汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的幾種水封

汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的幾種水封黎旭【摘要】汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)中有時(shí)要用到U型水封管，這種疏水方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)和電氣元件，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便.根據(jù)使用場(chǎng)合不同，需要選擇不同種類的U型水封管，并根據(jù)使用條件對(duì)水封管的直徑和長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其疏水通暢、不漏氣.【期刊名稱】《冶金動(dòng)力》【年(卷)，期】2019(000)002【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P50-52)【關(guān)鍵詞】水封;疏水;汽輪機(jī)【作者】黎旭【作者單位】杭州中能汽輪動(dòng)力有限公司，浙江杭州310018【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TK26引言汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)是將汽輪機(jī)本體、輔機(jī)和管道中的凝結(jié)水通過(guò)疏水管導(dǎo)出，以防止積水沖擊造成汽輪機(jī)葉片損傷、大軸彎曲、管道振動(dòng)等事故［1］。當(dāng)疏水點(diǎn)和疏水收集處之間的壓力差小于1.5MPa時(shí)，通常采用U型水封管疏水，當(dāng)壓差大于1.5MPa時(shí)，由于需要的水封管過(guò)長(zhǎng)，通常不采用U型水封管疏水，而采用其他的疏水方式疏水。汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)中可以采用U型水封管疏水的位置包括：軸封抽汽（加熱）器、低壓加熱器、兩級(jí)射汽抽氣器、均壓箱及運(yùn)行壓力低于0.5MPa（表壓）的管道低點(diǎn)。1U型水封管原理和種類U型水封管是利用一定高度的靜水壓力來(lái)抵抗U型管兩邊的氣體壓差，防止高壓側(cè)的氣體漏到低壓側(cè)，如圖1所示。U型水封管分為單級(jí)水封（見(jiàn)圖2）和多級(jí)水封（見(jiàn)圖3）兩種。單級(jí)水封的疏水點(diǎn)與疏水收集處之間的壓差P0-P=pgh,p是水封管中液體的密度。對(duì)于汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)，水封管中的液體是水，每1米的水柱高度大概可以產(chǎn)生0.1MPa的壓差。因?yàn)槠啓C(jī)廠房空間限制，單級(jí)水封一般不超過(guò)5m，即水封壓差不超過(guò)0.5MPa。當(dāng)水封壓差過(guò)大時(shí)，可以將多個(gè)單級(jí)水封串聯(lián)，形成多級(jí)水封。多級(jí)水封的疏水點(diǎn)與疏水收集處之間的壓差P0-P=（P0-P1）+（P1-P2）+（P2-P）=pg（h1+h2+h3）。圖1U型水封管圖2單級(jí)水封圖3多級(jí)水封2U型管水封的特點(diǎn)U型水封管這種疏水方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)和電氣元件，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便；缺點(diǎn)是水封壓差不大，一般不超過(guò)1.5MPa，停機(jī)后水封管內(nèi)殘留積水，容易造成水封管銹蝕，影響凝結(jié)水水質(zhì)。水封管的管徑和長(zhǎng)度要根據(jù)使用條件進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，否則可能會(huì)出現(xiàn)疏水不暢或破封，影響機(jī)組運(yùn)行，甚至發(fā)生事故。3U型管水封的使用3.1軸封抽氣（加熱）器軸封抽氣（加熱）器是將汽輪機(jī)前后軸封的漏汽抽出后凝結(jié)回收，同時(shí)加熱給水，提高機(jī)組熱效率。軸封抽氣（加熱）器腔室內(nèi)的壓力比大氣壓略低，一般在-0.05~-0.1MPa，有時(shí)因?yàn)槌槠苈穳簱p較大，腔室內(nèi)的壓力也可能需要達(dá)到-0.2MPa才能將軸封漏汽順利抽出。凝汽器內(nèi)的壓力根據(jù)循環(huán)水溫和冷卻方式不同而不同，也會(huì)根據(jù)運(yùn)行工況的不同而發(fā)生變化。由于軸封抽氣（加熱）器的疏水壓差將近1MPa，所以選用多級(jí)水封。在設(shè)計(jì)多級(jí)水封的時(shí)候要根據(jù)軸封抽氣（加熱）器的疏水量和合適的疏水流速計(jì)算疏水管直徑，水封的進(jìn)水流速控制在0.1~0.5m/s，這樣既能保持較高的疏水量，又能維持水封的運(yùn)行穩(wěn)定性［2］;根據(jù)疏水壓差的變化范圍、沿程阻力、局部阻力，并考慮富裕量設(shè)計(jì)疏水管的長(zhǎng)度［3］。