(fēng)機(jī)。外部供汽汽封系統(tǒng)熱耗較大,但管路簡(jiǎn)單 , 以小型汽輪機(jī)為主的生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)仍有采用。小型背壓式汽輪機(jī)的汽封系統(tǒng), 無(wú)外部供汽汽源。三、實(shí)例分析下面結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)不同等級(jí)和不同機(jī)型的汽封系統(tǒng)進(jìn)行分析。圖1為欽州燃煤電廠(chǎng)一期工程汽封系統(tǒng)圖。欽州燃煤電廠(chǎng)、號(hào)機(jī)組均采用東方汽輪機(jī)廠(chǎng)N600- 24. 2/1 2566/ 566型凝汽式汽輪機(jī),兩臺(tái)機(jī)組于年 月、1 1月相續(xù)并網(wǎng)發(fā)電。自密封汽2007 7封系統(tǒng)的三個(gè)汽封蒸汽供汽站分別來(lái)

5、自主蒸汽、輔助蒸汽和低溫再熱蒸汽。機(jī)組抽真空階段由輔助蒸汽供汽 , 壓力維持在約 0. 122 MPa, 溫度為 250;機(jī)組沖轉(zhuǎn)到低負(fù)荷階段 , 由輔助蒸汽和低溫再熱蒸汽聯(lián)合供汽, 維持供汽母管壓力維持在約0. 122 MPa;機(jī)組在 25% 60%負(fù)荷時(shí) ,由主蒸汽和低溫再熱蒸汽聯(lián)合供汽 ,維持供汽母管壓力約在0. 123 0. 127 MPa; 負(fù)荷增加至大約 60%時(shí) , 高中壓缸軸封第二段漏汽量與低壓缸軸封需要的供汽量達(dá)到平衡 , 形成自密封狀態(tài) ; 當(dāng)汽封供汽母管壓力升至 0. 129 MPa時(shí), 溢流閥自動(dòng)打開(kāi) , 多余蒸汽溢流去 8 號(hào)低壓加熱器 , 當(dāng) 8 號(hào)低加因滿(mǎn)水、抽汽

6、管溫度超高或其他原因停運(yùn)時(shí) , 蒸汽溢流去凝汽器 , 低負(fù)荷下 , 汽封排汽溫度超過(guò)低加允許值時(shí) , 也溢流去凝汽器?？紤]轉(zhuǎn)子的材料承溫能力及壽命 , 冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)防止轉(zhuǎn)子反復(fù)受大溫差引起熱疲勞裂紋 , 供汽溫度應(yīng)控制在 150260, 熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子溫度較高 ,為了防止軸端冷卻 , 出現(xiàn)較大負(fù)脹差 , 供汽溫度要高一些 , 一般在 208 375, 極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí) , 可采用主汽供汽。 若輔汽溫度超汽機(jī)廠(chǎng)的汽封供汽允許值 , 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在輔汽站前加減溫器。 為了靈活可靠的控制供汽母管壓力并維持壓力穩(wěn)定 , 供汽站及溢流站調(diào)門(mén)采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) , 隔斷門(mén)采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) , 并納入自動(dòng)化控制系統(tǒng)

7、。運(yùn)行中 ,各供汽站調(diào)閥前的電動(dòng)隔斷門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài),供汽管道處于熱備用狀態(tài),因此, 供汽站設(shè)有帶節(jié)流孔板的小管徑旁路。 若供汽管道壓力太低 , 必要時(shí)開(kāi)供汽站旁通門(mén), 壓力太高 , 必要時(shí)開(kāi)溢流站旁通門(mén)。 甩負(fù)荷時(shí) , 溢流調(diào)閥關(guān)閉 , 由輔汽站供汽 , 汽機(jī)廠(chǎng)要求凝汽器沒(méi)獲零真空前 , 不得停運(yùn)汽封系統(tǒng) , 以免冷空氣從軸封端吸入熱汽缸及轉(zhuǎn)子 , 如果短時(shí)間停機(jī) , 可不破壞凝汽器真空 , 但需保持盤(pán)車(chē)和汽封系統(tǒng)運(yùn)作。供汽母管設(shè)安全閥和報(bào)警裝置,以防調(diào)門(mén)失靈,引起供汽母管超壓。漏汽母管95 kPa的微負(fù)壓由軸封冷卻器維持,為了保證排汽順暢, 風(fēng)機(jī)必須布置于封冷卻器上方,并可遙控操作。如果供汽

8、母管壓力過(guò)高,或漏汽母管真空度不夠,蒸汽會(huì)噴射入油環(huán),使?jié)櫥桶樗榛?。?dāng)然,汽封間隙過(guò)大也可能引起油進(jìn)水。軸封各汽源及支管母管,包括低壓軸封均需要設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)。低壓缸轉(zhuǎn)子溫度低于高中壓缸轉(zhuǎn)子 , 所以引向低壓汽封的供汽母管上設(shè)噴水減溫器,將汽溫降到 160 210,低壓汽封供汽管由凝汽器喉部?jī)?nèi)部穿過(guò), 得到低壓缸排汽及喉部噴水的冷卻,經(jīng)內(nèi)置汽水分離器,最終送入低壓缸軸封的汽溫不超過(guò)。噴水減溫器噴水點(diǎn)后應(yīng)設(shè)計(jì)5 m150以上的直管段 ,使噴水充分霧化,疏水點(diǎn)應(yīng)設(shè)在噴水后2.5m 處,噴水部位與低壓缸軸封間宜設(shè)計(jì) 1315 m的管道 ,防止噴水進(jìn)入軸封 , 使轉(zhuǎn)子軸頸受到嚴(yán)重激冷。合山電廠(chǎng)改擴(kuò)建機(jī)

