浅谈热电厂汽封系统设计

【前言】浅谈热电厂汽封系统设计由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1、汽轮机汽封概念 汽轮机汽封主要指通流部分中的隔板汽封和叶顶汽封以及汽缸端部的轴封。围带进汽边形成的轴向汽封以及叶根处加工出的轴向汽封或径向汽封也属汽轮机汽封之列。轴端汽封、隔板汽封和叶顶汽封, 分别用来防止汽轮机的轴端、隔板和动叶顶部蒸汽的泄漏。合...

摘要：本文对热电厂的汽封系统设计进行了分析，结合工作实际，详细阐述了热力发电厂大型汽轮机汽封系统运行情况和经常遇到的问题，提出汽封系统设计的技术要点。

关键词：汽封系统；轴封，疏水，减温器

中图分类号：TU271.1 文章编码：

前言

随着汽轮机三维技术的发展，对电厂供电品质及发电成本提出了更高的要求。机组调峰、调频、市场竞争、老机组设计改造，均要求汽封系统的可靠性和经济性大大提高，汽封系统的改进设计对降低机组热耗、改善机组的性能及稳定性起很大作用。汽封系统设计有其固有的规律，只有了解了汽封系统的工作原理和机组运行过程，才能做到避免发生由于汽封设计不妥而引发的汽轮机运行凝汽器真空度低等影响机组安全经济运行问题，使机组的安全性及自动化水平得到实质性的提高。

1、汽轮机汽封概念

汽轮机汽封主要指通流部分中的隔板汽封和叶顶汽封以及汽缸端部的轴封。围带进汽边形成的轴向汽封以及叶根处加工出的轴向汽封或径向汽封也属汽轮机汽封之列。轴端汽封、隔板汽封和叶顶汽封, 分别用来防止汽轮机的轴端、隔板和动叶顶部蒸汽的泄漏。合适的汽封结构不仅可以减少漏汽损失, 提高机组运行效率, 还可避免机组运行过程中发生转子低频蒸汽激振涡动, 提高轴系稳定性, 从而提高机组运行的安全性和可靠性, 使机组的自动化水平得到实质性的提高。

现代大功率超临界汽轮机, 由于压力的提高、级间压差的增大, 汽流的不稳定力可能会使机组出现自激振动。机组调峰、调频、市场竞争、老机组设计改造, 均要求汽封系统的可靠性和经济性大大提高。因此, 设计先进的汽封结构尤为重要。

2、汽轮机汽封系统作用

汽封系统主要是向主汽轮机和给水泵汽轮机的轴封提供密封蒸汽, 收集汽封和汽阀门杆轴封腔的漏汽, 防止漏汽溢流至大气。汽轮机盘车运行后才能启动汽封系统, 否则将引起转子弯曲。轴封蒸汽压力高于大气压的设正压轴封, 低于大气压的设负压轴封, 正压轴封防止蒸汽外漏, 回收工质与热量,保证机组安全经济运行, 负压轴封防止空气漏入汽缸, 降低机组排汽真空, 增加抽气器负荷, 降低机组效率。轴封蒸汽的泄漏量直接影响汽轮机的效率, 但汽封间隙也不可能无穷小, 我国早期某600 MW 机组曾因汽封间隙过小, 转子与汽封发生动静摩擦, 引起机组投运初期及投运后多次碰摩振动。汽轮机轴封设计时, 应考虑合理的汽封长度和间隙, 汽轮机安装或大修时, 也应考虑新机组制造应力释放, 运转时汽封间隙会变化的因素, 应按汽机厂设计值安装轴封间隙。

3、工程项目实例分析

某电厂1、2 号机组于2007年7 月、1 1 月相续并网发电。均采用东方汽轮机厂N600- 24. 2/ 566/ 566 型凝汽式汽轮机,自密封汽封系统的三个汽封蒸汽供汽站分别来自主蒸汽、辅助蒸汽和低温再热蒸汽。机组抽真空阶段由辅助蒸汽供汽, 压力维持在约0. 122 MPa, 温度为250 度；机组冲转到低负荷阶段, 由辅助蒸汽和低温再热蒸汽联合供汽,维持供汽母管压力在约0. 122 MPa； 机组在25% ~ 60% 负荷时, 由主蒸汽和低温再热蒸汽联合供汽, 维持供汽母管压力约在0. 123~ 0. 127 MPa；负荷增加至大约60%时, 高中压缸轴封第二段漏汽量与低压缸轴封需要的供汽量达到平衡, 形成自密封状态；当汽封供汽母管压力升至0. 129 MPa 时,溢流阀自动打开, 多余蒸汽溢流去8 号低压加热器,当8 号低压器因加满水、抽汽管温度超高或其他原因停运时, 蒸汽溢流去凝汽器, 低负荷下, 汽封排汽温度超过低加允许值时, 也溢流去凝汽器。考虑转子的材料承温能力及寿命, 冷态启动时防止转子反复受大温差引起热疲劳裂纹, 供汽温度应控制在150~260 度 , 热态启动时转子温度较高, 为了防止轴端冷却, 出现较大负胀差, 供汽温度要高一些, 一般在208~ 375度 , 极热态启动时, 可采用主汽供汽。若辅汽温度超汽机厂的汽封供汽允许值, 设计时应注意在辅汽站前加减温器。为了灵活可靠的控制供汽母管压力并维持压力稳定, 供汽站及溢流站调门采用气动执行机构, 隔断门采用电动执行机构, 并纳入自动化控制系统。

