1000MW汽輪機(jī)軸封故障分析與改進(jìn)

李儒樂

摘 要：本文以1000MW汽輪機(jī)軸封為例，對其出現(xiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)分析，并針對存在的問題及時(shí)提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，保障汽輪機(jī)軸封能夠更好的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：1000MW汽輪機(jī)；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(jī)軸封介紹

汽輪機(jī)的軸封可將其稱之為軸端汽封，其最主要的作用表現(xiàn)為以下兩方面，分別為：（1）對大氣中的空氣進(jìn)行預(yù)防，防止其進(jìn)入到低壓缸，并經(jīng)由其軸封端隨之進(jìn)入到軸端，最后深入到低壓排汽缸內(nèi)，使得凝汽器中的真空因此下降，從而致使循環(huán)熱效率下降，使得真空泵的功耗因此迅速上升，與此同時(shí)，因低壓缸排汽壓力迅速上升，其會導(dǎo)致低壓葉片的負(fù)荷因此加重，低壓缸迅速振動，致使機(jī)組的運(yùn)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(jīng)由軸端迅速釋放到大氣中去，從而致使汽輪機(jī)油給周圍的環(huán)境和進(jìn)水造成污染。

1.1 汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)

汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)還可將其細(xì)分為兩個(gè)部分，分別為軸封回汽系統(tǒng)和汽輪機(jī)軸端密封系統(tǒng)。我公司所采用的1000MW汽輪機(jī)，其軸封系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，將其設(shè)計(jì)為正常運(yùn)行時(shí)的汽輪機(jī)軸封，其主要通過自密封方式來實(shí)現(xiàn)供汽，簡單來說，高中壓缸軸端會對壓力蒸汽進(jìn)行迅速釋放，并以此實(shí)現(xiàn)快速減溫處理，同時(shí)為低壓缸的軸端實(shí)施密封[2]。軸封回汽系統(tǒng)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(shí)施回收，并經(jīng)過軸封加熱器收集處理之后，使得蒸汽快速凝結(jié)成水，并將其迅速回收到凝汽器中，在進(jìn)行回汽的過程中，不凝結(jié)氣體會經(jīng)過軸加風(fēng)機(jī)排放到大氣中去，維持軸封系統(tǒng)的負(fù)壓，也更好的保證了汽輪機(jī)軸端不會出現(xiàn)蒸汽泄漏。

1.2 汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)主要設(shè)備的作用

軸封加熱器主要是通過對軸封回汽熱量進(jìn)行合理利用，并能夠?qū)崿F(xiàn)對凝結(jié)水的加熱，從而促使凝結(jié)水的溫度升高，對汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行提升，同時(shí)還能夠?qū)⑤S封回汽中的蒸汽凝結(jié)成水，做到回收工質(zhì)并排放回凝汽器。軸加風(fēng)機(jī)主要是將軸封加熱器中不凝結(jié)的氣體來實(shí)現(xiàn)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(fù)壓，確保蒸汽不會出現(xiàn)泄漏問題。

2 設(shè)備概況

某公司所采用的汽輪機(jī)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(jī)。制造廠家為哈爾濱汽輪機(jī)廠，型號：N1030-25/600/600。鍋爐型式為變壓直流爐、超超臨界參數(shù)、一次再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)以及全鋼架構(gòu)。制造廠家為東方鍋爐，型號為：DG3000/26.15-II1；發(fā)電機(jī)為三相交流隱極式同步發(fā)電機(jī)，制造廠為哈爾濱電機(jī)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(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、定子鐵芯、引線氫氣軸向冷卻。

3 汽輪機(jī)出現(xiàn)的問題

2016年3月2日14：20，2號機(jī)組停止運(yùn)行進(jìn)行檢修，到4月11日2號機(jī)組完成檢修之后重新啟動運(yùn)行，在啟動過程中，發(fā)現(xiàn)A低壓缸后軸封部位出現(xiàn)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(shí)伴隨著運(yùn)行的推移，軸瓦振動的頻率隨之增大。4月11日13：10發(fā)生了機(jī)組軸瓦振動過大而跳機(jī)的情況。

4 問題原因分析

結(jié)合可能導(dǎo)致軸封系統(tǒng)出現(xiàn)漏汽的原因進(jìn)行探討，分別存在以下幾種情況：

（1）在進(jìn)行停機(jī)檢修期間，對小機(jī)的軸封進(jìn)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(tǒng)出現(xiàn)出力不足；

