電廠汽輪機軸封系統(tǒng)

1、一、汽封概念在汽輪機穿出汽缸的地方 , 動靜部分之間的間隙設置軸封 , 以減少蒸汽泄漏 , 也稱汽缸端部汽封。軸封一般分若干段 , 每段內有多道汽封圈 , 各段間有個蒸汽腔室 , 通過管道將漏到腔室中的蒸汽疏走或向腔室中送汽。汽輪機軸封種類有傳統(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)主要是向主汽輪機和給水泵汽輪機的軸封提供密封蒸汽,收集汽封和汽閥門桿軸封腔的漏汽,防止漏汽溢流至大氣。 汽輪機盤車運行后才能啟動汽封系統(tǒng),否則將引起轉子彎曲。軸封蒸汽壓力高

2、于大氣壓的設正壓軸封,低于大氣壓的設負壓軸封,正壓軸封防止蒸汽外漏 , 回收工質與熱量 , 保證機組安全經濟運行 , 負壓軸封防止空氣漏入汽缸 , 降低機組排汽真空 , 增加抽氣器負荷 , 降低機組效率。軸封蒸汽的泄漏量直接影響汽輪機的效率 , 但汽封間隙也不可能無窮小 , 我國早期某 600 MW機組曾因汽封間隙過小 , 轉子與汽封發(fā)生動靜摩擦 , 引起機組投運初期及投運后多次碰摩振動。 汽輪機軸封設計時 , 應考慮合理的汽封長度和間隙 , 汽輪機安裝或大修時 , 也應考慮新機組制造應力釋放 , 運轉時汽封間隙會變化的因素 , 應按汽機廠設計值安裝軸封間隙。二、汽封系統(tǒng)分類汽封系統(tǒng)主要有兩大

3、類: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等級的汽輪機組多數采用自密封系統(tǒng), 100 MW以下等級的汽輪機組有的采用000 MW外部供汽的汽封系統(tǒng) , 也有的采用自密封系統(tǒng), 當高壓端軸封漏汽量能滿足低壓端軸封供汽時 , 可做到自密封。 自密封汽封系統(tǒng)工作原理 :機組正常運行時 , 低壓 ( 缸 ) 軸封由高中壓 ( 缸 ) 第二段軸封漏出的蒸汽供給, 達到自密封 ,多余的蒸汽溢流至凝汽器或低壓加熱器。 大中型汽輪機組典型的自密封汽封系統(tǒng), 由軸封冷卻器、 兩臺互為備用的風機、汽封蒸汽供汽站、減溫器、 Y 型蒸汽過濾器及管道組成。自密封汽封系統(tǒng)運行經濟安全可靠 , 工況適應

4、性較好。 小型機組汽封系統(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 , 還有的采用軸封風機。外部供汽汽封系統(tǒng)熱耗較大,但管路簡單 , 以小型汽輪機為主的生物質發(fā)電廠仍有采用。小型背壓式汽輪機的汽封系統(tǒng), 無外部供汽汽源。三、實例分析下面結合工程實例,對不同等級和不同機型的汽封系統(tǒng)進行分析。圖1為欽州燃煤電廠一期工程汽封系統(tǒng)圖。欽州燃煤電廠、號機組均采用東方汽輪機廠N600- 24. 2/1 2566/ 566型凝汽式汽輪機,兩臺機組于年 月、1 1月相續(xù)并網發(fā)電。自密封汽2007 7封系統(tǒng)的三個汽封蒸汽供汽站分別來

5、自主蒸汽、輔助蒸汽和低溫再熱蒸汽。機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;機組沖轉到低負荷階段 , 由輔助蒸汽和低溫再熱蒸汽聯合供汽, 維持供汽母管壓力維持在約0. 122 MPa;機組在 25% 60%負荷時 ,由主蒸汽和低溫再熱蒸汽聯合供汽 ,維持供汽母管壓力約在0. 123 0. 127 MPa; 負荷增加至大約 60%時 , 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到平衡 , 形成自密封狀態(tài) ; 當汽封供汽母管壓力升至 0. 129 MPa時, 溢流閥自動打開 , 多余蒸汽溢流去 8 號低壓加熱器 , 當 8 號低加因滿水、抽汽

6、管溫度超高或其他原因停運時 , 蒸汽溢流去凝汽器 , 低負荷下 , 汽封排汽溫度超過低加允許值時 , 也溢流去凝汽器。考慮轉子的材料承溫能力及壽命 , 冷態(tài)啟動時防止轉子反復受大溫差引起熱疲勞裂紋 , 供汽溫度應控制在 150260, 熱態(tài)啟動時轉子溫度較高 ,為了防止軸端冷卻 , 出現較大負脹差 , 供汽溫度要高一些 , 一般在 208 375, 極熱態(tài)啟動時 , 可采用主汽供汽。 若輔汽溫度超汽機廠的汽封供汽允許值 , 設計時應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 , 供汽站及溢流站調門采用氣動執(zhí)行機構 , 隔斷門采用電動執(zhí)行機構 , 并納入自動化控制系統(tǒng)