9、組工程,采用北京汽輪電機(jī)廠(chǎng)N330- 17. 75/ 540/ 540型機(jī)2330 MW組, 汽封供汽母管?chē)娝疁p溫器后設(shè)外置立式汽水分離罐(布置于 6.5 m中間層),分離罐頂部排出的蒸汽送至低壓軸封, 底部排出的疏水接至疏水?dāng)U容器,能夠較好地進(jìn)行汽水分離。 欽州電廠(chǎng)一期,主汽高壓調(diào)節(jié)閥、 中壓聯(lián)合汽閥、閥和VV通風(fēng)閥一BDV段門(mén)桿漏汽接入汽封供汽母管,高壓調(diào)節(jié)閥二段軸封漏汽去四段抽汽管道, 三段軸封漏汽去低溫再熱蒸汽管道。 不同機(jī)型的主汽高壓調(diào)節(jié)閥的門(mén)桿漏汽去處不同,主要根據(jù)門(mén)桿漏汽壓力選擇,如來(lái)賓電廠(chǎng)二期亞臨界機(jī)組,主汽高壓調(diào)節(jié)閥的二段門(mén)桿漏300 MW汽去低溫再熱蒸汽管道 , 一段門(mén)桿漏

10、汽接入軸封冷卻器,廣東國(guó)華惠州大亞灣熱電一期300 MW亞臨界機(jī)組 , 主汽高壓調(diào)節(jié)閥的二段門(mén)桿漏汽去三段抽汽管道。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照汽輪機(jī)廠(chǎng)要求 , 選擇壓力稍微低的能夠讓門(mén)桿漏汽進(jìn)入的管道。給水泵汽輪機(jī)要求的汽封供汽溫度較低,由減溫器后引出供汽管路。若給水泵汽輪機(jī)要求的汽封供汽壓力、溫度與主汽輪機(jī)的低壓汽封母管參數(shù)不同,引出的供汽支管應(yīng)另外設(shè)調(diào)節(jié)閥或減溫器 ,不提倡設(shè)節(jié)流孔板 ,其前后壓差是不穩(wěn)定的, 不能靈活地調(diào)節(jié)汽壓。合肥二電廠(chǎng)機(jī)組給水泵汽輪機(jī),要求的汽封供汽壓力較低,由主汽輪機(jī)汽350 MW封引來(lái)的較高壓力的蒸汽只經(jīng)過(guò)一道節(jié)流孔板便接入軸封, 而實(shí)際上供汽壓力并沒(méi)有減低到要求值 ,高壓

11、的蒸汽沿轉(zhuǎn)子軸向穿透油封擋進(jìn)入前后軸承座中, 污染潤(rùn)滑油。來(lái)賓電廠(chǎng)二期 , 試運(yùn)行時(shí)也曾有潤(rùn)滑油進(jìn)水的事例, 因?yàn)楣艿赖牟贾脹](méi)能做到十分順暢,去高中壓缸軸封的供汽支管有 1 個(gè)下凹段 ,去低壓缸兩側(cè)軸封的供汽支管又有下凹段,低壓缸兩側(cè)軸封漏汽支管仍然有下凹段 ,監(jiān)理及調(diào)試單位對(duì)我院設(shè)計(jì)的汽封管道提出質(zhì)疑 , 要求核算汽封系統(tǒng)的壓力 , 最后經(jīng)檢查 ,發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)密封油控制裝置的真空抽氣裝置使用了水環(huán)式真空泵 , 抽氣裝置跳閘后 ,水環(huán)式真空泵的冷卻水倒吸入真空油箱,使?jié)櫥瓦M(jìn)水。 雖然此次油進(jìn)水主要原因不是汽封系統(tǒng)的問(wèn)題,但也給我們拉響了警鐘,汽封系統(tǒng)的供汽漏汽母管、各級(jí)供汽漏汽支管的布置應(yīng)免出現(xiàn)袋形管段。圖1: 欽州燃煤電廠(chǎng)一期工程汽封系統(tǒng)圖四、汽封系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)小結(jié)(1) 汽封蒸汽管道布置坡度很大 , 在 PDMS中應(yīng)按放坡后的安裝態(tài)建模 , 才能夠真正的檢查避免碰撞。(2) 盡量避免管道出現(xiàn)袋形布置 , 管道疏水坡向汽源 , 低位點(diǎn)及死端必需設(shè)疏水點(diǎn)。 供汽管道減溫器下游設(shè)疏水罐。(3) 汽封系統(tǒng)疏水獨(dú)占一根疏水集管。(4) Y 型蒸汽過(guò)濾器的正確安裝方式。(5) 給水泵汽輪機(jī)汽封供汽管道從汽封供汽母管垂直段或水平管段頂部接出。(6) 注意轉(zhuǎn)子材料的溫度承受能力 , 正常運(yùn)行時(shí)低壓軸封及給水泵汽輪機(jī)軸封的供汽參數(shù)匹配 , 冷