汽輪機(jī)軸封漏汽的排查與治理

樊士杰

（天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司，山西長治 047507）

0 引言

天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司一臺熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，型號CC25-10.0/4.02/0.7，為沖動(dòng)、雙缸、雙抽型式。該機(jī)組共19 級，前4 級安裝在高壓缸內(nèi)，后15 級安裝在低壓缸內(nèi)。機(jī)組共設(shè)有6 段抽汽，分別從4、5、8、10、13、15 級后抽出，相對應(yīng)為1、2、3、4、5、6 段抽汽。其中1 段抽汽為4.02 MPa 的中壓蒸汽并入全公司中壓蒸汽管網(wǎng)，4 段抽汽為0.7 MPa 的低壓蒸汽并入全公司低壓蒸汽管網(wǎng)。除1、4 段為可調(diào)整式抽汽外，其余的2、3、5、6段抽汽都參與給水回?zé)嵫h(huán)。2 段抽汽去2#高壓加熱器，3 段抽汽去1#高壓加熱器，5 段抽汽去2#低壓加熱器，6 段抽汽去1#低壓加熱器。6 段抽汽以外的做完功的蒸汽到凝汽器冷凝，凝汽器為雙路表面回?zé)犭p道制，冷卻面積2000 m2，循環(huán)冷卻水量5400 t/h，冷卻水為密閉式循環(huán)系統(tǒng)。汽輪機(jī)流程示意見圖1。

圖1 汽輪機(jī)流程示意

1 問題

該機(jī)組自投產(chǎn)以來，高壓缸前軸封漏汽比較嚴(yán)重，一度導(dǎo)致汽輪機(jī)潤滑油中含水量高（表1），同時(shí)導(dǎo)致導(dǎo)致高壓缸脹差ZI16204、低壓缸脹差ZI16205 偏離設(shè)計(jì)范圍。

表1 汽輪機(jī)潤滑油分析報(bào)告

高壓缸脹差ZI16204 設(shè)計(jì)控制范圍為-1.5～+2.5 mm，低壓缸脹差ZI16205 為-2.5～+4.0 mm。從圖2 可以看出，ZI16204 為2.7 mm，超出設(shè)計(jì)范圍，ZI16205 為4.0 mm，靠近設(shè)計(jì)上限。

圖2 汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)

2 原因分析

汽輪機(jī)高壓缸前端汽封共有15 圈，采用梳齒迷宮密封（圖3）。軸封漏汽有3 處可去：①壓力比較高的2 段抽汽；②除氧器；③6 段抽汽。在前汽封的尾部有軸封供汽和軸封抽汽（圖4）。

圖3 汽輪機(jī)高壓缸前端汽封

圖4 汽輪機(jī)高壓缸前端軸封漏氣去向

（1）由于軸封供汽及軸封抽汽的4 個(gè)DN40 管線靠近缸體部分是法蘭連接，因此最有可能泄漏的位置是法蘭面。

（2）排除法蘭面泄漏，則是軸端汽封效果不好[1]。

3 解決措施

（1）軸封供汽及軸封抽汽。更換密封墊和緊固法蘭面螺栓，軸封漏汽問題沒有得到解決。

（2）軸端密封。從高壓缸向外共有15 圈梳齒迷宮密封，每一圈凹下部分又分別對應(yīng)5 個(gè)軸端凸起部分，見圖5、圖6。

從圖5、圖6 可以看出，高壓缸的軸封漏汽逐級經(jīng)過梳齒迷宮密封向外衰減，如果梳齒迷宮密封攔截效率不高，也會導(dǎo)致軸封漏汽增大。為此，根據(jù)汽輪機(jī)的軸端汽封發(fā)展情況，先后更換了蜂窩密封（圖7）、側(cè)齒密封（圖8）[2]。兩次汽封型式的更換，在一定程度上減少了軸封漏汽，但沒有從根本上解決問題。

圖5 高壓缸前段梳齒密封示意

圖6 高壓缸前段梳齒密封實(shí)物

圖7 蜂窩密封

圖8 側(cè)齒密封

（3）軸封抽汽量不夠。從法蘭面和軸端汽封中沒有找到問題的根本原因，將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向軸封抽汽器，因?yàn)闄C(jī)組運(yùn)行中軸封抽汽器負(fù)壓略低、溫度較高，加裝一個(gè)并列式抽汽器，問題依然存在。