（5）軸封供汽壓力明顯較高。

5 問題查找

結(jié)合上述可能引起軸封漏汽的主要原因?qū)ζ溥M(jìn)行排查。

（1）我公司所運(yùn)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(jī)組在運(yùn)行期間，出現(xiàn)了軸封汽蒸帶水的情況，引起這種情況的主要原因是小機(jī)軸封供汽管在主機(jī)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(jìn)行減溫的過程中，無法實(shí)現(xiàn)對軸封母管蒸汽的霧化，從而導(dǎo)致蒸汽中帶水現(xiàn)象。為此，本次在對2號機(jī)組進(jìn)行檢修時(shí)，對小機(jī)軸封所供應(yīng)的汽管中的主機(jī)軸封供汽母管上的接口部位進(jìn)行了一定的后移處理，接口向后移動了10m，通過這種方式，實(shí)現(xiàn)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(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)小機(jī)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(jī)組實(shí)施運(yùn)行期間，其A低壓缸后軸封部位經(jīng)常出現(xiàn)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(jī)軸封經(jīng)過改造處理之后所導(dǎo)致的，為此，在后期的處理中，將小機(jī)軸封系統(tǒng)進(jìn)行了重新調(diào)整，使其恢復(fù)到了原本的位置。

（3）與運(yùn)行人員進(jìn)行聯(lián)系，對軸封供汽壓力進(jìn)行調(diào)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(diào)節(jié)閥的自動方式投入之后，將軸封溢流調(diào)節(jié)閥門調(diào)整為自動狀態(tài)，并對閥門動作的正常情況進(jìn)行確認(rèn)。

（4）針對可能導(dǎo)致低壓缸軸封回汽管道出現(xiàn)積水問題的原因進(jìn)行分析后，根據(jù)維護(hù)人員進(jìn)行的匯報(bào)，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(fā)生泄漏的具體原因是2號機(jī)組的6號軸封回汽疏水管道出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的堵塞情況。

（5）針對軸加風(fēng)機(jī)出力不均勻的情況，其會致使軸封加熱器中無法對不凝結(jié)的氣體進(jìn)行排放，同時(shí)也還可能致使汽輪機(jī)軸端蒸汽出現(xiàn)非常明顯的泄露問題[3]。對于可能因軸加風(fēng)機(jī)引起該問題的原因分析，與維護(hù)以及運(yùn)行人員進(jìn)行聯(lián)系，并對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的檢查，針對軸加風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、進(jìn)出口門以及漏風(fēng)等問題進(jìn)行檢查處理。經(jīng)過多方面的測試和檢查得出，確認(rèn)軸加風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

6 總結(jié)分析

結(jié)合上述可能導(dǎo)致軸封漏汽的各方面問題進(jìn)行匯總和排查，最終對導(dǎo)致此次軸封漏汽的原因進(jìn)行了查明，主要是2號機(jī)組A低壓缸軸封回汽管道疏水管道出現(xiàn)較為嚴(yán)重堵塞的現(xiàn)象所致，堵塞使得大量積水匯聚在軸封回汽管中無法及時(shí)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(dá)3米的管道內(nèi)均蓄滿了水，形成了一個(gè)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(tǒng)無法正常運(yùn)行，從而導(dǎo)致蒸汽出現(xiàn)外漏現(xiàn)象。

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

7 改進(jìn)方案

（1）對汽輪機(jī)所有的管道可能出現(xiàn)積水的管道進(jìn)行排查，及時(shí)對疏水管堵塞問題進(jìn)行改善，加強(qiáng)正常運(yùn)行時(shí)對設(shè)備的檢查，定時(shí)對軸封系統(tǒng)的閥門進(jìn)行校驗(yàn)，保證閥門的自動邏輯和調(diào)整良好。正常運(yùn)行時(shí)，保證高低壓段軸封溫度正常，避免出現(xiàn)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(guī)格進(jìn)行改變，并為其配置一個(gè)專門用于排污的排污門，以便能夠?qū)κ杷苁欠裼卸氯F(xiàn)象進(jìn)行處理，從而更好的實(shí)現(xiàn)對雜物的有效排除。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊彪，楊博.1000MW燃煤機(jī)組引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)真空偏低原因分析及改進(jìn)[J].發(fā)電設(shè)備，2017（02）：127-131，136.

[2]薛江濤，張耀華，馬運(yùn)翔等.1000MW二次再熱汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)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(jī)液壓盤車故障分析及處理[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（28）：69-72.