汽轮机轴封系统剖析

3、运行监视调整及维护
1）检查轴封各调整门工作正常，压力、温度控制在 规定的范围内,防止轴封带水或影响凝器真空。 2）定期检查轴承回油是否带水，以便分析轴封汽压 力设定是否偏高或轴封汽疏水是否通畅。 3）监视轴加风机运行正常，监视轴加水位正常。轴 加负压维持在-0.5kPa，防止轴封蒸汽外溢。检查 轴加U型管水封正常，轴加进、出水温正常。 4）轴封系统投入正常运行时，维持疏水运行。辅汽 至轴封供汽管道疏水器进出口手动门保持开启。
DAS汽封属于传统迷宫汽封的范畴，安全可靠性高。 迷宫密封由一组环状的密封齿片组成，齿与轴之间形成 了一组节流间隙与膨胀空腔。气体流经各个环形的齿顶间隙 时，产生节流效应，间隙中的压力温度均降低。当气体流经 各个膨胀空腔时，则会产生一系列等焓热力学过程 。
气体穿过齿顶间隙进入空腔，由于容积突然扩大，气体膨 胀而产生剧烈的漩涡。在容积比间隙容积大很多的空腔中气 体流速几乎等于零，这时，气流的绝大部分动能转化为热能， 被腔室中的气体吸收，气体温度又从流经间隙时的温度回升 到流入间隙前的温度，在空腔内的压力却回升很小，使气流 的焓值保持接近于间隙前的数值。气流残存小部分动能，以 余速穿过下一级齿顶间隙继续降低压力和流量。经过一级一 级地重复上述节流及等焓热力学过程，使气体的残余速度非 常低，气体压力逐渐降低，最终气体的外漏量非常小，起到 了密封作用。
在汽轮机起动和低负荷时所有汽缸中压力都低于大气压 力。密封汽供到“X”腔室，通过汽封片一边漏入汽轮机，另 一边漏到“Y”腔室。“Y”腔室与轴封加热器相连，轴加风 机抽吸此漏气，控制该室压力具有一定的真空度。因而，外 界空气通过外部汽封片漏入“Y”腔室后，与从“X”腔室来 的密封蒸汽混合，再流向轴封冷却器。
4、轴封风机 本系统采用两台100%容量轴封风机(其中一台备用)。 作用是用以抽出轴封加热器内的不凝结气体，以保证轴 封加热器在良好的换热条件下工作，并维持汽封腔室一定的 负压，使轴封汽的外挡漏气不向外冒汽。
6、减温器 作用：用新蒸汽供汽温度，以免低压汽封体和转子产生 热变形。 减温器的水来自凝结水，由设置在喷水减温器底部的法兰 口进入喷嘴，喷嘴使冷却水雾化，且沿蒸汽流动方向喷出， 同蒸汽充分混合，使其出口温度保证在所要求的供汽温度范 围内。
六、轴封系统的一般事故处理
1、轴封供汽不足 1）现象 A:凝汽器真空下降。 B:轴封供汽压力下降。 2)原因 A:溢流站调节阀失灵。 B:溢流站旁路阀误开。 C:开、停机时，轴封供汽阀失灵，或有关阀门误关。
3)处理 A:溢流站调节阀失灵，应关小调节阀前截门，并手动调整以 维持正常的轴封母管压力，并联系维修处理。旁路门误开， 应立即关闭。 B:开、停机时，若轴封供汽阀失灵，联系维修处理。有关阀 门误关，应立即开启。 2、轴封温度过低 1）原因 A:轴加满水了，水通过轴封回汽管路进入轴封母管，引起温 度下降
二、轴封系统的工作原理
本工程轴封系统采用自密封系统。所谓“自密封系统” 是指在机组正常运行时，由高压缸轴端汽封的漏汽经均压 箱作低压缸轴端汽封的供汽，多余漏汽经溢流站溢流到凝 汽器。在机组启动或低负荷运行阶段，汽封供汽由新蒸汽 提供。
