600MW机组汽轮机轴封系统运行和调节中常见故障分析--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

600MW机组汽轮机轴封系统运行和调节中常见故障分析

发表时间：2021/8/10 来源：《中国电力企业管理》2021年4月作者：王继涛

[导读] 汽轮机轴封系统的运行分析以及维护工作需要有关工作人员能够在充分掌握理论基础之上结合实际问题进行解决。下文将首先介绍该种类型机组的具体结构以及运行方式，其次举例分析在运行过程中存在的种种问题，然后给出解决问题的方法建议。

中电投电力工程有限公司王继涛上海 200233

摘要：汽轮机轴封系统的运行分析以及维护工作需要有关工作人员能够在充分掌握理论基础之上结合实际问题进行解决。下文将首先介绍该种类型机组的具体结构以及运行方式，其次举例分析在运行过程中存在的种种问题，然后给出解决问题的方法建议。希望能够通过该案例给有关部门带来参考建议。
关键词：汽轮机轴封；运行调节；故障分析
        引言：
        机器设备的运行同生物结构类似，每隔一段时间都会因为内部外部因素的共同影响出现结构上的故障。此时对于工作人员而言，需要如同医生一般对症下药，找准病源。以600MW机组汽轮机轴封系统的运行而言，该设备的内部结构组成比较复杂，即使出现问题也需要从多个方面分别进行排查，下文将对此进行详细论述。
        一、机组结构以及运行方式
        在本次案例中目标设备的型号为单轴，四缸排汽，一次再热以及反动蒸汽式超临界机组。正常情况下的轴封系统结构主要分为如下三种不同的类型，分别为轴端汽封，多齿汽封，椭圆汽封等。在本次施工中系统采用多齿密封方式，内部高中压以及低压汽缸全部采用高齿轮结构，B号汽缸利用平齿轮完成汽封，并且将他们分别安装在不同的部分，并且固定起来。因为考虑到机器设备运行过程中温度会不断升高，所以在高温区域使用的汽封片由特殊材料制备而成，低温区域采取镍铜合金制作。当前很多汽轮机组已经普遍采用自密封系统，该系统最大的优点就是在高中压汽缸中的漏汽能够被适当降温最终为低压系统使用，但是该模式下，系统起步阶段的蒸汽需要从外部获取，并且需要保持满负荷运行，而后全部过程按照机组汽封供汽的要求进行切换。综合而言,该模式下的汽封系统具有安全性能高，操作简单并且适应性良好等特点[1]。
        汽轮机的轴封系统已经全部使用自动性能良好的自密封系统，同时内部设置了轴封压力自动调节装置以及永久性的蒸汽过滤器，以上设备能够有效防止内部汽压过大所造成的安全问题。
        二、轴封蒸汽系统的运行特点
        轴封蒸汽系统在运行过程中会表现出如下特点：首先内部油箱的含水量较一般油箱多，因此发电机终端的轴承绝缘性能较差，同时内部的氢气湿度指数一直较高。其次因为给水泵汽轮机的进气管部分装有隔离门，所以在不注意的情况下容易出现隔离情况。最后高中压气缸底部的汽封外露较多，温度会保持较高的状态尤其在夏季本身较为炎热的情况下，瓶底温度会达到300度以上，此时如果没有做好防火控制以及安全保护将会造成火灾的发生。因此常常需要在底部设置蒸汽温度检测仪器，在温度达到一定安全标准之后立刻采取降温措施.
        三、轴封蒸汽系统运行过程中存在的问题
        汽轮机组在运行过程中如果不加以维护原本出现的问题会被逐渐放大，并且最终影响机器的整体运行效率，从以往的事故案例中可以总结出如下几点问题。
        轴封温度较低是最常见的问题，轴封内部的蒸汽直接与汽轮机的轴承接触，所以该部分温度的高低会影响轴承的伸缩程度。之所以出现这种情况可以用相应的物理原理解释，汽机在较高温度运行情况下，转子的温度同样保持一致，但是如果此时温度降低，低温蒸汽会进入到汽缸中，转子的运行状态会因此受到影响，前端大轴会出现急剧伸缩的现象，在伸缩量达到极限值之后，前面部分的叶栅会出现不同程度的摩擦，随后轴承则会因此位移。在了解到基本的发生原理之后，工作人员在轴封供汽的过程中，应该经常性的取暖疏水，保持内部的气压温度稳定。
        在高中压汽缸中会出现漏气量大以及温度较高的情况。同时从轴承结构方面来看，该种型号的汽缸内部间隙较大。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

