1000MW二次再熱汽輪機軸封冒汽原因淺析

侯江敏++++劉廣++++張?zhí)m慶++++高偉

摘 要：軸封冒汽量大影響機組經(jīng)濟性，并且蒸汽容易竄入潤滑油系統(tǒng)引起油質(zhì)惡化，威脅機組安全運行。華能萊蕪發(fā)電有限公司1000MW超超臨界二次再熱汽輪機投產(chǎn)以來，超高壓缸、高壓缸兩端軸封先后出現(xiàn)冒汽現(xiàn)象。通過檢查、分析軸封系統(tǒng)存在的問題，制訂排查及處理方案，消除軸封冒汽現(xiàn)象，提高了機組經(jīng)濟性、安全性。

關(guān)鍵詞：1000MW；超超臨界；二次再熱汽輪機；軸封；冒汽

一、概況

華能萊蕪發(fā)電有限公司6號汽輪機是上海汽輪機有限公司引進(jìn)德國西門子技術(shù)生產(chǎn)的超超臨界、二次中間再熱、五缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，型號為N1000-31/600/620/620。汽輪機的整個通流部分由五個汽缸組成，即一個超高壓缸、一個雙流高壓缸、一個雙流中壓缸和兩個雙流低壓缸。

6號汽輪機于2015年12月份投產(chǎn)，試運期間及機組投產(chǎn)以來，超高壓缸、高壓缸兩端軸封多次發(fā)生漏汽現(xiàn)象，調(diào)整軸封母管壓力至微負(fù)壓仍然大量冒汽（設(shè)計軸封壓力為3.5 kPa）。我們對可能導(dǎo)致漏汽的因素進(jìn)行了分析排查，確定軸封漏汽的原因后對軸封系統(tǒng)進(jìn)行整改優(yōu)化，消除了軸封冒汽現(xiàn)象。

二、軸封系統(tǒng)布置情況

超高壓缸軸封一段漏汽引至高壓缸排汽口，超高壓缸軸封二段漏汽引至中壓缸排汽口，超高壓缸軸封三段漏汽供低壓缸自密封用汽，超高壓缸四段漏汽引至軸封加熱器；高壓缸軸封一段漏汽至中壓缸排汽口，高壓缸軸封二段漏汽供低壓缸自密封用汽，高壓缸軸封三段漏汽引至軸封加熱器；中壓缸軸封一段漏汽供低壓缸自密封用汽，中壓缸軸封二段漏汽引至軸封加熱器；低壓缸軸封用汽來自超高、高、中壓缸軸封漏汽，末端軸封漏汽引至軸封加熱器。

三、超高壓缸、高壓缸兩端軸封冒汽原因分析

超高壓缸軸封二段漏汽引至中壓缸排汽管道流量孔板孔徑為∮60mm，設(shè)計前后壓差為5.4kPa，超高壓缸、高壓缸軸封漏汽引至中壓缸排汽母管流量孔板孔徑為∮80mm，設(shè)計前后壓差為4.2kpa。施工過程中，電建單位將兩個流量孔板位置裝反，造成母管流量孔板實際前后壓差達(dá)到240kPa，超高壓缸軸封二段、高壓缸軸封一段漏汽至中排阻力明顯增大，軸封漏汽至中排不通暢。超高壓缸軸封二段、高壓缸軸封一段腔室蒸汽壓力升高，并逐級竄至下一個腔室，超高壓缸、高壓缸兩端軸封最外一個腔室蒸汽壓力升高，部分軸封漏汽因無法完全回收至軸封加熱器，自超高壓缸、高壓缸兩端軸封冒出來。

1、軸封壓力測量儀表管安裝布置不合理，造成軸封壓力測點遠(yuǎn)低于實際軸封壓力，各汽缸兩端均有不同程度的冒汽現(xiàn)象。由圖1、圖2可以看出：現(xiàn)場軸封壓力測量儀表管管徑為∮10mm，長度將近5米，而且該儀表管串聯(lián)兩只針型閥，節(jié)流效果明顯，因此，儀表管中極易發(fā)生積水現(xiàn)象。

因水的比重遠(yuǎn)超過蒸汽的比重，當(dāng)豎直的壓力表管中存在水柱時，實際軸封壓力需要維持水柱高度和廠家要求的軸封壓力（3.5kPa）。p=3.5（kPa）+h/10

p-實際軸封壓力（kPa）

h-水柱高度（cm）

通過查閱上海汽輪機廠提供的熱平衡圖以及性能考核試驗期間

測量的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同的工況下，高壓缸軸封一段漏汽至中壓缸排汽壓力與中壓缸排汽壓力非常接近。而且高壓缸軸封一段漏汽至中壓缸排汽管道長度接近15米，沿途有4個彎頭，在該壓差條件下，高壓缸軸封一段漏汽很難克服管道阻力順利排汽至中壓缸排汽管道。這造成高壓缸軸封一段腔室蒸汽竄至下一個腔室，引起軸封最外一個腔室蒸汽壓力升高，部分軸封漏汽因無法完全回收至軸封加熱器，自高壓缸兩端軸封冒出來。

3、排查軸封系統(tǒng)供漏汽管道上低點疏水，防止因軸封管道積水產(chǎn)生“水塞”造成超高、高、中壓缸回汽不暢。未發(fā)現(xiàn)軸封系統(tǒng)供漏汽管道存在積水現(xiàn)象。

4、檢查各軸封漏汽至軸封加熱器的蝶閥，確認(rèn)在全開位置，無回汽不暢現(xiàn)象。

四、改造情況

1、利用停機檢修機會將裝反的流量孔板重新安裝后，超高壓缸前軸封冒汽現(xiàn)象得到徹底消除。機組性能考核試驗完成后，拆除這兩個流量孔板，降低超高壓缸、高壓缸軸封漏汽至中壓缸排汽阻力。2、按照上海汽輪機廠要求重新改造軸封壓力儀表管，防止儀表管積水，確保軸封壓力變送器能夠真實反映軸封母管壓力情況。

將高壓缸調(diào)端和電端的軸封漏汽母管合并后單獨接至軸封冷卻器蒸汽入口管，該管路上不再配置蝶閥，合并后管路按Φ273X9，材質(zhì)采用12Cr1MoVG。在高壓缸調(diào)端和電端軸封的供汽支管（管徑DN200）上設(shè)置旁路，合并后通過調(diào)節(jié)閥接至凝汽器。在合并后管道上設(shè)置壓力變送器。正常運行時通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至軸端不發(fā)生冒汽現(xiàn)象。

五、結(jié)語

通過上述改造后，汽輪機軸封冒汽現(xiàn)象基本得到改善，保證了機組的安全經(jīng)濟運行。