轴封故障分析与处理001212

汽轮机轴封系统故障分析及处理
顾一晨
摘要：通过对动力紫云烧结余热汽轮发电机组轴封调整中遇到的问题进行分析，查找出原因，并在检修和实际运行操作中进行整改，提高机组运行的安全性和经济性。

关键词：汽轮机轴封均压箱调整漏汽
0前言
紫云公司烧结余热12MW补汽凝汽式汽轮发电机组为双压、补汽、单缸直联冷凝式机组，型号为BN12-1.9/0.4。

该机组的新蒸汽由炼铁3台烧结机生产过程中产生的高温废气经其二台中压余热锅炉生产中压、低压两个压力等级的过热蒸汽提供。

下图为机组工艺流程（图1）：
该汽轮发电机组自2011年4月投运以来，轴封系统一直得不到正常运行，主要表现为：均压箱工作压力的上、下限设定值存在设定不当，致使机组前、后汽封有时候冒大量蒸汽，机组真空下降，油箱中含水多等一系列影响机组安全、经济运行隐患，虽然经过厂家多次现场调整处理，效果不明显，为此须进行针对性的分析研究、处理。

1故障分析
汽轮机本体有静子和转子两大部分。

对于高压汽缸的前端，汽缸内的蒸汽压
力大于外界大气压力，此处将有大量蒸汽漏出来，会降低机组效率，并造成部分凝结水损失。

在低压缸的末端因汽缸内的蒸汽压力低于外界的大气压力，在主轴穿出汽缸的间隙中，将会有空气漏入汽缸中。

由于空气在凝汽器中不能凝结，从而降低了真空度，减小了蒸汽做功能力。

为了防止高压汽缸内的蒸汽顺轴端漏出，以及低压汽缸的真空部分空气顺轴端漏入，因此在汽缸前后两端安装了高、低压汽封。

汽轮机排气进入凝汽器由循环水泵提供冷却水,将汽轮机排汽凝结成水。

由于蒸汽凝结为水时,体积骤然缩小,从而在原来被蒸汽充满的凝汽器封闭空间中形成高度真空。

为保持所形成的真空,抽气器则不断的将漏入凝汽器内的空气抽出,以防不凝结气体在凝汽器内积聚,使凝汽器内压力升高。

凝汽器底部的凝结水,则通过凝结水泵送往除氧器方向作为锅炉给水。

凝汽器中，由于真空系统不能绝对严密而从外界漏入空气，以及蒸汽中所含的不凝结气体在凝结时被析出，会使冷却水管表面形成一层空气膜而降低了传热效果,影响蒸汽的冷却放热,从而影响汽轮发电机组的负荷。

1.1均压箱压力调整不当
紫云烧结汽轮机前、后汽封压力的平衡主要通过调整均压箱两只自力式压力调节阀来实现（如图2）。

机组正常运行时，如机组后汽封压力大于6520阀动作设定值（均压箱压力设定值的上限）时,6520阀自动调整阀门开度并向凝汽器排放均压箱蒸汽；当机组负荷较低，均压箱压力低于6510阀动作设定值（均压箱压力设定值的下限）时，6510阀自动调整阀门开度，用新蒸汽向均压箱补汽,以保证后汽封供汽压力稳定。

受炼铁烧结生产模式的限制，烧结锅炉提供的新蒸汽压力波动频繁，且基本低于紫云汽轮机额定蒸汽的压力值（额定工作压力为
1.9MPa ），实际运行中新蒸汽压力大致维持在1.3MPa 左右。

虽经与厂家多次协商，要求其来现场
整定，提供该机组实际运
行中均压箱自动调节阀
（6520阀、6510阀）动作
压力的设定值，及其各自
旁通阀的开度。

然厂家技术人员未能准确提供准确参数，致使6520阀、6510阀动作压力及其各自配套旁通阀开度不当，造成机组前、后汽封压力调整不及时：有时前、后汽封冒汽大；有时凝汽器压力高、机组真空急剧下降，危及机组安全、经济运行。

1.2机组油系统含水多
汽器至汽机
均压箱（图 2）
汽轮机均压箱工作压力下限的设定值过高，当机组新蒸汽压力较高，机组正常运行中前汽封漏出的蒸汽压力高或新蒸汽向均压箱补汽，致使均压箱至后汽封蒸汽压力过高。

虽机组的汽封为迷宫式汽封，能有效降低蒸汽沿着汽封外冒的压力，但仍有大量蒸汽顺着机组轴端冒出。

汽机转子两端毗邻的是前、后轴承箱的油封，油封与轴颈间隙较大，单边约0.3mm左右，蒸汽易通过该油封漏入机组的润滑油系统中，使油中带水（每2天油箱放水约30kg）。

汽轮机油中含水量达到一定程度将会造成油乳化，如油质乳化，其乳化液悬浮于油循环系统中，其流速比油的慢，妨碍油的顺畅流动，使机组供油不足，影响散热，轴承与轴颈处温度不能控制在规定值内，易引起轴承烧瓦事故。

而且，油中带水，会腐蚀调速系统中的部件（如铜套等），致使调速系统调节不稳定，出现卡涩、动作滞缓甚至卡死，不利于机组的经济运行和安全稳定，给岗位人员的监盘、操作带来较大的负担。