但是，轴封以及转子的间距过小所以常常会在长期的运行中出现不定期的摩擦事故，在内部转子的负荷达到25%以上之后，气缸中的轴封汽压为正数。但是以低压汽缸为例，需要随着负荷的不断增加而提升内部密封的蒸汽量，压力指数才能够始终维持在正数，满足真空需求[2]。
        上文论述了压力过大的情况，当轴封汽压降低到指定的规格线之后，低压缸会受到直接影响，外界空气会随之进入，汽轮机不仅会直接出现真空下降的情况，内部转子还会因为紧急收缩出现摩擦。无论从经济性还是安全性方面考虑都是不合理的情况。在经过必要的维护处理之后，压力会逐渐上升，到那时汽轮机的可用热量也会随之降低，汽轮机的工作效率会受到影响。因此该问题最好的解决办法绝不是事后处理，而是在事前能够给出合理的预防措施。
        排气容量在受到其他因素影响出现容量较少之后，内部蒸汽最为直接的反应就是产生漩涡或者脱流，同时还会在逐渐下降的过程中于某一个部分产生相应大小的应力，该应力同叶片的固有频率成正比例关系，但是二者不会发生相应等级的共振现象。
        轴封汽系统不同阶段所使用的供气媒介不同，例如启动阶段使用母管供应，然后通过压力调节器以及温度控制器保证各项参数的正常显示，当蒸汽的压力大于15kg/cm之后需要及时改变为冷再汽源。轴封系统三个部分的阀门全部采用基地式调节装置，这种设计方式最大的优点就是单次投入资金较少，并且易于控制。但是同时所暴露出的缺点也较为明显，如不容易集中控制，轴封蒸汽的温度变化较大，调节温度的灵敏性较差，在切换汽源的时候可能会产生零件之间的冲突，产生较大方面的运行波动[2]。
        四、轴封调节系统的改造方案
        （一）事故经过
        在机组正式运行之后，工作人员发现在低压的供气管道下面不断有水流析出，将两个部分的供气压力表全部拆除之后发现内部不断出现湿热的蒸汽。针对上述现象工作人员归结为四个方面的原因，分别从温度，雾化喷头，外部冷源以及管道作用等四个方面展开论述。通过一一分析，逐渐排除的方法最终发现该问题的主要原因在于轴封管道在冷凝器部分受到外部冷源的作用，因为内外受热不均出现蒸馏的效果。随后在参考原本出厂设计图纸以及相关资料的基础上，将正在运行的机器设备完全停止，然后将轴封内部的空气全部排除，做喷水以及水幕的保护试验，最终发现在低压环境中仍然不断出水。本次试验能够初步得到结论：低压缸在排气的过程中会受到外部冷凝器的作用，随着内部负荷的不断升高，这种效果也就越为明显，出水量也就越大[3]。
        （二）解决措施
        在科学的理论分析基础上，试验工作人员在大量的数据调研之后再冷凝管的供气管道外部增加保温管道，有效去除外部多余的水分。从事故现象来看，轴封带水对于机组的安全运行会产生很大的影响，针对轴封片锈蚀以及缺乏润滑油等情况可以直接在外部增加保温管道。同时为了能够直接避免类似问题的出现，可以考虑在出厂之前将供气管道的位置直接避开冷凝器，防止出现水流冷却的现象[4]。
        五、结束语
        经过严密的科学论证以及分析，最终可以确定轴封内部气体外漏的主要原因同内部间距过大很大的联系，因此日后其他机器设备的设计工作应该有效调整间隙。一种型号的机械设备在工作过程中出现问题之后应该能够及时上报，该问题如果反反复复出现多次则意味着内部结构已经出现很大的故障问题，此时需要停止设备，进行完整全面的检测。
参考文献：
[1]柳永宽. 沧东电厂1^#机组600MW汽轮机轴封系统故障分析与对策[J]. 沈阳工程学院学报(自然科学版), 2010, 06(4):310-312.
[2]盛增庆. 关于发电厂汽轮机运行中常见问题及解决对策分析[J]. 山东工业技术, 2019(23):130-130.
[3]胡俊. 超临界机组汽轮机运行中的轴封系统问题分析及优化[J]. 企业技术开发(下半月), 2015, 000(015):110-110,114.
[4]付文双, 陈树科. 轴封系统异常对600MW 机组真空的影响分析[J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术:00265-00265.