汽轮机轴封蒸汽系统

汽轮机轴封溢汽蒸汽管路技改探讨某350MW机组汽轮机是由德国西门子公司生产的反动式单轴双缸、双排汽、亚临界、一次中间再热、节流调节凝汽式汽轮机。

汽轮机轴封蒸汽系统通过轴封供汽调阀、轴封溢汽调阀保持轴封蒸汽联箱及轴封各汽室压力为恒定值，当机组中高负荷时，为保证轴封压力稳定必须通过开启轴封溢汽调阀将多余蒸汽排至凝汽器，以维持联箱压力恒定。

由于多余的蒸汽被直接排至凝汽器，造成一定的热能浪费，同时增加了凝汽器热负荷，使机组经济性降低。

为了使轴封多余蒸汽形成梯级利用，对轴封溢流蒸汽进行了改造，使该部分蒸汽得到利用，从而提高机组经济性。

2、可行性分析2.1轴封蒸汽系统流程及调节原理当机组启动时，从辅汽联箱来的蒸汽经过轴封供汽调阀保持密封蒸汽联箱及轴封各汽室压力为一恒定值35mbar，随着机组负荷增加，高中压漏汽量增加，需要的辅汽量减少，轴封供汽调阀逐渐关小，当机组负荷达40~60％额定负荷时，轴封供汽调阀逐渐关闭，该系统实现自密封，不再需要外部蒸汽，即高中压轴封漏汽完全满足低压轴封密封的需要。

随负荷进一步增加时，高中压轴封泄露蒸汽量增加，轴封蒸汽联箱压力提高，为保持轴封蒸汽联箱压力稳定，轴封溢流蒸汽调阀将逐渐开启，将多余蒸汽排至凝汽器。

汽机轴封最外层汽室与轴封蒸汽联箱相通，该联箱保持-5mbar（表压）的微负压，漏入轴封汽室的空气及沿轴泄漏的蒸汽被一起排入轴封加热器中，蒸汽被凝结后排入凝汽器，而空气被排放到大气中，负压是通过轴加风机维持的。

2.2改造可行性由于轴封溢流蒸汽调阀开启后，将轴封内的多余蒸汽排至凝汽器，造成了热量的浪费，同时也增加了凝汽器的负荷，图表1为机组在不同负荷下轴封溢流蒸汽阀开度及轴封参数。

图表 7同时轴封溢流蒸汽经过A2低压加热器冷却之后进入凝汽器会减少凝汽器相应的热负荷。

按照机组负荷率75%（262MW）计算，此时轴封溢流蒸汽压力104.5Kpa、温度300℃，轴封溢流蒸汽焓值为3074KJ/Kg，A2低压加热器疏水焓值为304KJ/Kg，综合计算约可以降低0.2g/kwh的煤耗。

防止汽轮机轴封汽带水的改进措施摘要：因为轴封蒸汽温度如果与汽轮机本体部件温度（特别是转子的金属温度）差别太大或是蒸汽带水，将使汽轮机部件产生很大的热应力，这种热应力将造成汽轮机部件产生摩擦，使部件寿命损耗加剧。

本文分析了防止汽轮机轴封汽带水的改进措施。

关键词：汽轮机；轴封；轴封汽；滤网；减温器轴封蒸汽系统作为热力发电厂汽轮机系统的重要组成部分，其主要功能是向汽轮机主机、给水泵小汽轮机的端部动静部位提供轴向密封蒸汽，同时将各汽封的漏汽合理导向或抽出。

一、汽轮机轴封蒸汽带水的原因分析1.高压缸轴封(端部汽封)的作用在于阻止蒸汽沿着转子漏出,高压缸前后的端部汽封所承受的压差比较大,额定工况时调节级喷嘴处的压力为4.43MPa,对于15级后压力则为0.11MPa,不但压差存在,为了不使动静机件发生碰磨,而总要留有一定间隙,间隙的存在也必然要导致漏汽,漏汽量一般要达到总汽量的0.5%。

