石洞口二厂600MW 汽轮机轴封系统存在问题浅析

      作者：范洪章

      摘要：就华能上海石洞口二厂600MW 汽轮机轴封系统在运行中长期存在的
问题进行分析，并指出改进意见。

      关键词：轴封汽系统；温度控制器；压力调节器；泄压阀；特点；影响。

      华能上海石洞口二厂2 ×600MW 汽轮机发电机组有瑞士ABB 公司生产制造，
汽轮机型式为单轴、四缸四排汽、一次再热、反动凝汽式超临界机组。

      1 轴封汽的汽源

      华能上海石洞口二厂轴封蒸汽系统由三路汽源：启动时由辅助蒸汽供汽；
当冷再汽压力大于16kg/cm2时，由辅助蒸汽切换至锅炉冷再汽；而正常运行时靠
高、中压主汽门和调门等门杆漏汽供汽。

      2 轴封蒸汽系统主要由以下几个特点：

      （1 ）采用将高压缸近机头端参数较高的漏汽和门杆漏汽作为正常运行时
轴封汽汽源。

      （2 ）给水泵汽轮机轴封进、出汽管上装有隔绝门，易于与主机隔离。

      （3 ）轴封蒸汽冷却器的疏水采用带液位开关的疏水控制阀，既有利于水
封，又可顺利将疏水送至凝汽器。

      （4 ）轴封蒸汽系统中设有轴封蒸汽压力调节器和泄压阀，来保证轴封蒸
汽母管压力为0.003MPa. 为了防止低压轴封及小汽机的轴封蒸汽温度过高，设置
了轴封蒸汽温度控制器，能保证蒸汽温度维持在150 ℃。

      3 轴封汽系统运行中存在的问题。

      在长期机组运行过程中，轴封汽系统在控制运行参数中确实存在着一些问
题，主要表现在压力和温度控制器失灵，造成轴封汽压力和温度偏离正常控制值，
集中表现为轴封汽压力和温度过低。

      3.1 轴封汽温度过低造成的影响：

      由于轴封蒸汽直接与汽轮机大轴接触，它的温度直接影响大轴的伸缩。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，它不仅将在转子上引起较大的热应力，而且造
成前段轴封大轴的急剧冷却收缩，当收缩量过大时，将有可能导致前机节动静部
分的摩擦，而这种局部段大轴收缩所造成的相对位移的变化，潜在的危害是巨大
的。所以我们在轴封汽供汽时，必须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。。

      3.2 轴封汽压力过低造成的影响：

      轴封汽压力低对低压缸影响比较大，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。真空
变化对汽轮机的安全与经济性都有较大的影响。具体表现为：

      排汽压力升高，汽轮机的可用热降减少，汽轮机效率将降低，严重时将影
响到机组负荷。

      排汽缸及轴承座等部件受热膨胀，可能引起中心变化，使汽轮机产生振动。

      排汽温度过高时，可能引起凝器汽钛管的胀口松弛，破坏了凝汽器的严密
性。

      有可能会引起轴向推力的变化。

      真空下降，将使排汽的容积流量减少，对末几级叶片的工作环境不利。当
排汽的容积流量减少时，蒸汽在末级就要产生脱流及旋涡，同时还会在叶片的某
一部分产生较大的激振力，它的频率与叶片的固有频率不成正数倍，即不是与叶
片发生共振，而是属于自激振动，即叶片的颤振。这种颤振的频率低、振幅大，
极易损坏叶片，造成事故。

      4 轴封汽调节特点和存在问题

      华能上海石洞口二厂轴封汽系统在机组启动阶段由辅汽母管供汽，再由压
力调节器和温度调节器来维持正常压力和温度；当冷再汽压力大于16kg/cm 时切
换至冷再汽源；当机组正常运行时，轴封汽的压力调整门关死，高、中压主汽门、
调门的门杆漏汽作为轴封汽的汽源，靠轴封汽母管的泄压阀控制轴封汽母管的压
力，减温水调整门稳定轴封汽的温度。

      由于我厂轴封系统上的三个阀门均采用基地式调节装置，具有投资少，结
构简单的优点，但是它的缺点非常突出，即调节不稳定。虽然我厂对调节装置进
行过改造，但效果不明显。

      经常表现为：

      泄压阀全开，造成轴封汽母管压力，影响汽机真空。

      在轴封汽源进行切换时，进汽压力调整门与泄压阀之间配合不默契，造成
轴封汽压力大幅度波动。

      轴封汽进汽压力调整门开度较小时，调节性能较差

      减温水调门全开，造成轴封蒸汽温度过低。

      5 　轴封汽调节系统的改造设想

      对为了提高轴封蒸汽参数的稳定性，有必要对轴封蒸汽的调节系统进行改
造，而且我们已对加热器正常疏水调节装置进行了成功的改造，即由原来基地式
调节，更改为由N90 控制，取得了十分理想的效果，加热器水位调节稳定可靠。
故我们建议轴封蒸汽的三个调节门：压力调整门、减稳水调节门、泄压阀均更改
成由N90 来控制。这样至少会带来以下2 个好处：

      提高了轴封汽系统各参数的稳定性，来更好地满足机组安全经济运行。

      加强了反事故处理的能力，即如果控制系统发生故障，我们可以通过CRT
立即手动采取措施，调节轴封蒸汽的各个参数，迅速及时使轴封蒸汽的各个参数
恢复正常值，确保机组正常运行。

      2004年5 月18日，#1号机小修以后第二天轴封汽减温水调门发生故障，调
门全开，轴封汽温度跌至105 ℃，应该说是相当危险了。后经手动调节减温水隔
绝门来维持轴封蒸汽温度，至今仍未解决。特别是在负荷变化比较大的情况下，
轴封蒸汽压力变化较大，对轴封蒸汽的减温器的调节影响也大，故在此缺陷未彻
底解决以前，我们必须加强对轴封蒸汽系统的监视，做好事故预想，保持轴封蒸
汽参数的稳定，确保机组的安全、稳定运行。

      6 结语

      由于汽机轴封汽系统运行是否稳定，直接关系到汽轮机是否能够安全可靠
运行。当设备反复发生故障时，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，对
长期存在设备缺陷，而且反复发生的，得不到有效解决的，就必须进行更改，以
确保设备正常运行。