超超临界机组轴封温度高原因分析

摘 要：对1000MW超超临界机组大修前后的轴封温度明显变化进行了详细的分析，并提出了了处理意见，为同类机组轴封温度高的原因分析及处理提供了借鉴和参考。

关键词：1000MW机组；超超临界；轴封；温度

引言：

我厂#1机组经历大修后，汽轮机高低压轴封温度比大修前明显提高30℃以上，严重影响了我厂#1机的安全运行。现把#1机轴封温度高的原因进行分析。

1.系统概述

轴封系统的主要功能是向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封供密封用蒸汽，并收集轴封漏汽和汽轮机的主汽门、调节汽门门杆低压腔室漏汽，防止上述漏汽溢至大气。在汽轮机的高压区段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以确保汽轮机有较高的效率；在汽轮机的低压区段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空，也是为了保证汽轮机的高效率。

轴封系统主要由密封装置、轴封蒸汽母管、轴封加热器等设备及相应

的阀门、管路系统构成。

2.我厂采用的是非接触式的迷宫式汽封，轴端汽封间隙大小对轴封温度影响大，以下是我厂轴端汽封简介

转子穿过汽缸两端处的汽封称为轴端汽封，简称轴封，用以防止蒸汽漏出和空气漏入汽缸。大型汽轮机的轴封比较长，通常分为若干段。一般情况下每一个汽缸都有一段轴封，每组轴封有多段轴封组成，相邻两段之间有一环形腔室，可以布置引出或导入蒸汽的管道。

汽轮机轴端密封装置有两个方面的功能，一是在汽轮机压力区段防止蒸汽外泄，确保进入汽轮机的全部蒸汽都沿汽轮机的叶栅通道前进做功，提高汽轮机的效率，在真空区段，防止汽轮机外侧的空气向汽轮机内泄，保证汽轮机组有良好的真空，降低汽轮机的背压，提高汽轮机的做功能力，一般情况下每一个汽缸都有一段轴封，每组轴封有多段轴封组成，并配有相应的供汽系统。

轴端密封的形式一般分成镶片式汽封和梳齿式汽封两种，镶片式汽封主要是由镶于转子和汽封圈上的梳齿、汽封圈、汽封体组成，汽封圈分段装设在水平中分面的汽封体的T形槽中。这种汽封结构，由于制造工艺和材质的原因运行中往往发生汽封被吹倒和局部脱落的现象，达不到预期的目的。梳齿形汽封的结构和隔板汽封的结构相同，根据汽封齿安装的位置不同，分成了三类：①汽封齿安装在转子上；②汽封齿安装在静子上；③汽封齿在定、转子上均安装。主要优点是结构简单，便于加工，材质可以选用刚性较高的金属。但这种汽封齿在摩擦时容易发生转子局部加热而发生弯曲的事故。

1-汽封环 2-汽封体 3-弹簧片 4-汽封套

图1 梳齿型汽封结构

本机组高、中、低压缸的轴端密封均为整体车制、迷宫梳齿式轴封，所不同的是：高、中压缸轴封采用高低齿形式。在高中压转子上车有城墙式轴封槽，这种结构的轴封使转子与汽缸在任何相对膨胀位置时，动静部分之间仍保证有较小的间隙。它的轴封效果不受汽缸与转子之间差胀的影响。低压缸轴封采用斜齿形式，它所对应的转轴为光轴，因此很适合相对胀差较大的低压缸轴封。

图2 高压缸前轴端汽封

上图为高压缸前轴端汽封结构示意图。因高压缸前端汽封位于高压缸的排汽端，其轴端汽封前后两端的压差相对较小，故汽封圈和汽封齿的数量都比后轴端汽封的数量少。前轴端汽封设有2个汽封体，外轴端汽封体用螺栓固定在外缸的端面上，内轴端汽封体利用外圆上的环形凹槽跨装在外缸的凸缘上，其汽封体下半用水平中分面处左、右两个搭子和螺栓固定在汽缸下半上，汽封体下半外圆的底部还设有1个定位销，以保证汽封体与转子中心一致，汽封体上半通过水平接合面的螺栓与汽封体下半固定。内轴端汽封体装有4个汽封圈，外轴端汽封体装有2个汽封圈，6个汽封圈沿轴向被3个环形腔室分割成4段，自内向外，A腔室与第4段回热抽汽连通，X腔室与汽封供汽母管连通，Y腔室与汽封回汽管连通。