由于上述两个原因,很容易使该处的蒸汽沿转子窜入轴承室,引起轴承温度升高,使油系统中带有由蒸汽凝结而成的水。

可见解决油系统中带水的问题关键是消除轴封漏汽。

如果汽轮机高压缸前段轴封间隙调整得不合适,导致轴封供汽从该处沿轴颈窜入轴承室,造成油中带水,油质恶化。

2.轴封系统的配置不太合理,高低压轴封供汽联在同一根母管而引起供汽分配不均的问题。

3.控制好高压缸前轴封第二腔室漏汽是防止轴封漏汽的关键,试验表明,如果将该二段漏汽压力提升到0.014MPa以上,汽封处就会有明显的漏汽存在,所以在保证机组真空的前提下,二段漏汽压力应该尽量调低,防止油中带水。

在机组运行中,当机组增加负荷时,轴封漏汽量增加,需要开大二段漏汽至1号低压加热器门;当机组减负荷时,又要防止空气从二段漏汽进入轴封冷却器,从而进入凝汽器影响机组真空,需要关小该阀门。

二段漏汽至加热器门均为手动门,随着机组负荷的变化,运行人员必须频繁地就地进行操作,增加了调整难度,对机组安全运行有不利影响。

汽轮机轴封系统工作原理汽轮机是一种将燃料燃烧产生的高温高压气体能量转化为机械能的设备。

在汽轮机的运转过程中，高速旋转的轴会产生巨大的离心力和热力，因此需要一个可靠的轴封系统来确保工作的安全和高效。

汽轮机轴封系统的主要工作原理是通过封闭旋转轴与静止部件之间的间隙，防止气体和液体泄漏。

轴封系统通常包括主封和辅助封两部分，以确保完全的密封效果。

主封通常采用机械密封的形式，由密封环、密封垫片和密封罩组成。

密封环被安装在静止部件上，与旋转轴相连。

密封环的内径与轴的外径相匹配，形成一个密封间隙。

在旋转轴上，安装有密封垫片，密封垫片与密封环紧密接触，形成一个密封面。

当旋转轴旋转时，密封垫片与密封环之间的摩擦力和压力将阻止气体和液体泄漏。

此外，密封罩还起到保护密封环和密封垫片的作用，防止外界杂质进入。

辅助封通常采用填料密封的形式。

填料密封由填料、填料盒和填料压盖组成。

填料盒被安装在静止部件上，填料压盖与填料盒紧密接触。

填料被填充在填料盒中，并与旋转轴接触。

填料通过摩擦力和压力阻止气体和液体泄漏。

填料密封在一定程度上可以补偿主封的不足，提高整体的密封效果。

汽轮机轴封系统的工作原理可以总结为以下几点：1. 旋转轴与静止部件之间的间隙被密封环、密封垫片和填料填充物填充，形成一个密封面。

密封环和填料填充物通过摩擦力和压力阻止气体和液体泄漏。

2. 密封环和填料填充物与旋转轴之间的接触面必须保持良好的润滑，以减少摩擦损耗和热量产生。

通常会使用润滑油或润滑脂来提供润滑效果。

3. 密封环、密封垫片和填料填充物的材料选择十分关键。

它们需要具有良好的耐磨损性、耐高温性和耐腐蚀性，以确保长时间的稳定运行。

4. 轴封系统需要定期检查和维护，以确保密封效果的可靠性。

定期更换密封环和填料填充物，并进行润滑油或润滑脂的补充，可以延长轴封系统的使用寿命。

汽轮机轴封系统的工作原理是通过封闭旋转轴与静止部件之间的间隙，防止气体和液体泄漏。

主封和辅助封的组合形式，确保了轴封系统的完全密封效果。

轴封系统工作原理轴封蒸汽系统的主要功能是向汽轮机、小汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封提供密封蒸汽，同时将各汽封的漏汽合理导向或抽出。