在启动过程中，汽源供汽经均压箱调压稳压后， 一部分向前汽封供汽，另一部分向后汽封供汽；当机 组达到一定负荷后，后轴封用汽完全由前汽封的漏汽 供给，随着负荷继续升高，前汽封的多余漏汽自动溢 流到凝汽器，并由调节阀自动保持供汽压力稳定。设 置在低压汽封供汽管路上的温度控制站自动调节以保 持低压汽封供汽温度的稳定。总之，从启动前投汽封 到停机后停止汽封送汽，该系统完全能自动调整，具 有良好的负荷适应性
1、轴端汽封 本机组高压缸和低压缸共有2组汽封。
DAS汽封其结构形式与梳齿类似，但汽封块两侧的高 齿部分齿宽加厚，它与轴的径向间隙略小于其它齿，并采 用铁素体类材料将其嵌入汽封块中，与转子摩擦时产生的 热量小，不易弯轴。开机过临界时如产生碰磨就会先与大 齿磨，由于它厚不易磨掉故不会磨到其它的齿，保证正常 运行时的汽封间隙。
3）处理： A:切换轴封汽源， B:打开轴封供汽系统及本体疏水门，倾听机内声音，测量振 动，记录惰走时间，检查盘车电动机电流是否正常且稳定， 盘车后测量转子弯曲数值。如惰走时间明显缩短或机内有 异常声音，推力瓦温度升高，轴向位移，胀差超限时，不 经检查不允许机组重新启动。 C:如果发现机组声音变沉，振动增大，轴向位移增大，胀差 减小或出现负胀差，应立即破坏真空，打闸停机。
2、轴封系统投运
1 开启轴封加热器进水门。
2. 热器出水门。
3 关闭轴封加热器旁路门。 4 运行值班人员送上轴加风机电源，启动轴加风机，开启轴加风机进口风 门。 5 关闭轴加疏水排地沟门。 6 开启轴封汽至轴封加热器进汽门。 7 检查轴加排汽正常，轴加疏水U型水封管不烫手。 8 开启轴加U型疏水至疏水箱门，注意凝汽器真空变化。（三期轴加疏水因 设计缺陷，不回收至凝汽器）。
p1 p2 n gh
P1:轴加内的压力，kPa; P2:外界压力，kPa; h :每级水封管的高度； ρ：水的密度，kg/m3.
轴加多级水封图
轴 加 疏 水 来
凝结水来
至 凝 汽 器
排 排 放水 排 放 空放 放 空 空 水 水 水
多级水封作为轴加的疏水装置的优缺点： 优点：没有机械传动，因而无磨损、无卡涩；没有电气 元件，因而不需要调试，不耗电；结构简单，维护方便。 缺点 ：停机后水封管内有残留积水，易造成金属锈蚀， 因而影响再次启动时凝结水的质量；占地面积大，需挖深坑 放置水封，以及仅能在加热器间压力差不大的情况下使用。
四、轴封系统的投入运行与停止
1、系统投运前的检查和准备 1)按辅机运行通则进行检查。确认该系统及设备无任何 检修工作，周围清洁无杂物，设备系统完好。 2)启动前各项试验完成且合格。 3)辅汽、仪用空气系统、凝结水系统、开式水系统及循 环水系统已投运正常。 4)主机润滑油、盘车等已投入运行处于盘车状态。 5)盘车已经连续运行2小时以上。
4、轴封蒸汽系统停运 1）确认机组处于停机状态，转子已静止，真空到零， 方可停运轴封系统。 2）若负荷低时，及时将供汽切换为辅汽供给。 3)关闭后轴封阀及隔离门，关闭轴封溢流调节阀及隔离 门，关闭低压轴封母管减温水调节阀及隔离门。确认 减温水已可靠隔离，轴封母管压力降至零，温度逐渐 下降。 4）解除备用轴加风机联锁，停运轴加风机。 5）打开轴封系统管道上的各疏放水门。 6）确认轴封汽温度持续下降，若发现轴封冒汽或轴封 汽温度未连续下降，须立即查明原因、进行系统隔离、 联系检修处理设备缺陷，并注意监视主油箱油位。
4、轴封带水 1）现象 轴封带水将影响胀差向负值增大 2）原因： 机组刚启动或低负荷时轴封供汽带水有造成水冲击，如果是 甩负荷后轴封供汽带水还会使高温的大轴表面受到不均匀 的骤冷冲击，对大轴的危害是非常严重的。如果机组带较 高负荷稳定运行，高压轴封漏汽压力比较高而且是向外排， 低压轴封温度低，影响不是太大
