超臨界機組汽輪機運行中軸封系統(tǒng)問題分析及優(yōu)化

【摘要】電力行業(yè)作為一個國家的基礎行業(yè)，對我國社會生產(chǎn)力水平的提高和社會經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的促進作用。超臨界機組汽輪機作為適應現(xiàn)代電力市場需求的主要產(chǎn)品，有效地支撐著我國電力行業(yè)的發(fā)展。本文通過對超臨界機組汽輪機運行中軸封系統(tǒng)問題進行分析，并針對相關問題提出了具體的解決辦法。

【關鍵詞】超臨界機組汽輪機；軸封系統(tǒng)；問題分析；優(yōu)化方案

前言

軸封系統(tǒng)作為汽輪機的重要組成部分，通過防止汽輪機的高壓缸中的高溫高壓氣體溢出到大氣的方式來保證超臨界機組汽輪機的良好運行。本文以超臨界燃煤機組汽輪機為例，具體分析了軸封系統(tǒng)在設計、安裝和運行過程中遇到的相關問題，并根據(jù)超臨界機組在運行中遇到的相關問題提出了具體的解決辦法。

1、軸封系統(tǒng)中的相關問題及原因分析

1.1低壓軸封管道凝汽器內(nèi)部斷裂成因

由于低壓軸封管道在凝汽器內(nèi)部運行過程中，供汽溫度約為149攝氏度，壓強為22千帕，而該軸封管道的排氣溫度通常情況下為35攝氏度，因此，現(xiàn)有的低壓軸封管道系統(tǒng)在進行設計時，由于軸封管道的內(nèi)外溫差較大，因此在供汽時熱量交換的過程中，低壓軸封管道內(nèi)部將出現(xiàn)水擊的情況，從而引發(fā)管道內(nèi)部的振動，而在低壓軸封管道從凝汽器缸外進入其內(nèi)部時，溫度迅速下降了40攝氏度左右，由于管道的急劇收縮導致凝汽器內(nèi)部斷裂[1]。

1.2低壓缸噴水導致低壓轉(zhuǎn)子振動

在機組從較高的功率運行周迅速降至較低功率運行狀態(tài)時，使得排氣溫度大幅度上升，從而導致噴水減溫閥的開啟狀態(tài)達到100%，同時，由于軸封體的溫度迅速下降數(shù)十度，使得低壓缸的噴水率先沖擊到了低壓缸壁上，使得高溫冷卻水順低壓缸的圓錐壁流入到軸封體中，使其供汽溫度急劇下降造成凝結(jié)水進入軸封，促使了轉(zhuǎn)子的局部振動。

1.3軸封聲音異常

由于在汽輪機重轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常在低壓軸封處產(chǎn)生有節(jié)奏的沖撞聲，并且從氣缸的外部可以較為準確判斷出產(chǎn)生聲音的位置，該種情況的發(fā)生主要是由于分離器的疏水口堵塞使汽、水分離后水位的升高導致的軸封進汽量減少同時由于水位升高引發(fā)的水機促使軸封體不停振動發(fā)出聲響[2]。

2、軸封系統(tǒng)的優(yōu)化措施

2.1軸封管道的熱隔絕措施

由于低壓軸封的相關管道安置在凝汽器內(nèi)，而凝汽器內(nèi)的溫度與排汽溫度相差無幾，且大幅度低于低壓軸封的供汽溫度，同時軸封管道在進入凝汽器后因為受到低壓缸的噴水干擾，形成軸封振動而損壞供汽管道。為了解決上述情況，可以對低壓缸內(nèi)部的軸封管道進行隔絕熱，在汽輪機運行時，將2mm左右的管套套在軸封供汽管和回汽官道上，可以有效地減少因軸封振動產(chǎn)生的管道破損情況的出現(xiàn)。

2.2進汽管道與回汽管道中膨脹節(jié)的安裝

由于受超臨界汽輪機組運行狀態(tài)的影響，軸封系統(tǒng)的運行方式也在不斷轉(zhuǎn)變，而當汽輪機組的缸體的熱變形量發(fā)生變化時，軸封管道將必然產(chǎn)生振動、膨脹或者收縮的現(xiàn)象，進而導致軸封管道的應力發(fā)生變化，從而導致相應連接原件脫裂，因此可以在進汽管道和回汽管道中裝入膨脹節(jié)，使其可以更好地吸收軸封管道的應力和膨脹作用[3]。

2.3增加低壓軸封體溫度監(jiān)測點

在超臨界機組汽輪機運行過程中，對軸封系統(tǒng)的操作直接影響到汽輪機主機的安全運行狀態(tài)，因此保證蒸汽機主機和輔機的調(diào)節(jié)閥以及軸封溢流調(diào)節(jié)閥的良好調(diào)節(jié)性能對于維持汽輪機良好的運行狀態(tài)具有重要的作用和意義。在機組運行過程中應對低壓缸減溫水噴頭、軸封母管、軸封進氣管的運行狀況進行全面的檢查，并適當?shù)卦黾拥蛪狠S封體溫度監(jiān)測點以便于在汽輪機運行過程中對軸封的工作狀況進行準確的判斷[4]。

2.4逆止閥的水平安裝

除了對凝汽器內(nèi)的低壓缸的供汽和回汽管道進行合理優(yōu)化外，也應對汽輪機的軸封進汽和供汽管道進行優(yōu)化，從而避免因凝汽器內(nèi)部斷裂影響汽輪機的運行狀況。另一方面，由于軸封回汽管道與軸封加熱器的坡度不能低于1/50，因此對于軸加風機出口的逆止閥應該盡量安裝在水平為止，從而保證汽輪機主機的正常運行。另外，除了逆止閥的水平設置以外，對于高、中、低軸封管的防水點安裝也應該選取相對比較低的位置[5]。

結(jié)論

本文通過提出超臨界機組汽輪機運行中軸封系統(tǒng)中的常見問題并對問題成因進行分析，從軸封管道的熱隔絕措施、進汽管道與回汽管道中膨脹節(jié)的安裝和增加低壓軸封體溫度監(jiān)測點等方面為解決軸封系統(tǒng)中的相關問題提出了合理的意見和建議，可見未來加強軸封系統(tǒng)的故障排除是保持超臨界機組汽輪機有效運行的重要方法。

參考文獻

[1]程貴兵.600MW超臨界機組汽輪機軸封系統(tǒng)故障分析及處理[J].湖南電力，2005，02(11):20-22.

[2]張煜.600MW亞臨界汽輪發(fā)電機組軸系穩(wěn)定性研究[D].華北電力大學，2012.

[3]孟林輝.1000MW超超臨界機組冷端優(yōu)化技術研究與實施[D].華北電力大學，2012.

[4]閆姝.超超臨界機組非線性控制模型研究[D].華北電力大學，2013.

[5]韓暉.基于數(shù)據(jù)挖掘的900MW汽輪機組故障診斷系統(tǒng)研究[D].上海交通大學，2009.

作者簡介

趙彪(1987.01-)，男，漢，陜西禮泉，本科，助理工程師，研究方向：1000MW、300MW燃煤發(fā)電機組集控運行。

馬明（1984.10-），男，漢，山西侯馬人，助理工程師，研究方向：1000MW、300MW燃煤發(fā)電機組集控運行。