防止汽轮机轴封汽带水的改进措施

冯灯乐，许克岐

(淮沪煤电有限公司田集发电厂，安徽 淮南 232098)

田集发电厂2号机组采用上海汽轮机厂生产的N600/24.2/566/566引进型超临界凝汽式汽轮机，具有高中压合缸、双低压缸。机组采用自密封轴封系统，具有结构简单、安全可靠、工况适应性好、消耗蒸汽量小、运行经济性好等特点。机组运行中要控制合适的轴封汽温度，不能过高或过低，制造厂要求低压缸轴封汽温度一般控制在121～176 ℃。

田集发电厂2台机组自投产以来，轴封汽系统一直存在不同程度的安全隐患。2个低压缸四端的轴封腔室温度一直不同，最大温差达40 ℃，造成运行调整困难。特别是2号低压缸，在冬季轴封汽减温水全关的情况下也只有100余℃，严重威胁汽轮机的安全运行。2号机曾发生轴封汽带水导致汽轮机振动大保护动作跳机的事故。因此，有必要对低压缸轴封汽系统实施技术改造。

1 轴封汽系统布置

600 MW超临界机组的轴封蒸汽系统由轴端汽封、轴封供汽压力调节站、轴封供汽母管、喷水减温器、轴端汽封进汽滤网、安全门、防爆门、轴封漏汽和门杆漏汽管道、轴封加热器、轴封抽风机以及上述管道和设备的疏水装置及管道等组成。

根据汽轮机轴封系统设计，机组正常运行时汽轮机轴封系统为自密封。在机组启动或低负荷运行期间，轴封供汽由辅助汽源提供。但是，实际上电厂2台汽轮机在全负荷段均不能实现自密封。

经检查发现，低压缸轴封腔室温度一直偏低，特别是2号低压缸。如果低压缸温度低到一定程度，

就会有一部分蒸汽凝结成水，使轴封汽带水。若机组运行中轴封汽带水，不仅可能损坏轴端汽封，而且会使油中进水，引起油质劣化，甚至还会引起机组振动增大，严重时发生水冲击的恶性事故，威胁汽轮机的安全。

2 低压缸轴封汽温度低的原因

(1) 低压缸轴封温度测试点设置不合理。制造厂规定低压缸轴封温度应控制在121～176 ℃，但电厂低压缸轴封温度测点设在2号低压缸后轴封进汽管上，而低压缸轴封进汽腔室内无温度测点。由于低压缸轴封进汽管经过凝汽器内部，虽有保温层，但温降还是会达到80 ℃以上。低负荷时，高中压缸轴封漏汽至低压缸的蒸汽量变少，低压缸轴封汽需要补充辅助蒸汽，温度降低也较多。

(2) 低压缸轴封汽减温水进水管过粗，温度调节惯性较大。机组运行中若稍开减温水，低压缸轴封汽温度就会有较大变化，曾出现超过100 ℃的降幅，安全危害极大。

(3) 2号低压缸后端轴封汽进汽管疏水点布置不合理。疏水点布置在滤网底部，而滤网后的管道却低于该疏水点，造成进汽管疏水不完全。特别是在启动和低负荷不能自密封时，由于轴封进汽温度较低，更需尽快排出冷凝的疏水。

(4) 减温器本身存在问题。减温器雾化喷头使用时间较长，水流量较大；减温水调节阀也存在内漏现象。

(5) 1，2号低压缸两端汽封间隙过大。运行中曾发现2号机1号低压缸两端有漏真空现象。

3 改造措施

(1) 在凝汽器内的低压缸轴封汽进汽管上加装密封套管。在轴封汽进汽管道外套一个Φ159×4.5不锈钢管，减少热损失，有利调节轴封汽温度。

(2) 在2号低压缸后端轴封汽进汽管上增加一路疏水接至B疏水扩容器(见图1虚线内)。原进汽管一路疏水接至进口滤网底部，增加一路疏水接至滤网前、后管道。由于滤网后的管道低于滤网底部的疏水口，这样可以保证进汽管路内无疏水存留。

(3) 在轴封汽减温水调节阀前隔离门增加针型旁路阀凝68B(见图2)，旁路管径改为DN 10。机组正常运行时，打开此针型旁路阀，关闭轴封汽减温水调节阀前隔离门(凝68)，可以小流量调节轴封汽减温水，防止轴封汽温度调节时大起大落，保证轴封汽温度调节的精细度。改造后，2台机组都没有发生低压缸轴封蒸汽温度突降的问题。

(4) 将1，2号低压缸的四处端部汽封改为蜂窝式汽封。蜂窝式汽封比梳齿式汽封密封效果好，可以减少蒸汽散热。改造后在低压缸端部汽封处进行了查漏，没有发现负压现象，消除了轴封汽系统影响真空严密性的缺陷。蜂窝式汽封具有以下结构特点。

① 蜂窝式汽封是由0.05～0.1 mm厚的不锈钢金属薄板，采用特殊加工手段加工成相应直径及深度的规整蜂窝带，然后用真空钎焊技术将蜂窝带钎焊在母体汽封环低齿区域的内表面，和汽封环组合在一起形成的。蜂窝式汽封阻止流体泄漏的机理包括强大的气旋效应、强烈的摩阻效应、高效的阻透气效应、高效的流束收缩效应、较好的热力学效应、强大的吸附效应。

② 蜂窝式汽封是根据蜂窝状阻汽原理设计的。蜂窝带是质地柔软的六边形蜂窝网格，具有可磨损的优点。该汽封主要用于自由叶片顶部汽封和轴向密封，封汽效果较好。其不足之处是易于结垢。

③ 蜂窝式汽封的独特结构避免了流体激振的发生，有效防止了蒸汽振荡，从而保证了机组的安全稳定运行。

(5) 更换轴封减温器喷头，以保证雾化效果良好，使轴封汽温度变化平稳；解体检修减温水调节阀，消除阀门内漏。

(6) 冷端再热汽至辅助蒸汽调整门最低阀位开度由0改为3 %。由于电厂辅汽联箱为定-滑压运行方式，压力设定最低为0.60 MPa，当四抽供辅汽联箱的压力高于此压力时，冷端再热汽至辅汽的调整门关闭；在低负荷时，冷端再热汽至辅汽会开启。由于冷端再热汽至辅汽调整门前无疏水器，所以冷端再热汽至辅汽管路可能积水，蒸汽带水极可能进入轴封汽系统。冷端再热汽至辅汽调整门最低阀位改为3 %的目的就是保证管路有一定的蒸汽流通量，防止积水，以降低轴封汽带水的概率。

4 改造效果

改造前后的轴封减温器的蒸汽温度均控制在220 ℃的情况下，就地低压缸轴封腔室温度如表1所示。从表1可以看出，通过改造，机组运行中低压缸前后两端轴封腔室温度差控制在10 ℃以内，相比改造前得到了很大提高。轴封温度也符合厂家控制在121～176 ℃的要求。通过对轴封汽减温水系统的改进，轴封汽温度调整的线性更好，没有再发生低压缸轴封汽温度突降的现象。从而杜绝了轴封汽带水的可能性，消除了影响汽轮机轴封汽系统安全运行的一个重大隐患。

表1 改造前后低压缸腔室温度对比

1 沈士一，庄贺庆，康 松，庞立云.汽轮机原理[M].北京：中国电力出版社，1992.

2 钟 平，王祝成.大型汽轮机高中压缸中间轴封漏汽量测试研究[J].热力发电，2006，(1).