运行时，凝结水由水室进水口流入冷却钢管内，经过 U型管到水室出口并流出加热器;汽—气混合物进入壳体后， 在冷却钢管处迂回流动，通过管壁与冷却水进行热交换， 使凝结水温度升高，而汽—气混合物中绝大部分蒸汽凝结 成水，通过水封U型管疏水至凝汽器，不凝结气体和少量 蒸汽则由轴封风机抽出并排放入大气。
轴封加热器多级水封 水封的级数可以用公式：
五、轴封系统投运注意事项
1）投运轴封前，机组盘车装置必须运行正常。 2）冷态投运轴封应先抽真空，后投轴封；热态正 相反，应先投轴封，后抽真空。 3）冷态投运轴封系统时，必须充分暖管、疏水， 以防轴封管道振动和轴封蒸汽带水。 4）冷态时轴封投运不宜过早，以免机组启动过程 中胀差不易控制。
5）轴封加热器水位维持正常，以防水位过高轴封风 机进水，烧坏电机、损坏轴承。 6）机组负荷大幅度变动，不能满足自密封时，应即 时切换汽源。
接触式汽封是靠弹性构件(如弹簧)和介质的压力在旋 转的接触表面(端面)上产生适当的压紧力，使端面紧密贴 合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。这 层液体膜具有流体动压力与静压力，起着润滑和平衡压力 的作用。
2、供汽母管压力调整机构 轴封供汽采用三阀系统，即在汽轮机所有运行工况 下，供汽压力通过三个调节阀即主汽供汽调节阀、辅助汽 源供汽调节阀和溢流调节阀来控制，使汽轮机在任何运行 工况下均自动保持供汽母管中设定的蒸汽压力。上述三个 调节阀及其前后截止阀和必需的旁路阀组成三个压力控制 站，分别为主汽汽源供汽站、辅汽汽源供汽站和溢流站。
随着机组负荷的增加，调速汽阀开大，进汽量增加， 汽缸内压力相应增大。当高中压缸两端的排汽压力高于 “X”腔室压力时，汽流在内汽封环内发生相反流动，缸 内的蒸汽经过汽封流向“X”腔室。
三、轴封系统相关设备的简介
它由轴端汽封、压力调整机构（均压箱）、轴封加热器、 轴封风机、喷水减温器以及有关管道组成的闭式轴封系统。
6)主机本体疏水阀开启，各高、中压主汽门、调门门杆漏 汽疏水阀开启。 7)确认轴封加热器水侧已投入。 8)真空系统具备投运条件。 9)确认各调节门气源正常，仪表一次门打开，液位计投入。 10)打开全部汽轮机轴封进汽管道疏水门。 11)轴封未投好前低压轴封减温水严禁投入，以防轴封汽 带水或汽缸进水。 12)检查并对轴加U形管注水正常。 13)确认主汽供轴封调节门、电动门关闭。 14)确认辅汽供轴封汽调阀、电动门、旁路门和冷再供轴 封电动门关闭。 15)确认轴封溢流调节门、旁路门、轴封溢流到凝汽器门 关闭。
3、轴封加热器 主要作用是将汽—气混合物的热量传给凝结水，提 高了汽轮机热力系统的经济性。其次利用凝结水来冷却各 段轴封和高、中压主汽调节阀阀杆抽出的汽—气混合物， 在轴封加热器汽侧腔室内形成并维持一定的真空，防止蒸 汽从轴封端泄漏。使混合物中的蒸汽凝结成水，从而回收 工质。同时，将混合物的温度降低到轴加风机长期运行所 允许的温度。
5）如轴封压力降低可通过调整辅助汽门，使轴封压力恢复 正常；轴封溢流调节阀故障时，也可通过旁路门调整。 6）监视凝汽器真空正常，真空泵水位正常。 7）当机组甩负荷时，轴封系统调整处理： a)如机组一抽压力达到要求，则轴封供汽由一抽供给。