轴封系统设计原理及控制要求

1000MW超超临界汽轮机轴封系统设计原理及自动控制系统概述•轴封蒸汽系统的工艺功能•轴封蒸汽系统的工艺功能是防止从汽轮机来的轴封蒸汽溢出至大气，并防止空气进入汽轮机和凝汽器。

•轴封蒸汽系统具有下列功能：••供汽和溢流蒸汽系统•-从有正压的轴封和从阀杆套来的泄漏蒸汽排放•-向有负压的轴封提供密封蒸汽•-当密封蒸汽流量不足时允许蒸汽进入•-过量的漏汽排至凝汽器••汽封蒸汽排放系统•-从汽封腔室来的排汽•-汽封漏汽在汽封冷却器内凝结•-汽封冷却器运行故障时汽封蒸汽排至大气•-用其中一个汽封冷却器风机从汽封冷却器内抽出空气••汽封蒸汽疏水系统•-通过自动疏水器将汽封蒸汽疏水排至凝汽器系统简图轴封蒸汽系统的运行信息•下列信息必须遵守：•轴封密封蒸汽供应系统和轴封漏汽系统的预处理在蒸汽允许进入轴封前，密封蒸汽调节阀前的辅助蒸汽必须是过热蒸汽。

下列控制措施不予执行直到预处理满足：–轴封密封蒸汽控制器切换至“自动”模式，使密封蒸汽调节阀打开–汽封冷却器风机“运行中”•保持密封蒸汽调节阀前的密封蒸汽在热态–通常使用预暖阀保持密封蒸汽调节阀前的密封蒸汽管线为热态。

–预暖阀的打开和关闭取决于密封蒸汽调节阀前的蒸汽温度。

•汽封排汽至大气–在正常工作条件下，轴封漏汽在汽封冷却器内凝结。

–如果汽封冷却器不可用，汽封漏汽必须排至大气。

轴封供汽状态启动和低负荷工况高负荷工况汽封密封蒸汽•功能•汽封密封蒸汽的功能是防止蒸汽从轴封漏出及空气进入汽缸或冷凝器。

•为完成上述功能，将汽封蒸汽母管接至各汽封。

在任何运行条件下，汽封蒸汽母管以及汽封内的蒸汽压力由密封蒸汽溢流阀和密封蒸汽供汽阀来控制。

蒸汽压力大约35 mbar（表压）。

•压力控制•一个压力变送器用于控制和在集控室显示密封蒸汽压力。

•一个压力控制器通过对整定值和实际值的比较来操纵密封蒸汽溢流阀和密封蒸汽供汽阀的执行机构。

•为了提高密封蒸汽压力控制的可靠性，另配有手动控制装置，可在集控室进行手动控制。

在集控室将控制开关置于手动位置或在压力控制器出现电气故障时自动切换至手动位置即可由人工控制。

•密封蒸汽预暖阀（不在汽轮机供货范围内）•为了防止在热态启动时低温蒸汽进入轴封，在机组启动及密封蒸汽控制系统开始工作前，必须对密封蒸汽供汽阀前的蒸汽管道进行预热。

•在机组运行过程中，当密封蒸汽控制阀关闭且阀门上游的蒸汽停滞变冷时，同样需要预热。

其目的是防止在机组降负荷的时候，冷蒸汽进入轴封与轴颈接触。

而在密封蒸汽控制阀开启时，预热阀必须是关闭的。

•辅汽参数的限制–温度限制,见附图–压力限制,3-8bar(g)–过热度要求,+10K辅汽温度限制汽封蒸汽的压力和温度控制•密封蒸汽温度极限控制装置的工艺功能（高）•密封蒸汽温度限制控制装置的工艺功能是冷却密封蒸汽母管中的蒸汽到一定范围，不超过低压缸的允许极限。

