机组正常运行时轴加疏水水封失去原因分析

摘 要：笔者公司两台350 MW超临界机组，每台机组轴封加热器都是单级水封设计，根据以往其他机组的运行经验，目前国内设计轴加疏水水封不论是单级还是多级水封均存在运行不稳定问题，多级水封运行中易发生水封破坏现象，导致轴封冷却器的无水位运行，从而降低机组真空，严重影响机组安全、经济运行。

关键词：火电厂 凝汽式机组 轴封加热器 单级水封 疏水中断 真空

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（b）-0071-02

Abstract：our company two 350MW supercritical unit，heater per unit are single stage seal design，according to the operation experiences of other previous units， the current domestic design of shaft and hydrophobic seal whether single level or multilevel water seal are unstable operationproblem，seal failure is liable to occur in the operation of multilevel water seal，cause no waterrunning seal cooler，thereby reducing the vacuum of unit，seriously affecting the unit safety，economic operation.

Key Words：Thermal power plant；Condensing steam turbine；Shaft seal；Water seal；Heater；Single stage；Hydrophobic interrupt

1 系统简介

全厂（2×350 MW）两台供热机组，总装机容量为700 MW。机组为上海汽轮机厂C350-24.2/0.343/566/566

型超临界、一次中间再热、双缸双排汽、供热式火力发电机组，单元制运行方式。

轴封加热器是一个热交换器（见图1），串联在凝结水系统中，它的作用是将轴封来的汽气混合物用凝结水冷却，然后由装在轴封加热器顶上的风机将不凝结的蒸汽和空气排出，并维持汽封泄漏系统的压力略低于大气压力，防止从各汽封段逸出蒸汽以及抽取和凝结蒸汽。轴封加热器中凝结下来的疏水由一根U型疏水管排至凝汽器，起到回收工质的作用。

由于轴封加热器疏水是直接回收至凝汽器的，凝汽器真空远低于轴封加热器内部压力，一旦轴加疏水管段水封失去，凝汽器真空将快速下降。笔者公司两台350 MW超临界机组，每台机组轴封加热器都是单级水封设计，既要保证凝结水能顺利排出，还要能保证水封不失去而影响机组真空。

2 单级水封原理

轴封加热器在运行时处于微负压状态，压力大约在-7 kPa左右，与凝汽器真空压差约10 m水柱，按照单级水封工作原理，此水封在工作时必须产生高于10 m水柱的阻力方可保证疏水畅通又能阻止空气漏入。轴封加热器至凝汽器为单级水封，地埋水封筒高约8 m，维持轴加疏水水位，保护真空，一旦水封里的水灌满后，它的水位是基本维持不变的。

单级水封就是增大疏水的阻力，从理论上说轴封加热器疏水经过水封，然后再有一定的高度回到凝汽器汽侧，流动阻力加上高差刚好等于凝汽器的真空，这时候就是最正常的工况，但事实上工况经常在变，凝汽器的真空，也不是一成不变的，所以水封一般很容易造成两个结果，一是回水不畅（流动阻力大时），一是漏真空（回水阻力小时），水封并不是只能通过水不能通过汽，凝汽器真空太高了把轴加疏水抽空后就会有空气进入凝汽器，从而掉真空。

3 轴加水封危险点分析

（1）经济性：机组正常运行时，当轴加疏水水封失去，凝汽器直接通过轴加风机与大气连通，真空下降，真空严密性试验将不合格，下降1～3 kPa左右的真空，煤耗升高2.5～7.5 g/kW・h，对机组经济性不利。

（2）安全性：轴加疏水管道失去疏水量越多，疏水管道与大气连通的面积越大，真空下降越多，一旦疏水管道疏水全部被抽走，机组真空下降就越多，机组可能存在跳机的风险。

如果轴加单级水封设计不合理，疏水回收阻力大，可能造成轴加疏水不畅，轴加疏水不能被顺利排出，轴加满水，轴加中的水将沿着封回汽管道进入低压缸轴端轴封齿，低压缸进水，且低压轴封损坏。

4 轴加疏水水封失去原因分析

该厂两台350 MW凝汽器式机组，轴封疏水回收至凝汽器，机组正常运行期间1号机轴加压力在-5～-7 kPa摆动，水位（就地液位计）在15～40 cm范围内大幅度波动，且经常出现轴封疏水水封失去现象。10月27日1号机轴封疏水水位失去，真空下降1 kPa，10月28日凌晨1点，运行人员发现后，将1号机轴加注水门打开了5圈左右，真空上升1 kPa。

（1）轴封疏水管道有漏点。如果轴加水封筒中疏水管道存在漏点，将使轴加水封破坏，造成轴加疏水中断或者轴加水位波动。检查1号机停机以后，对1号机低压系统进行上水查漏，轴加疏水管道注满水，检查疏水管道无泄漏，但地埋管以下的管道无法检查是否有漏点。

（2）疏水管道设计不合理。单级水封高度应略大于轴加压力与凝汽器真空之差，才能保证疏水水封不被破坏。如图2所示，轴加压力-7 kPa，凝汽器真空-96 kPa。

计算：

-7kPa-（-96）kPa=103 kPa，约为10.3 m水柱。

但轴加疏水水封高度：2+8-1.4=8.6 m

5 预防措施

由于轴加疏水管道安装存在不合理，轴加水封不稳定，机组正常运行期间时常出水封失去，真空下降的事故。为了保证机组安全经济运行，采取以下措施。

（1）在轴加疏水管加装温度测点，正常运行时此处温度应该在30 ℃～38 ℃左右，一旦轴加水封失去，疏水温度将会升高至40 ℃以上，便于运行人员判断，快速发现真空原因。

（2）机组启动初期先将水封筒注满水，建立轴加水封。由于设计本身的原因，水封易失去，在未改造前，机组运行期间保持轴加注水门微开，连续注水。切记注水门不能开得过大，开得过大凝结水压力过高反而破坏了轴加水封。

（3）运行中禁止大幅度调整除氧器上水，一旦大量向除氧器上水，轴加凝结水量增加，导致轴加压力升高，轴加水封也很容易失去。

（4）保持轴封压力恒定，防止轴封加热器进口压力增大轴加水封压力失衡，水封失去。

（5）机组正常运行期间切换循环水泵时加强监视，防止真空大幅度波动造成水封失去，冬季环境温度低，且是供热机组真空度都在97%以上，尤其容易出现水封失去，需要重点关注，及时处理。

（6）进行设备改造，将轴加疏水进入凝汽器的管道接口上移1 m左右，增大轴加水封安装高度，从而增加疏水阻力。

（7）为了保证机组安全运行增加轴加远传液位计，且增加联锁，当液位高时报警，如果轴加疏水有事故疏水门，联开事故疏水电动门，防止液位高，轴封进水，损坏汽轮机。

参考文献

[1] 大唐林州热电有限责任公司集控辅机规程[Z].2013.

[2] 胡志强.上海汽轮机厂设备说明书[Z].2010.