运行中, 各供汽站调阀前的电动隔断门处于开启状态, 供汽管道处于热备用状态, 因此, 供汽站设有带节流孔板的小管径旁路。若供汽管道压力太低, 必要时开供汽站旁通门, 压力太高, 必要时开溢流站旁通门。甩负荷时, 溢流调阀关闭, 由辅汽站供汽, 汽机厂要求凝汽器没获零真空前, 不得停运汽封系统, 以免冷空气从轴封端吸入热汽缸及转子, 如果短时间停机, 可不破坏凝汽器真空, 但需保持盘车和汽封系统运作。供汽母管设安全阀和报警装置, 以防调门失灵, 引起供汽母管超压。漏汽母管95 kPa的微负压由轴封冷却器维持, 为了保证排汽顺畅, 风机必须布置于封冷却器上方, 并可遥控操作。如果供汽母管压力过高, 或漏汽母管真空度不够, 蒸汽会喷射入油环, 使油伴水乳化。当然, 汽封间隙过大也可能引起油进水。

轴封各汽源及支管母管, 包括低压轴封均需要设温度测点。低压缸转子温度低于高中压缸转子,所以引向低压汽封的供汽母管上设喷水减温器, 将汽温降到160~ 210度 , 低压汽封供汽管由凝汽器喉部内部穿过, 得到低压缸排汽及喉部喷水的冷却, 经内置汽水分离器, 最终送入低压缸轴封的汽温不超过150度 。喷水减温器喷水点后应设计5 m 以上的直管段, 使喷水充分雾化, 疏水点应设在喷水后2. 5m 处, 喷水部位与低压缸轴封间宜设计13~ 15 m的管道, 防止喷水进入轴封, 使转子轴颈受到严重激冷。

该电厂一期, 主汽高压调节阀、中压联合汽阀、BDV 阀和VV 通风阀一段门杆漏汽接入汽封供汽母管, 高压调节阀二段轴封漏汽去四段抽汽管道,三段轴封漏汽去低温再热蒸汽管道。不同机型的主汽高压调节阀的门杆漏汽去处不同, 主要根据门杆漏汽压力选择。

给水泵汽轮机要求的汽封供汽温度较低, 由减温器后引出供汽管路。若给水泵汽轮机要求的汽封供汽压力、温度与主汽轮机的低压汽封母管参数不同, 引出的供汽支管应另外设调节阀或减温器, 不提倡设节流孔板, 其前后压差是不稳定的, 不能灵活地调节汽压。汽封系统的供汽漏汽母管、各级供汽漏汽支管的布置应免出现袋形管段。

火力发电厂汽水管道设计技术规定, 汽封蒸汽管道的坡度不小于0. 02, 接入汽封供汽母管的供汽支管坡度不小于0. 06, 远离汽缸坡向汽源, 防止汽轮机进水。汽机岛周围管道非常密集, 汽封蒸汽管道一般紧贴着汽机基础布置, 同一侧还布置给水泵汽轮机排汽管道, 汽轮机抽汽管道、低加疏水管道等, 且汽机基础的梁又较高, 布置管道困难, 司令图设计时, 需要考虑足够空间, 尽量让汽封管道布置直畅。东汽机组的低压轴封接口通常设在凝汽器喉部, 标高低于或接近给水泵汽轮机排汽管道顶部, 施工图设计守则提到轴封冷却器尽量布置在靠近汽轮机的中间层平台上。

4、汽封系统设计建议

汽封蒸汽管道布置坡度很大, 在PDMS 中应按放坡后的安装态建模, 才能

够真正的检查避免碰撞， 尽量避免管道出现袋形布置, 管道疏水坡向汽源, 低

位点及死端必需设疏水点，供汽管道减温器下游设疏水罐， 汽封系统疏水独占

一根疏水集管， Y 型蒸汽过滤器的安装方式要正确，给水泵汽轮机汽封供汽管

道从汽封供汽母管垂直段或水平管段顶部接出，注意转子材料的温度承受能力,

正常运行时低压轴封及给水泵汽轮机轴封的供汽参数匹配,冷热态启动时轴封供

汽的温度不能超汽机厂允许最高温度，汽封各管道设温度测点， 高压轴封漏汽

去抽汽管道时, 插入点应远离汽缸接口，要接入其他管道的主汽调节阀阀杆漏

汽、高中压缸前汽封漏汽管道应加逆止门, 应核对接纳管道的压力, 保证汽封漏

汽能进入接纳管道，采用母管制的小机组, 前汽封一腔漏汽,应避免接到除氧器

加热蒸汽母管, 以免憋汽。

5、结束语

随着我国电力工业的结构调整, 研制、生产和发展超临界压力机组是火力发电节约能源、改善环保、提高发电效率、降低发电成本的必然趋势。在最近的20多年里, 汽轮机汽封部分的设计有了许多改进, 使得性能有了很大程度的提高,

对提高机组的安全运行具有重要的意义。

参考文献：

[1]肖增弘主编.火电机组汽轮机运行技术[M].北京: 中国电力出版社,2008. 58-59.