1000MW发电机组轴封系统简析
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中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―362―01
一、汽机轴封系统简介
1、轴封系统的作用
轴封系统的主要功能是向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封提供密封蒸汽，同时将各汽封的漏汽合理导出或抽出。在汽轮机的高压区段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄漏；在汽轮机的低压区段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空，以确保汽轮机组的高效率。
2、我厂轴封供汽控制系统的特点
我厂轴封供汽系统设有轴封压力控制回路和温度控制回路，其中轴封压力控制回路是通过调节轴封供汽调门、溢流调门的开度来实现的，并且两个阀门是由一个控制器实现的，即两个阀门不能同时开启。当轴封压力高于设置值时供汽调阀逐渐关小，直到轴封供汽调阀全关后才允许轴封溢流调阀开启。
在启动阶段，轴封供汽由辅汽供，来自辅汽联箱的蒸汽经过减温器减温后分两路：一路至小机轴封供汽；一路至主机轴封供汽。主机轴封供汽经轴封供汽调压阀减压后供至轴封供汽母管，分别供至高中低压缸的各个轴封段，即通过轴封供汽调门来维持轴封压力，轴封温度靠供汽调门前的减温器来控制，我厂轴封系统对于轴封温度要求非常严格，轴封供汽调门前的温度与高压转子计算温度成对应关系，如下图所示：
即当主机高压转子计算温度大于300℃时，轴封供汽调门前的温度应控制在280～320℃；当主机高压转子计算温度低于200℃时，即冷态冲转时，轴封供汽调门前的温度可适当降低为240～300℃，允许的进汽温度为上图中两条折线之间的部分，如果出现温度过高或者过低，或者供汽调门前蒸汽过热度过低，均会强关轴封供汽调门。
随着机组负荷的增加，轴封系统进入到自密封阶段，此时轴封供汽调门保持关闭，溢流调门来调节轴封压力，当轴封母管的压力高于设定值3.5kPa后，轴封溢流阀开启，使多余的蒸汽进入凝汽器来调节轴封压力在设定值，此时当轴封供汽母管的温度高于310℃时，温度控制回路会产生积分量动作于轴封供汽调门，使轴封供汽调门微开，靠节流产生的部分冷气来调节轴封供汽母管的温度。
此时轴封供汽调门前的温度应保证有5℃以上的过热度，并且根据高压转子计算温度按上面的曲线控制，允许的进汽温度为上图中曲线下面的部分，当轴封供汽调阀前的温度过高后，主机轴封供汽调阀会强制关闭。
二、汽机大轴因轴封系统抱死的原因分析及防止措施
1、引起汽机大轴抱死的原因
在机组长期运行过程中，轴封系统存在的问题，集中表现为轴封汽压力及温度过低，因为轴封蒸汽直接与汽轮机大轴接触，它的温度变化直接影响到大轴的伸缩，汽机在稳定运行和热态启动时，相应转子的温度很高，如果轴封蒸汽温度过低，大量的低温蒸汽通过轴封吸入汽缸，它不仅在转子上引起较大的热应力，而且会造成轴封及轴封处大轴的急剧冷却收缩，当收缩量过大时，将有可能导致轴封或汽缸内部动静部分碰磨，进而会导致主机大轴抱死。所以我们在轴封汽供汽时，尤其是热态启机或者在停机的过程中，必须严格控制轴封温度在280℃～320℃内，并且对供汽管道进行充分的暖管疏水，确保轴封蒸汽温度与金属温度相配备，并有一定的过热度。
正常运行中，轴封母管的压力低于3.5kPa时，将会造成外界空气漏入低压缸，不但会使汽轮机真空下降，同时还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成负差胀。在主机停机后抽真空状态时，如果轴封失压将会导致大量冷空气进入汽轮机高、中、低压轴封处，进而有可能造成主机轴封抱死。
由于主机轴封汽温度过低是造成主机轴封抱死的最直接原因，因此为防止主机轴封抱死，首先要保证的是主机轴封供汽母管的温度在合适的范围内。
2、目前我厂可能造成轴封温度低的原因分析
1）辅助蒸汽温度低
机组正常运行时我厂辅助蒸汽系统的汽源来自于本机四抽，冷再作为备用；在机组启停阶段，辅汽来自于相邻机组或者启动锅炉。在机组正常运行阶段，辅助蒸汽系统用户很少，几乎为死汽，有可能造成轴封温度较低。
2）轴封减温水内漏
我厂主机轴封和小机轴封的减温水设计为同一个减温器，正常运行时减温水以主机轴封温度设定值作为调节的对象，为了保证主机轴封温度的稳定，减温水调阀的调节品质要保证良好，减温器后面的温度测点一定要远离减温器，避免温度变化太敏感造成减温水调阀调节摆动，另外对于减温水调阀要求关闭后能防止内漏。
3）冷空气的进入
在机组正常运行中，高中压主汽门、调门及补气阀的门杆漏气温度很高，此时主机轴封供汽调阀起着调节轴封温度的功能，当轴封母管温度高于310℃时，轴封供汽调阀微开启，靠节流减温的形式来降低轴封母管温度，但同时轴封供汽调阀的开关受其之前的温度限制，当轴封供汽调阀前的温度高于320℃时，轴封供汽调阀强制关闭，从而造成轴封母管压力不断的波动，有可能造成外部的冷空气进入汽缸的端部。
4）轴封系统疏水不当
为防止轴封蒸汽温度低，我厂轴封系统在轴封减温器后、主机轴封供汽调阀前、轴封供汽母管上以及轴封供汽母管至各轴封段的分支上均设计有疏水门。在投用轴封时，如果疏水不当或者疏水时间太短，将造成冷水、冷汽进入轴封系统。尤其对于低压缸段轴封，由于低压缸段轴封供汽管道需经过凝汽器内部方可到达低压轴封处，轴封蒸汽很容易被冷却。
3、防止主机轴封温度降低的改善措施
1）DCS及大屏声光报警中，引入“辅汽联箱温度低”及“轴封母管温度低”报警；
2）高旁减温水的关闭逻辑要考虑好，确保高旁减温水能够关严，防止高旁减温水窜入辅汽系统；
3）机组启停时，辅汽需切至邻机或启动炉时，需加强沿途管道的疏水，确保辅汽联箱的温度高于280℃；
4）主机轴封供汽站前的温度测点应远离轴封减温器，轴封减温水调门调节品质应良好，能够保证轴封汽温度的稳定；另外轴封减温水的零位应校正好，防止减温水调门关闭后，仍有减温水进入轴封系统；
5）在轴封供小机管路上增设温度测点，并引入轴封减温器后疏水旁路电动门及主机轴封供汽站前疏水旁路电动门的开关逻辑中去；
6）优化轴封供汽调阀开启允许逻辑防止机组在低真空的状态下轴封汽源失去；
7）在轴封供汽调阀开始调温时，如轴封供汽调阀前温度高于320℃，轴封供汽调阀会强制关闭。可在逻辑中设置积分量，使轴封供汽调阀缓慢关闭，防止轴封供汽调阀关闭太快，从而造成轴封母管压力波动；
三、结论
汽机机轴封系统运行是否稳定，直接关系到汽轮机是否能够安全可靠运行。当相关电厂的同类设备已经发生问题时，我们有必要引起足够的重视。一方面在运行中加强监控，及时发现异常情况，并采取有效措施，防止事故的扩大。另一方面，我们必须采取有效的措施，防止类似事故的发生，确保我们的机组正常运行。
参考文献：
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