在采取以上3 項(xiàng)措施后，問題雖然有所緩解，但是仍然沒有根本解決。要想解決問題，只能進(jìn)行全面排查。在年度大修中，將機(jī)組所有管道的保溫全部拆除，使管道裸露出來，凡是能進(jìn)人的地方全部進(jìn)行徹底檢查，進(jìn)不去人的地方，采取技術(shù)措施進(jìn)行排查。通過全面排查，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異?，F(xiàn)象，在高壓缸上方從上向下看，沿漏汽方向由里向外排列管口為第一排1 個(gè)管口、第二排1 個(gè)管口、第三排2 個(gè)管口，而從高壓缸下方從下向上看，沿漏汽方向由里向外排列管口為第一排1 個(gè)管口、第二排2 個(gè)管口、第三排1 個(gè)管口（圖9）。

圖9 高壓缸前軸封漏氣管口上下觀察不同之處

再從下方核對各個(gè)管口去向，沿漏汽方向從缸里向外為第一排一個(gè)管口為去2 段抽汽，第二排并列的兩個(gè)管口去除氧器，第三排的一個(gè)管口去6 段抽汽，這樣的排列符合軸封漏汽從高到低去不同壓力等級的原則。但是從上面看和從下面看第二排與第三排管口排列不一致，查閱圖紙和現(xiàn)場實(shí)際情況比較，可以確定在缸體鑄造管口時(shí)有交叉現(xiàn)象，通過現(xiàn)場核對，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)管口向前傾斜，并不是垂直管口（圖10）。

圖10 傾斜管口

據(jù)此推斷，在機(jī)組安裝時(shí)，從下面焊接管也是按照由高到低（按漏汽方向）的原則進(jìn)行焊接，但沒有考慮到第二個(gè)管口在缸體內(nèi)不是垂直向下而是斜向后方（按漏汽方向），本來是從上往下時(shí)第二排，結(jié)果到了缸體下方成了第三排。

問題的原因很簡單，但布置隱蔽、不易發(fā)現(xiàn)。由于管子接反，導(dǎo)致應(yīng)去除氧器的漏汽去了6 段抽汽，增加了6 段抽汽負(fù)荷，應(yīng)去6 段抽汽的漏汽去了除氧器。由于除氧器的壓力高于6 段抽汽壓力，因此高壓缸后、低壓缸前去除氧器的漏汽從高壓缸前漏出，造成高壓缸前軸封漏汽，見圖11。經(jīng)過現(xiàn)場察看位置，將3 根管子接到對應(yīng)壓力的去向，見圖12。

圖11 高壓缸前第二個(gè)管口去向錯(cuò)誤

圖12 高壓缸前第二個(gè)管口去向正確

4 效果檢驗(yàn)

糾正管子安裝錯(cuò)誤后，汽輪機(jī)重新啟動(dòng)投入運(yùn)行，運(yùn)行數(shù)據(jù)對比結(jié)果如下：

（1）汽輪機(jī)潤滑油中沒有檢測到水分（表2）。

表2 改進(jìn)后汽輪機(jī)潤滑油分析報(bào)告

（2）高壓缸脹差、低壓缸脹差回至設(shè)計(jì)值范圍（圖13），ZI16204 為0.87 mm，ZI16205 為1.86 mm。

圖13 改進(jìn)后汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)

（3）改進(jìn)前為了抑制軸封漏汽，軸封供汽壓力一直調(diào)整在340 kPa 左右，糾正管子安裝錯(cuò)誤后，軸封供汽回至設(shè)計(jì)值范圍120 kPa 左右。

（4）軸封抽汽器入口真空上升，抽汽溫度大幅下降。

（5）高壓缸前段漏汽徹底消除，消除了故障隱患，同時(shí)長期運(yùn)行的濾油機(jī)停止運(yùn)行。

5 結(jié)論與建議

在治理汽輪機(jī)軸封漏汽的過程中，盡管開始時(shí)沒有定對方向，導(dǎo)致走了一些彎路，但通過不懈努力，最終解決了問題。問題也可能僅僅是安裝失誤造成的，但希望通過機(jī)組查找和解決問題的思路能給該類問題的解決提供借鑒。