7、。運行中 ,各供汽站調閥前的電動隔斷門處于開啟狀態(tài),供汽管道處于熱備用狀態(tài),因此, 供汽站設有帶節(jié)流孔板的小管徑旁路。 若供汽管道壓力太低 , 必要時開供汽站旁通門, 壓力太高 , 必要時開溢流站旁通門。 甩負荷時 , 溢流調閥關閉 , 由輔汽站供汽 , 汽機廠要求凝汽器沒獲零真空前 , 不得停運汽封系統(tǒng) , 以免冷空氣從軸封端吸入熱汽缸及轉子 , 如果短時間停機 , 可不破壞凝汽器真空 , 但需保持盤車和汽封系統(tǒng)運作。供汽母管設安全閥和報警裝置,以防調門失靈,引起供汽母管超壓。漏汽母管95 kPa的微負壓由軸封冷卻器維持,為了保證排汽順暢, 風機必須布置于封冷卻器上方,并可遙控操作。如果供汽

8、母管壓力過高,或漏汽母管真空度不夠,蒸汽會噴射入油環(huán),使?jié)櫥桶樗榛?。當?汽封間隙過大也可能引起油進水。軸封各汽源及支管母管,包括低壓軸封均需要設溫度測點。低壓缸轉子溫度低于高中壓缸轉子 , 所以引向低壓汽封的供汽母管上設噴水減溫器,將汽溫降到 160 210,低壓汽封供汽管由凝汽器喉部內部穿過, 得到低壓缸排汽及喉部噴水的冷卻,經內置汽水分離器,最終送入低壓缸軸封的汽溫不超過。噴水減溫器噴水點后應設計5 m150以上的直管段 ,使噴水充分霧化,疏水點應設在噴水后2.5m 處,噴水部位與低壓缸軸封間宜設計 1315 m的管道 ,防止噴水進入軸封 , 使轉子軸頸受到嚴重激冷。合山電廠改擴建機

9、組工程,采用北京汽輪電機廠N330- 17. 75/ 540/ 540型機2330 MW組, 汽封供汽母管噴水減溫器后設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擴容器,能夠較好地進行汽水分離。 欽州電廠一期,主汽高壓調節(jié)閥、 中壓聯合汽閥、閥和VV通風閥一BDV段門桿漏汽接入汽封供汽母管,高壓調節(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。 不同機型的主汽高壓調節(jié)閥的門桿漏汽去處不同,主要根據門桿漏汽壓力選擇,如來賓電廠二期亞臨界機組,主汽高壓調節(jié)閥的二段門桿漏300 MW汽去低溫再熱蒸汽管道 , 一段門桿漏

10、汽接入軸封冷卻器,廣東國華惠州大亞灣熱電一期300 MW亞臨界機組 , 主汽高壓調節(jié)閥的二段門桿漏汽去三段抽汽管道。設計時應嚴格按照汽輪機廠要求 , 選擇壓力稍微低的能夠讓門桿漏汽進入的管道。給水泵汽輪機要求的汽封供汽溫度較低,由減溫器后引出供汽管路。若給水泵汽輪機要求的汽封供汽壓力、溫度與主汽輪機的低壓汽封母管參數不同,引出的供汽支管應另外設調節(jié)閥或減溫器 ,不提倡設節(jié)流孔板 ,其前后壓差是不穩(wěn)定的, 不能靈活地調節(jié)汽壓。合肥二電廠機組給水泵汽輪機,要求的汽封供汽壓力較低,由主汽輪機汽350 MW封引來的較高壓力的蒸汽只經過一道節(jié)流孔板便接入軸封, 而實際上供汽壓力并沒有減低到要求值 ,高壓

11、的蒸汽沿轉子軸向穿透油封擋進入前后軸承座中, 污染潤滑油。來賓電廠二期 , 試運行時也曾有潤滑油進水的事例, 因為管道的布置沒能做到十分順暢,去高中壓缸軸封的供汽支管有 1 個下凹段 ,去低壓缸兩側軸封的供汽支管又有下凹段,低壓缸兩側軸封漏汽支管仍然有下凹段 ,監(jiān)理及調試單位對我院設計的汽封管道提出質疑 , 要求核算汽封系統(tǒng)的壓力 , 最后經檢查 ,發(fā)現發(fā)電機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水。 雖然此次油進水主要原因不是汽封系統(tǒng)的問題,但也給我們拉響了警鐘,汽封系統(tǒng)的供汽漏汽母管、各級供汽漏汽支管的布置應免出現袋形管段。圖1: 欽州燃煤電廠一期工程汽封系統(tǒng)圖四、汽封系統(tǒng)設計要點小結(1) 汽封蒸汽管道布置坡度很大 , 在 PDMS中應按放坡后的安裝態(tài)建模 , 才能夠真正的檢查避免碰撞。(2) 盡量避免管道出現袋形布置 , 管道疏水坡向汽源 , 低位點及死端必需設疏水點。 供汽管道減溫器下游設疏水罐。(3) 汽封系統(tǒng)疏水獨占一根疏水集管。(4) Y 型蒸汽過濾器的正確安裝方式。(5) 給水泵汽輪機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) 注意轉子材料的溫度承受能力 , 正常運行時低壓軸封及給水泵汽輪機軸封的供汽參數匹配 , 冷