•密封蒸汽温度极限控制装置的工艺功能（低）•密封蒸汽温度限制控制装置的工艺功能是加热密封蒸汽母管中的蒸汽到一定范围，不超过高压缸的允许极限。

•功能描述•在启动和低负荷范围内通过密封蒸汽调节阀向轴封供应相对冷的密封蒸汽。

随着输出的增加，从高压缸轴封进入密封蒸汽母管的蒸汽温度也增加。

密封蒸汽压力控制器关闭密封蒸汽调节阀，防止密封蒸汽母管中压力升高。

在高负荷范围内，一旦密封蒸汽调节阀完全关闭，溢流调节阀打开将过量蒸汽排入凝汽器。

即便密封蒸汽调节阀在节流状态，密封蒸汽母管内的蒸汽可能变热使低压缸轴封的允许温度超出。

•在设定限制点，密封蒸汽温度极限（高）控制装置介入并打开密封蒸汽调节阀，尽管此时的压力控制器发出的是“关闭”信号。

这允许冷却蒸汽进入密封蒸汽母管。

为了缓解压力的升高，压力控制器打开溢流调节阀，从高压缸来的热蒸汽（根据管道走向和溢流调节阀的布置）直接进入凝汽器。

•运行注意事项•除温度极限控制外，监测母管后（低压缸）和母管前（高压缸）的蒸汽温度与附加的最大/最小极限的违背情况（设定比温度极限控制的更高和更低的设定点）。

如果这些限制有一个违背，将发出警告。

当警告显示时，在电网允许的范围内增加汽轮发电机的输出。

降低负荷并通过密封蒸汽调节阀进一步打开增加冷却蒸汽的进入，仅在不干扰调节阀动作的情况下有意义。

•注意：•如果这些措施都不可行，必须手动启动汽轮机遮断。

压力和温度控制逻辑图LPNDSeal Steam Supply ValveSperrdampfventilSetpointsSollwerteActual ValuesIstwertePrinciple Arrangementof Steam Turbine with Seal Steam SystemPrinzipdarstellung Dampfturbine mitWellendichtdampfsystemSeal Steam ControlSteuerung/RegelungWellendichtdampfsystemSeal Steam TemperatureControlWellendichtdampf - TemperaturregelungController FunctionsReglerfunktionenppressureDruckGposition StellungTtemperatureTemperaturHPHDSeal Steam HeaderWellendichtdampf-Sammelleitungp SSHto Condenserzum Kondensator-Valve Posit.ControllerVentil-StellungsreglerG SV Auxiliary SteamHilfsdampfG LVT SSH p befH T befH Pressure ControllerDruckregler-Valve Posit.ControllerVentil-StellungsreglerTemp. LimitLow ControllerGrenztemperatur-regler NiedrigTemp. LimitHigh ControllerGrenztemperatur-regler HochSeal Steam Valve Opening InterlockSperrdampfventil 謋fnungsverriegelungMAX25%Seal Steam Temperature SetpointsWellendichtdampf-Temperatur Sollwerte Low HighNiedrig HochSeal Steam Pressure SetpointSollwertWellendichtdampfdruckT SSH p SSH Seal Steam PressureControlWellendichtdampf - Druckregelungp HPGland Steam HeaderWrasendampf-SammelleitungIPMDSeal Steam Leak Off ValveLeckdampfventilto Gland Steam Condenserzum Wrasendampf-KondensatorValve Opening Interlock The seal steam supply valve will be closed, respectively prevented from opening, if the seal steam temperature drops below a permissible value in order to avoid condensation in the header.轴封系统的温度连锁•介绍•为了保护汽轮机轴和轴封，密封蒸汽调节阀前的蒸汽温度不允许违背允许的上限和下限。

这些限制根据转子的平均温度取不同的值。

•密封蒸汽调节阀运行温度连锁的工艺功能•密封蒸汽调节阀的温度连锁防止向轴封供应过冷或过热蒸汽。

如果蒸汽温度违背上限或下限设定值，连锁将防止密封蒸汽调节阀打开。

如果在运行期间蒸汽温度下降或上升超出允许值。

密封蒸汽调节阀将关闭。

•当密封蒸汽取自蒸汽发生器可能供应过热蒸汽时，要求防止过热密封蒸汽连锁。

启动时允许空气进入的时间限制•一旦失去辅助蒸汽，汽轮机允许在没有轴封汽的情况下短期运行。

•允许时间取决于转子平均温度。

冷凝系统启动和停止简要描述•简介•下面介绍冷凝系统的启动，运行和停止。

•冷凝器运行的启动和完成•启动冷凝装置必须考虑抽汽时间的长短，还要符合整个系统的启动时间，其间冷凝器首先需要冷凝蒸汽。

•汽轮机停机后，冷凝装置继续运行，直到汽轮机和旁通阀关闭，并且假定再没有蒸汽要进入冷凝器。

•冷凝装置运行的先决条件•冷凝装置系统的所有系统都必须为运行做好准备。

•停机过程中，冷空气通过静止的热轴封，或者密封蒸汽进入汽轮机都可能导致汽机转子弯曲，必须投入盘车运行来避免转子弯曲。

•启动冷凝装置系统•启动冷凝装置系统时必须投入下列系统：••冷却水系统••冷凝系统••抽气系统••轴封系统•启动冷却水系统*•启动和运行汽轮机外部冷却水系统和相关的处理冷却水的装置，要按照系统的详细规定和冷凝器侧的设计要求来实施。

•启动冷凝系统*•如果需要得到冷却水和密封水，就必须接通汽轮机外部的冷凝泵，这样冷凝物就排放完全了。

•冷凝装置和汽轮机的抽气•真空泵用来抽出冷凝装置内的空气和其他气体。

为了缩短抽真空的时间，推荐接通所有的真空泵。

•允许蒸汽进入轴封•只要真空泵在冷凝装置内建立了一个负压，就能够对轴封供给密封蒸汽。

连通汽封冷却器的排气风机。

轴封蒸汽调节阀的前蒸汽达到过热之后，才能够开启轴封蒸汽调节阀，以及将轴封蒸汽控制器转换到自动模式。

•轴封来的漏汽在汽封冷却器内冷凝。

•停用冷凝装置•按照下列步骤停用冷凝装置：••关闭轴封蒸汽调节阀，轴封蒸汽调节阀转换到手动状态••切断汽封冷却器的抽气风机••切断运行中的真空泵••切断运行中的冷凝泵••关闭冷却水系统•* 不在STC的供货范围补充说明•据侧面了解，玉环和外高桥机组发生“因为轴封蒸汽温度波动造成主机转子抱死的情况”和辅汽温度过低有关，属运行方面的问题，上述用户没有向我们通告具体问题。

•确保辅汽参数正常是安全运行的前提•正确调试机组安全运行的关键•关于控制方面的详细说明参见有关控制说明。

•关于“允许空气进入的时间限制”是否适用于停机阶段有待西门子确认！。