在汽轮机的高压区段，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。

汽轮机组的高、中、低压缸轴封均由若干个轴封组成。

相邻两个轴封段之间形成一个汽室，并经各自的管道接至轴封系统。

为实现蒸汽不外漏、空气不内漏的轴封设计准则，汽缸轴封设计成多段多腔室结构。

为阻止蒸汽不外泄到大气，避免轴承的润滑油中带水，应使与大气交界的腔室处于微真空状态；为防止空气漏入汽缸，应使与蒸汽交界的腔室处于正压状态。

以三段两个腔室轴封进行说明，如图1和图2所示：当机组启动或低负荷时，轴封汽源来自辅助蒸汽。

通过调整使轴封蒸汽压力略高于大气压力。

此时，由于汽机内真空已建立，各轴封内侧压力都低于大气压力，轴封蒸汽经减温减压后进入“X”腔室，此时“X”腔室的压力控制在 1.16—1.29绝对大气压。

轴封汽进入“X”腔室后分成两路：一路经若干汽封齿后漏入汽缸内，另一路经若干汽封齿流向“Y”腔室。

由于轴加的排烟风机的抽吸作用，使“Y”腔室低于大气压力。

在“Y”腔室，流入的蒸汽和漏入的空气形成的汽气混合物，一起进入轴封加热器，以保证轴封漏汽不进入大气。

随机组负荷的增加，高、中压缸轴封漏汽和高、中压缸进汽阀的阀杆漏汽也相应增加，致使轴封漏气压力逐渐高于“X”腔室的压力。

于是，汽封供汽阀门逐渐关小，以维持轴封母管压力正常。

高、中缸内蒸汽压力将升高至某一工况后，轴封蒸汽系统的汽源切换为高、中压缸及门杆漏汽，此时汽缸内蒸汽将通过汽封齿漏入“X”腔室，其中一部分由“X”腔室继续流到“Y”腔室（微负压状态）以阻止空气向内泄漏，另一部分蒸汽由“X”腔室返流入轴封母管，经母管及减温器流入低压缸轴封的“X”腔室。

在低压缸轴封的“X”腔室和“Y”腔室中，蒸汽流向如机组启动时一样。

汽轮机轴封蒸汽带水的原因解析轴封蒸汽系统作为热力发电厂汽轮机系统的重要组成部分，其主要功能是向汽轮机主机、给水泵小汽轮机的端部动静部位提供轴向密封蒸汽，同时将各汽封的漏汽合理导向或抽出。

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；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度，另外，轴封蒸汽系统还有回收汽封漏汽，减少系统工质损失的作用，轴封蒸汽参数若控制不当将影响机组安全运行。

1 设备概况某厂汽轮机是由东方汽轮机厂生产的300MW纯凝式汽轮发电机组。

其轴封蒸汽系统是由轴封装置、汽封冷却器、轴封压力调节阀、轴封风机、压力调节阀、喷水减温器及相应的管道、阀门等部件组成，为防止杂质进入轴封，各支管上设有Y型蒸汽过滤器。

当机组在启动时，轴封蒸汽系统的汽源主要来自辅汽母管（辅汽母管汽源正常运行时来自四段抽汽或再热冷段抽汽，启动时来自邻机供汽）。

辅汽进入轴封调压部件进行调压，调压后的辅汽随时由压力表、温度表监测，使辅汽在各种工况下维持其压力和温度的正常值。

另外，还有一部分轴封汽来自高、中调门杆的漏汽。

正常运行时，由高中压漏汽经喷水减温后作为低压端轴封供汽，多余漏汽经溢流站溢流至低压加热器或凝汽器。

在机组低负荷或启动阶段，轴封供汽由外来（邻机）蒸汽提供。

2 振动超限经过某日14∶28机组转速1100rpm，主汽压力3.14MPa，主汽温度410℃，热再汽压0.24MPa，热再温度396℃，真空-90.6kPa，高压内缸上下半壁温174℃/189℃，轴向位移-0.372/-0.311mm；高中压/低压胀差1.53/3.38mm，偏心13.8um，高压缸热膨胀7.4/5.7mm，主机润滑油温40℃，各轴承振动为1X/1Y 20/24µm，2X/2Y 30/40µm，3X/3Y 39/65µm。

机组1100r/min中速暖机结束，设定目标转速2000r/min，升速率200r/min，准备升速至2000r/min暖机，14∶30转速升至1537r/min（高中压转子一阶临界转速1750r/min）2Y轴振由40μm 持续上升至272μm，轴振保护动作，机组跳闸。