多級(jí)水封一般由設(shè)備廠整體供貨，并提供安裝說(shuō)明，用戶需嚴(yán)格按照安裝說(shuō)明中的標(biāo)高放置多級(jí)水封，并按說(shuō)明連接進(jìn)排疏水管路，否則多級(jí)水封的運(yùn)行壓差可能會(huì)偏離設(shè)計(jì)值，影響多級(jí)水封的運(yùn)行［4］。此外，多級(jí)水封還配有灌水口、溢水口、放水口、放氣口，供啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)對(duì)多級(jí)水封進(jìn)行操作。有的背壓式汽輪機(jī)的疏水收集裝置內(nèi)是常壓，或者沒(méi)有疏水收集裝置，直接排地溝。這時(shí)疏水的壓差不超過(guò)0.2MPa，并且疏水點(diǎn)的壓力小于疏水收集處的壓力，采用的單級(jí)水封如圖4所示。S型彎管可以在壓差波動(dòng)時(shí)起到緩沖作用，防止破封和虹吸。也可以采用如圖5所示的結(jié)構(gòu)。圖4軸封抽氣（加熱）器疏水排地溝圖5軸封抽氣（加熱）器疏水排地溝3.2低壓加熱器低壓加熱器是利用汽輪機(jī)汽缸中的低壓抽汽加熱給水，減少冷端損失，提高機(jī)組熱效率。加熱用的蒸汽在低壓加熱器中凝結(jié)后返回凝汽器回收，對(duì)于運(yùn)行壓力小于0.5MPa（表壓）的低壓加熱器，可以采用多級(jí)水封進(jìn)行疏水回收。其配置與軸封抽氣（加熱）器類似，低壓加熱器的運(yùn)行壓力波動(dòng)比軸封抽氣（加熱）器的大，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮這一點(diǎn)。3.3兩級(jí)射汽抽氣器兩級(jí)射汽抽氣器是一種抽真空設(shè)備，與射水抽氣器類似，工作介質(zhì)由水變?yōu)檎羝?。其特點(diǎn)是沒(méi)有電氣元件，節(jié)省安裝空間。兩級(jí)射汽抽氣的流程圖如圖6所示。圖6兩級(jí)射汽抽氣器凝汽器中的不凝結(jié)氣體和蒸汽混合物被第一級(jí)抽氣器抽出，一部分蒸汽在腔室1中凝結(jié)，其余的蒸汽和全部不凝結(jié)氣體被第二級(jí)抽氣器從腔室1中抽出，一部分蒸汽在腔室2中凝結(jié)，剩余的少量蒸汽和全部不凝結(jié)氣體從腔室2中排出。從上述過(guò)程中可知腔室2的壓力略高于大氣壓，腔室1的壓力低于大氣壓，實(shí)際上腔室1的壓力高于凝汽器的壓力，最高不超過(guò)-0.7MPa（表壓）。因而腔室1的疏水采用單級(jí)水封，腔室2的疏水采用多級(jí)水封。3.4均壓箱均壓箱是給冷凝式汽輪機(jī)的軸封供汽的裝置，其壓力穩(wěn)定在0.3MPa（表壓）左右。其疏水配置與軸封抽氣（加熱）器類似。3.5管道各管道或腔室的低點(diǎn)疏水與低壓加熱器的配置類似，疏水點(diǎn)的壓力波動(dòng)可能較大，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮這一點(diǎn)。4對(duì)比分析汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)中的幾種情況對(duì)比見(jiàn)表1。*背壓機(jī)的軸封抽汽（加熱）器疏水點(diǎn)壓力小于收集點(diǎn)壓力，在設(shè)置單級(jí)水封時(shí)，U型管兩側(cè)不能一樣高，出水側(cè)要比進(jìn)水側(cè)低2m，以保證負(fù)壓疏水，如圖4、圖5所示。兩級(jí)射汽抽氣器的一級(jí)腔室疏水點(diǎn)壓力高于收集點(diǎn)壓力，在設(shè)置單級(jí)水封時(shí)，U型管兩側(cè)可以一樣高，如圖6所示。如果背壓機(jī)的軸封抽汽（加熱）器疏水U型管兩側(cè)也設(shè)置一樣高，則無(wú)法疏水，造成軸封抽汽（加熱）器滿水，失去抽汽能力，進(jìn)而影響汽輪機(jī)運(yùn)行，這一點(diǎn)在使用時(shí)要特別注意。表1不同使用條件下的疏水疏水位置備注疏水點(diǎn)壓力/MPa收集點(diǎn)壓力/MPa疏水壓差/MPa水封類型軸封抽汽(加熱)器冷凝機(jī)-0.1真空0.9多級(jí)均壓箱背壓機(jī)二級(jí)腔室0.1大氣壓-0.1單級(jí)0.3真空1.3多級(jí)兩級(jí)射汽抽氣器一級(jí)腔室-0.7真空0.3單級(jí)1.1多級(jí)低加管道v0.5真空＜1.5多級(jí)5結(jié)語(yǔ)U型水封管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，針對(duì)不同的疏水壓差可以選擇單級(jí)水封或多級(jí)水封。在不同的場(chǎng)合使用時(shí)，要注意其運(yùn)行條件的變化，針對(duì)性設(shè)計(jì)，安裝時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)說(shuō)明執(zhí)行，以保證疏水效果。［參考文獻(xiàn)］【相關(guān)文獻(xiàn)】［1］ 于俊紅，陳世玉.汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)故障分析及處理［J］.電站系統(tǒng)工程,2013,29(4):56.［2］ 張艾萍，廖兵，付磊，等.多級(jí)水封進(jìn)口流速的fl