3.大修前后轴封系统参数比较

时间 负荷

MW 高压轴封温度

℃ 低压轴封压力

KPa 低压轴封温度

℃ #5轴封温度

℃ #6轴封温度

℃ #7轴封温度

℃ #8轴封温度

℃ 溢流阀开度

% A轴加风机压力

KPa A轴加风机电流

A

2014.01.16

02：00 540 241.6 27.9 121.6 228 229 230 228 41 -2.893 12.31

2014.01.16

12：20 800 225 28.2 121.8 220 221 222 219 70 -2.817 12.07

2014.01.17

11：32 950 208.5 27.9 109.1 234 179 235 232 76 -3.065 12.05

2014.09.13

08：40 540 293 30.7 269 257 263 262 256 44 -5.66 10.82

2014.09.09

22：30 800 330 31.1 280.5 266 264 265 263 58 -5.106 10.45

2014.09.11

12：30 1000 328.7 31.3 286.4 265 266 267 264 88 -5.16 10.41

4.轴封温度高的原因分析

（1）低压轴封喷水减温器喷头雾化不良或者堵塞，可导致低压轴封温度升高。如果大修前后高压轴封温度测点不准确，那么此条原因可能成立，应利用机组小修机会检查低压轴封喷水减温器喷头；如果大修前后高压轴封温度测点准确，因大修后同样工况高压轴封温度明显上升40℃以上，大修后高低压轴封温度都上升，那么此条原因不成立。

（2）正常运行时，轴封汽已达到自密封，如果轴封供汽站阀门内漏汽量大，会造成高低压轴封温度全部升高，应对轴封供气站的阀门内漏情况进行排查。一般调整门存在不严密的情况，因此调整门前的电动门及旁路电动门应作为排查的重点。主汽供轴封调整门前电动门，辅汽供轴封调整门前电动门、辅汽供轴封旁路电动门，再热蒸汽冷段供轴封调整门前电动门、再热蒸汽冷段供轴封旁路电动门应进行排查，因#1机存在轴封温度比辅汽温度高的情况，辅汽汽源阀门内漏情况基本可以排除。

（3）#1、#2、#3、#4高压主汽阀门杆一漏和高压主调阀门杆三漏漏气到轴封供气母管上，可能存在#1机组大修后门杆漏气量比以前漏气量大的情况。应利用机组对高压主汽阀及主调阀的漏气情况进行检查，或者在漏气管路上加装手动阀门，对漏气量能进行调整；或者进行技术改造，将漏气管道接到轴封回汽母管上。

（4）高中压缸轴端汽封间隙调整过大或轴封与转轴在运行中发生摩擦，50%额定负荷以上时漏人x腔室蒸汽量增大，轴封母管压力、温度升高，漏入Y腔室的蒸汽量增大，Y腔室可能会形成正压。（原始设计介绍，当机组负荷在额定负荷的50%以上时，高中压缸汽封X腔室是正压，不会影响凝汽器真空，而低压缸汽封X腔室随负荷的升高而需增大密封蒸汽量，才能维持X腔室正压，满足机组运行真空的要求。）

（5）轴封加热器和风机容量富裕度偏小。x腔室进入Y腔室的蒸汽量变大，进入轴封加热器的热负荷增大，由于冷却面积小，风机抽真空能力不足，不能维持Y腔室微负压，因而导致蒸汽外漏。这个原因可以排除，因大修后提高A轴加风机出口负压到-5.0KPa以上，轴封温度仍然偏高。

（6）轴封回汽系统设计不合理，运行中不易调整。轴封加热器到高、中压轴封的回汽管路较长，回汽管压损较大，影响了对端部轴封Y腔室的回汽压力，为此应适当加大轴封的负压值；高中压轴封每个轴封回汽腔室至轴封加热器的路径不同，阻力悬殊，高中压轴封回汽排挤低压轴封回汽和小汽轮机轴封回汽，导致低压轴封和小汽轮机回汽困难，回汽阻力增加，低压轴封回汽腔室压力升高，因此回汽腔室的蒸汽向外逸出。若单纯提高轴封加热器入口负压，降低各轴封回汽系统压力，减少轴封回汽腔室向外跑汽，则往往会伴随着低压轴封腔室内供汽量的不足，而很容易使空气进入，造成凝汽器真空下降，危及机组安全经济运行。这个原因可能性不大。

5.结束语

我厂#1机组大修后轴封温度高的原因可能为低压轴封喷水减温器喷头雾化不良，门杆漏气量量大，高中压缸轴封间隙调整过大或轴封与转轴在运行中发生摩擦等原因造成，应逐一进行排查，并利用机组小修的机会进行彻底检查或者进行技术改造，彻底解决#1机主机轴封温度高的问题。

参考文献：

[1]胡念苏.汽轮机设备与系统[M].武汉大学，2012.

[2]卜正喜.汽轮机轴封系统中存在的问题及对策[J].华电技术，2005（03）：53-54.