1.3真空系统波动较大
机组均压箱压力设定值的上限过低，如机组新蒸汽压力不稳定，均压箱压力波动大，会出现6520阀频繁动作的现象，则均压箱向凝汽器排汽（比汽轮机排汽压力高）频繁，最终导致凝汽器压力忽高忽低，机组真空忽好忽坏。

新蒸汽压力波动、机组背压波动等直接的显现是机组的负荷波动，但这两个波动对机组负荷的作用是相反的：新蒸汽压力高（机组负荷会升高），均压箱压力高，然均压箱上限设定低，6520阀开大，大量蒸汽排入凝汽器，机组背压升高，迫使机组负荷下降。

故不利于机组的经济运行。

而且，该汽轮发电机组投产以来，存在着低负荷真空明显差的现象。

即循环水系统、抽气器系统、凝汽器系统、汽封系统等工作正常的情况下，一台射水泵正常工作时机组真空只能维持在-83KPa左右。

即便是开两台射水抽气器工作，机组负荷低于额定负荷的一半时，机组的真空值最高也只能达到-89KPa。

真空严密性由以下几种情况造成：1、低压轴封供回汽管设计上存在，无法满足轴封供气流量要求。

2、低压轴封供气管道及滤网内存在杂物，堵塞了管道。

3、低压轴封径向间隙超标，致使空气顺低压轴封漏入凝汽器过多而造成。

2 故障处理
通过对上述故障原因分析，我们制订了详细的处理方案。

2012年5月我们对这台汽轮发电机组的轴封系统进行了故障排查、处理。

2.1均压箱压力调整不当处理
我们对技术资料分析，并对厂家提供的设定数据与现场实际比较，并查看现场管路后发现，图2中均压箱与机组前、后汽封管路存在一定的缺陷：至后汽封供汽管未安装隔离阀，无法控制后汽封用汽量，存在后汽封漏汽量大的隐患，需
做出调整。

具体管路改造如图3所示：前、后汽封蒸汽管路分开；后汽封与均压箱直接连通，并设隔离阀。

通过调整均压箱与前、后汽封隔离阀的开度，控制前汽封的压力和均压箱至后汽封的蒸汽压力，确保前、后汽封用汽量合理（防止空气漏入的同时往外冒汽适量）。

如新蒸汽压力过低，均压箱压力低，适当调整6510阀的开度，维持均压箱压力稳定。

2.2油中含水多处理
对均压箱与前、后汽封管路改造的同时，我们对机组的油箱进行了放水、清洗。

对汽轮发电机组的各轴瓦、轴承室进行了清洗，轴瓦间隙、紧力进行了复测。

在完成机械检修、检查工作后，对机组油
路进行了约24h 的油循环、在线滤油工作。

在机组运行中，积极介入操作调整工作，
加强对均压箱压力、前后汽封漏汽外冒汽
量和油箱放水等跟踪。

即均压箱压力约
30KPa 左右，前后汽封外冒汽量适量，油
箱每两天放水基本在4Kg 左右。

而且，我
们还加强了对油质分析的工作，做好油质
劣化分析和在线滤油工作，确保机组用油
合格。

油中含水多对轴承影响
2.3机组真空不稳定问题处理
为了提高机组运行期间的真空值，我们对影响真空的轴封管路及阀门进行了全面的排查。

查阅对比机组安装图纸后发现，主蒸汽速关阀阀体疏水安装与设计图纸要求不符，图纸要求是排入地沟的，而设备安装时该管路被接入前汽封管路。

这样在机组负荷较高时由于前汽封压力高不会影响机组真空。

但是在开机和低负荷等工况时，如均压箱压力调整不当，因原前、后汽封蒸汽管路直接串通，空气
漏入后汽封，故而进入机组真空系统，降低机组真空值。

通过对均压箱与前、后
汽器至汽机
均压箱改道（图 3）
汽封管路及此疏水管路的改进并考虑到低压转子两端为落地轴承，运行时凝汽器投运后，低压轴封和缸体会一同下沉，将上汽封径向间隙在调整时大于下汽封径向间隙0.10mm，以确保机组正常运行时汽封圈与转子同心。

运行期间对真空系统相关阀门的开、关和开度的不断优化，现机组真空值得到了较明显的上升，提高了机组的出力。

3 效果
通过对设备安装图纸校核、现场工艺管路的优化调整和机组缺陷的消除，现动力紫云烧结余热汽轮发电机组运行基本稳定，满足了生产的需求，机组的安全性和经济效益有了明显的提高，具体如下：
表1：
a. 每年按7000小时计算，每年增加发电量：
(5.2-4.95)×1000×7000÷10000＝175（万KWh）
b. 每度电按0.6元计算，每年增加经济效益：
175×0.6＝105（万元）
4 结语
我们在这次轴封系统故障处理中取得了一定的经验:对图纸的审核一定要仔细，安装过程中积极介入，确保按图施工，尽可能将隐患缺陷消除在萌芽状态；加强对岗位人员的业务技能培训，提高他们的操作技能；专技、检修人员要勤于故障分析，做到消除故障准确，为机组安全稳定运行提供保障；岗位人员加强与烧结锅炉的信息沟通，调整好机组的负荷和均压箱的压力，使机组稳定经济运行。

参考文献：
1 张延峰. 汽轮机改造技术. 北京：中国电力出版社，2005.
2 肖增弘. 火电机组汽轮机运行技术. 北京：中国电力出版社，2008.
3 杭州中能汽轮动力有限公司《BN12-1.9/0.4补汽凝汽式汽轮机使用说明书》，2011.。