汽轮机轴封蒸汽带水的原因分析及对策

汽轮机轴封蒸汽带水的原因分析及对策

发表时间：2019-05-17T09:36:20.523Z 来源：《电力设备》2018年第33期作者：姚金超

[导读] 摘要：汽轮机轴封蒸汽的实际温度如果比汽轮机整体的温度要低的状况下就会产生大量的水蒸气，从而使得汽轮机每个部位的零件容易产生一定的热应力，在这种状况下汽轮机中的零件之间容易产生比较大的摩擦，从而影响到汽轮机的使用周期。

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司）

摘要：汽轮机轴封蒸汽的实际温度如果比汽轮机整体的温度要低的状况下就会产生大量的水蒸气，从而使得汽轮机每个部位的零件容易产生一定的热应力，在这种状况下汽轮机中的零件之间容易产生比较大的摩擦，从而影响到汽轮机的使用周期。基于此，本文首先介绍了汽轮机如果进水给汽轮机本身造成的危害，其次结合案例着重分析了汽轮机轴封蒸汽带水的部分原因同时给出了部分的解决措施。

关键词：汽轮机；轴封；蒸汽带水；机组振动

1汽轮机进水造成的危害

1.1造成汽轮机叶片损伤和断裂

水进入汽轮机通流部分，使动叶片，特别是较长的叶片受到水冲击而损伤或断裂。20世纪70年代某电厂125MW汽轮机，由于l号低加满水倒灌至汽轮机低压缸，机组强烈振动，紧急停机后检查，发现发电机侧末级叶片有5片离根部120rnrn处有裂纹，3片己断裂，另有40片有不同程度的磨损或损坏，低压缸疏水环亦断裂。

1.2造成汽轮机动静部分产生碰磨，严重时发生大轴弯曲事故

水或冷蒸汽进入汽轮机，将使机组产生强烈的振动，造成汽缸变形，相对膨胀急剧变化，导致汽轮机动静部分轴向和径向碰磨；径向碰磨严重时会产生大轴弯曲事故。某电厂一台凝汽式汽轮机在停机时，凝结水母管中的凝结水从主抽汽器出水门、再循环倒回到凝汽器中造成满水，发现后，虽然启动凝结水泵排水，使凝汽器水位正常，但随后启动时，汽轮机发生剧烈振动并且声音不正常，轴向位移摆动，经停机检查，发现汽轮机主轴永久性弯曲。

1.3引起金属产生裂纹

机组在启动时如果经常发生进水或进冷蒸汽，金属在频繁交变的低热应力下，会产生裂纹。如果由于受到汽封供汽系统来的水或冷蒸汽的反复急剧冷却，汽封处转子表面就会出现裂纹，并不断扩大。

1.4造成阀门或汽缸的结合面漏汽

汽轮机进水或进冷蒸汽，阀门和汽缸受到急剧冷却，将使金属产生永久变形，从而导致结合面配合不严密而漏汽。

1.5造成推力瓦烧毁事故

由于水的密度比蒸汽的密度大得多，在喷嘴内不能获得与蒸汽同样的加速度，出喷嘴时的绝对速度比蒸汽的速度小得多，使得相对速度的进汽角远大于蒸汽相对速度的进汽角，不能按正确的方向进入动叶片通道，而打在动叶进口边的背弧上。一方面，除了对动叶产生制动外，还将产生一个轴向力，使汽轮机轴向推力增大；另一方面，水不能顺利通过动叶通道，又使动叶通道的压降增大，也使轴向推力增大，轴向推力过大会使推力轴承超载而导致乌金烧毁。

汽轮机是火力发电厂三大主机之一，是火力发电厂的重要设备，其运行效果的好坏，直接关系到整个电厂的安全经济运行。汽轮机工作在高温、高压、高转速状态下，而且近年来相继投产的机组，其容量和参数越来越大，越来越高，一旦稍有疏忽，无疑会造成严重后果，造成巨大的损失。

2案例分析

2.1设备概况

F发电厂使用的是汽轮机是东方汽轮机厂生产的300MW纯凝汽式汽轮发电机组。轴封蒸汽系统由轴封装置，蒸汽密封冷却器，轴封压力调节器，轴封风扇，压力调节器，喷水降温器，相应的管道，阀门等组成。为了防止杂质进入轴封，在每个支管上安装y型蒸汽过滤器。机组启动时，轴封蒸汽系统的蒸汽源主要来自辅助蒸汽主管，在正常操作中，相邻机器启动时供应蒸汽。辅助蒸汽进入轴封压力调节部件进行压力调节。压力调节后，随时用压力表和温度计监测辅助蒸汽，以维持各种工况下辅助蒸汽的正常压力和温度。此外，还有一部分轴密封蒸汽来自高，中阀杆泄漏。在正常运行中，高压泄漏蒸汽将用作喷水和降温后蒸汽供应的低压端轴密封，过量的泄漏蒸汽将通过溢流站溢流到低压加热器或冷凝器。在装置的低负荷或启动阶段，轴封蒸汽供应由外部（相邻）蒸汽提供。

2.2振动超限经过

通常情况下一天单位转速1100转，主蒸汽压力3.14MPa，主蒸汽温度410℃，热蒸汽压力0.24MPa，热温396℃，真空度90.6kPa，气缸内上下压力从上到下半温174℃/189℃，轴向位移0.372/0.372LLMM；高压/低压膨胀差1.53/3.38mm，偏心13um，热膨胀7.4/5.7mm高压缸，主机润滑油温度40℃，轴承振动IX/IY20/24微米，ZX/ZY30/40微米，3x/3y39/65微米。设定目标速度2000r/min，提升速度200r/min，准备提速到2000r/min预热，14：30速度到1537r/min（高压转子一阶临界速度1750r/min）2Y轴振动来自40微米至2720微米，轴振动保护动作，单元行程。15：26当蒸汽机的速度达到零时，它进入连续的限制操作。限制电流为32A，大轴的偏心距为10um，限制电流没有振荡。听听气缸内的摩擦声。

2.3振动原因分析

（l）轴封系统投入运行后，高，中，低压分支门的开度不够。低压轴封长时间具有吸气声。中高压轴封的开度仅为2圈左右。（2）在锅炉启动前的液压试验中，锅炉的主蒸汽管道和二次蒸汽管道中可能存在积水。然而，仅在锅炉开始压力之后才开始高低旁路。没有事先使用旁路从管道中抽取残余水，导致主阀杆在加热管过程中长时间泄漏并且旁路时滞。（3）主体在排水方面不及时工作，尽管通道死角处有残留水，但在真空建立后，单位未能及时安排排水；（4）高压缸的预热控制是不合理的。气缸内的压力不能根据需要调节。预热阀的开度延迟到8：30，开度仅为1c0y0左右。（5）冲压后，夹层加热不是基于上下气缸，内外气缸和法兰内外壁的温度未及时调整。冲压后，三明治始终处于完全打开状态，导致过度的现场加热。

2.4轴封系统优化建议

（l）跟踪轴封温度测量点分析，查看温度测量点是否有异常或布局合理，加入一套温度测量点后，在高，中，低关门进入必要的建议（最好在蒸汽进入最低增加容易积水的地方），它可以参考操作人员的操作有更多；（2）轴封系统中不同压力的排水管不能直接连接到同