张伟雄

（陕西北元集团，陕西 榆林 719000）

汽轮机轴封系统对机组真空的影响及防范对策

张伟雄

（陕西北元集团，陕西 榆林 719000）

对在役高压机组真空严密性较差现象进行了实践调研分析，得出轴封系统泄漏是造成机组真空严密性较差的主要原因；同时对现场系统进行试验调整，得出了保障机组真空的运行调整方式，但为了确保润滑油水分在合格范围内，必须对轴端汽封改造为布兰登式可调汽封。调研结论为保障机组真空和防止润滑油水分超标的理论依据。

汽轮机；轴封供汽；真空

某机组汽轮机为C125－8．83/1．0型，高压双缸双排汽、冲动、单抽、直接空冷凝汽式汽轮机。发电机型号为QF-125-2。机组轴系由高压转子、低压转子和发电机转子组成，高压转子前后汽封由均压箱供汽，压力为39～49kPa，冷态供汽温度为250～300℃，热态供汽为380～400℃；低压转子前后汽封供汽由均压箱出汽侧继续减温后供给，供汽温度为140～170℃。机组轴封供回汽系统如图1所示。

图1 机组轴封供回汽图

四台机组于2016年11月4日先后进行真空严密性试验，试验时轴封供汽系统维持正常运行方式，均压箱压力在35kPa左右，温度400℃左右。试验真空下降分别是：860Pa/min、397Pa/min、535Pa/min、1830Pa/ min，远远大于规范要求的允许值100Pa/min以内。2017年3月份针对四台机组真空严密性较差的问题进行排查，并委托外委查漏单位进行真空系统泄漏检测，虽然找出不少泄漏点，但维持原系统运行方式时机组真空严密性试验还是不能达到标准要求的允许值100Pa/ min以内。

1 机组轴封系统及供回汽方式

这种型式的机组采用双路轴封供汽汽源，供汽汽源来自辅助蒸汽和新蒸汽，轴封供回汽原理如图1所示。

在机组正常运行时，系统对轴封供汽的温度有一定的要求，蒸汽要有一定的过热度，一般比饱和温度高10℃；轴封供汽母管压力为39～49kPa之间。在正常运行机组负荷达到90MW及以上时，轴封供汽母管处于热备用状态，机组轴封供回汽系统处于自密封方式运行；在启停机时，由于机组高压汽封蒸汽没有达到自密封的条件，因此需轴封供汽对汽轮机转子进行密封。机组对轴封供汽有一定要求，详见表1。（即在转子温度低于200℃时，轴封供汽的温度应在240～300℃之间；转子温度升至300℃以上时，轴封供汽温度应在280℃到320℃之间。）

表1

当轴封供汽温度或母管温度低于该要求时，轴封部件的热膨胀量小于转子的热膨胀量，有可能导致动静部分碰磨发生振动现象。

目前，自备火电机组运行周期较长，年运行小时达到8000多小时，为了确保机组安全稳定运行，机组大修时汽封间隙调整值均偏大，且大修后启动急于带负荷，汽封局部发生碰磨未进行重新调整，依靠动静长时间摩擦来消除间隙问题，因此导致汽封间隙普遍偏大，隔板汽封影响机组经济性，轴端汽封漏汽是影响机组真空下降的重要原因。

2 现场试验调整及分析

2017年3月24日至28日，公司先后五次对NO．3机组真空严密性进行试验，每次试验调整轴封供回汽参数，最终找出问题的根本原因是：低压缸前后汽封，轴封供、回汽疏水，轴加多级水封泄漏导致机组真空下降较快。

第一次试验，保持机组正常运行方式（均压箱疏水门、后汽封供汽疏水门、轴加供汽总门开启，均压箱压力为35kPa左右，轴加水位维持200mm左右运行）。机组真空下降情况见表2。

表2 （3月24日试验）

运行方式未进行调整，机组真空下降值：机组真空由72．74kPa下降至69．18kPa，每分钟下降712Pa。

第二次试验，关闭轴封系统疏水门，提高均压箱压力（关闭均压箱疏水门、后汽封供汽疏水门、轴加供汽疏水门，关小轴加供汽总门至30%，提高均压箱压力至60kPa，轴加水位为250mm左右运行）。机组真空下降情况见表3。

表3 （3月24日试验）

关闭疏水门，提高均压箱压力并提高轴加水位至250mm机组真空下降值：机组真空由75．16kPa下降至73．71kPa，每分钟下降290Pa。

第三次试验，关闭轴封系统疏水门，提高均压箱压力并提高轴加水位（在第二次试验的基础上将轴加水位调整至350mm左右运行）。机组真空下降情况见表4。

表4 （3月27日试验）

关闭疏水门，提高均压箱压力并提高轴加水位至350mm机组真空下降值：机组真空由74．67kPa下降至74．10kPa，每分钟下降114Pa。

第四次试验，关闭轴封系统疏水门，提高均压箱压力并提高轴加水位（在第三次试验的基础上将轴加水位调整至400mm左右运行）。机组真空下降情况见表5。

表5 （3月28日）

关闭疏水门，提高均压箱压力并提高轴加水位至400mm机组真空下降值：机组真空由74．9kPa下降至74．73kPa，每分钟下降34Pa。

试验情况分析如下：第一和第二次试验对比可以得出低压缸前后汽封泄漏，导致机组真空泄漏；第三次试验将轴加水位由250mm调整至350mm，机组真空下降值由290Pa/min降至114Pa/min，说明轴加多级水封存在泄漏，导致机组真空泄漏；第四次试验将轴加水位由350mm调整至400mm，机组真空下降值由114Pa/min下降至34Pa/min，进一步说明轴加多级水封存在泄漏。

3 机组启动前后轴封调整注意事项

第一，冷态启机时缸温较低，轴封供汽温度控制在100℃左右；温、热态启机是参照表1；机组启动前投运轴封时务必保证轴封供汽温度与汽缸温度匹配。

第二，机组启动冲转前将压力温度调整稳定，防止机组升速过程中出现轴封供汽不稳定的现象，轴封供汽温度、压力变化较大将引起轴系异常振动现象。

第三，机组正常运行时根据缸温、轴端汽封泄漏情况调整轴封供汽压力和温度，防止轴端汽封向内泄漏导致大轴冷却引起振动，向外泄漏冒汽影响文明生产。

第四，机组停运时一定按照真空到零轴封供汽降压到零的原则，防止汽轮机转子局部冷却或受热引起转子轴系刚性变形。

4 结语

近年来，由于火电行业经济形势严峻，机组节能工作陆续开展，调整转子动静间隙、轴端汽封间隙值已成为通常做法，调整汽封间隙将直接导致机组真空不能维持在正常下降值范围内，对机组经济性影响较大。可采取以下几种调整方法避免机组真空泄漏:①机组正常运行期间关闭轴封系统供回汽疏水门，防止疏水系统泄漏真空。②机组正常运行过程中观察轴加水位是否异常，必须保证轴加水位高于泄漏值，防止轴加泄漏导致机组真空泄漏。③针对机组轴端汽封间隙较大，应合理调整轴封供汽压力，防止轴端汽封泄漏造成机组真空泄漏。

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