汽轮机轴封系统

轴封系统一、轴封系统的作用二、轴封系统的工作原理三、轴封系统相关设备的简介四、轴封系统的投入运行与停止五、轴封系统投运注意事项六、轴封系统的一般事故处理一、轴封系统的作用1、防止蒸汽沿高、中压缸轴端由内向外泄漏，甚至窜入轴承箱使润滑油中进水；2、防止空气由外向内漏入低压缸而破坏机组的真空；3、回收工质，减少热量损失，并改善车间的环境条件。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、中压缸轴端汽封的漏汽经喷水减温后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，汽封供汽由外来蒸汽提供。本系统设置有溢流控制站、温度控制站、主蒸汽供汽控制站、辅助汽源供应控制站，从启动到满负荷全过程均能按汽封供汽要求自动进行调整、切换。在启动过程中，汽源供汽经压力控制站调压稳压后，一部分向经压力控制站调压稳压后，一部分向高、中压汽封供汽，另一部分经喷水降温向低压汽封供汽；当机组达到一定负荷后，低压轴封用汽完全由高、中压前、后汽封的漏汽供给，随着负荷继续升高，高中压汽封的多余漏汽自动溢流到凝汽器，并由汽封溢流控制站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。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。大约10％额定负荷时，高中压缸调阀端的高压排汽压力己达到密封蒸汽压力；而大约25％额定负荷时，高中压缸排汽压力达到密封压力，形成自密封。三、轴封系统相关设备的简介本工程350MW汽轮机组轴封系统（包括两台给水泵汽轮机轴封系统）采用具有自动调节装置（调整轴封供汽压力）的闭式轴封系统。它由轴端汽封、供汽母管压力调整机构、轴封加热器、轴封风机、蒸汽过滤器、喷水减温器以及有关管道组成的闭式轴封系统。1、轴端汽封本机组高、中压缸和低压缸共有6组汽封。高、中压前后端汽封采用DAS汽封。低压第1、2列汽封采用DAS汽封，低压第3～5列汽封采用接触式汽封。DAS汽封为东方汽轮机厂自主研制的先进性汽封（DAS为缩写）也叫“大齿汽封”，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。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。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。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。本公司轴封加热器采用东方汽轮机厂生产的JQ－150型卧式轴封加热器。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：ghppn21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.轴加多级水封图凝结水来排空放水放水轴加疏水来至凝汽器放水放水排空排空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。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。5、蒸汽过滤器作用：在汽封供汽管路中，防止供汽管路中的杂物进入汽轮机的轴端汽封，保证机组的安全运行1：阀体2：滤芯网3：垫片4：滤网盖6、减温器作用：用来降低低压汽封供汽温度，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。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)主机密封油系统、润滑油、顶轴油、盘车等已投入运行处于盘车状态。5)盘车已经连续运行1小时以上，且偏心度＜0.076mm。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、轴封溢流到凝汽器电动门和轴封溢流到#8低加电动门关闭。16)确认后缸喷水控制阀及旁路阀关，前、后隔离阀开，后缸喷水隔离总阀开。17)测量轴加风机A/B电机绝缘合格后送电。18）打开辅汽至轴封管道疏水电动门，疏水暖管，根据温度情况打开辅汽至轴封减温水。19）检查开启辅汽至主机轴封供汽隔离阀。20）打开汽轮机高中压缸及低压缸轴封供汽手动门，如给水泵汽轮机轴封一同投运，应打开给水泵汽轮机轴封供汽及回汽各手动门(如给水泵汽轮机轴封不投运，应确认给水泵汽轮机轴封供汽总门关闭)2、轴封系统投运1）轴封送汽原则：冷态启动应先抽真空、后送轴封。热态启动应先送轴封、后抽真空。2）确认辅汽参数与高中压缸转子金属温度相适应：压力为0.588～0.784MPa，冷、温态启动时温度为150～260℃，热态启动时温度为250～375℃。3）确认主汽、冷再、辅汽供汽调节阀进口侧已完全疏水。4）按下列顺序打开各压力调节阀后的隔离阀：轴封溢流阀，轴封主供汽阀，最后是轴封辅汽供汽阀(热态启动时，辅汽供汽隔离阀关闭)。关闭各个调节阀的旁路阀。5）打开辅汽供轴封站电动门及辅汽供轴封调节阀前电动门，稍开辅汽至轴封供汽调节阀，向轴封母管供汽暖管疏水，检查疏水畅通，暖管情况正常，轴封母管温度缓慢上升，温度正常后缓慢调节轴封辅汽供汽调节阀向轴封供汽并投入自动调节，确认压力稳定。6）缓慢开启高、中、低压缸轴封进汽隔离阀向各轴端送汽，检查轴封回汽正常，投入辅汽或冷再至轴封压力调节阀自动，压力设定值设定为27kPa。检查轴封汽母管压力应正常，低压轴封汽温度在121℃～177℃之间，汽轮机各端部汽封处不冒汽。7）开启轴封加热器水侧进、出水门；汽侧进汽门及疏水门，投入轴封加热器运行。8）启动一台轴加风机，另一台投备用。检查轴加负压及水位正常。9）打开低压缸轴封减温水调节阀前后隔离门，减温水投入自动，温度设定值设定为150℃，确认低压轴封母管温度正常。10)随机组负荷升高，投入溢流调节阀“自动”，并开启轴封溢流至#8低加电动门(＃7、8低加水侧已投)。压力设定值为30kPa，检查溢流阀动作正常。11)在机组盘车、冲转及低负荷时，轴封汽源来自辅助汽源，维持供汽压力在0.023MPa。12)当负荷达到25%～60%，再热冷段已能满足汽封供汽要求，根据情况可将轴封汽源切至再热冷段供，维持轴封母管压力在27kPa左右。正常情况下不切换。13)随着机组负荷的升高，辅汽或冷再至轴封压力调节阀将自动关小直至关闭。当负荷达到60%以上时，轴封供汽由高中压缸轴封漏汽来维持，汽机轴封系统进入自密封状态，由轴封溢流阀调节轴封母管压力在30kPa左右，轴封汽溢流至#8低加运行。投入辅汽或冷再至轴封压力调节阀联锁开关。轴封供汽站投入热备用时，检查自动疏水器工作正常。14)关闭汽轮机轴封供汽管道上的各疏放水门。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。5）如轴封压力降低可通过调整轴封供汽旁路门，使轴封压力恢复正常；轴封供汽调节阀或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）机组正常运行时，轴封溢流排至#8低加，当#8低加停运时排至凝汽器。8）当机组甩负荷时，轴封系统调整处理：a)如机组辅汽温度达到208～375℃要求，则轴封供汽由辅汽供给。b)如辅汽温度达不到要求，而冷再温度达到要求，则关闭辅汽至轴封电动门，轴封供汽切至冷再供给；如冷再温度也达不到要求，则打开主汽至轴封电动门及调阀，将轴封供汽切至主蒸汽供给。c)单台机组运行时，如机组跳闸或机组停机时，应调整高低压旁路开度及减温水，调整冷再压力在0.7～1.4MPa，温度在300～371℃，打开冷再供轴封电动门，调整轴封压力至正常，保证汽机惰走期间真空正常。d)当冷再温度与轴封要求不匹配时，及时将轴封汽源切至主蒸汽，如轴封压力无法维持，在汽机转速降至2000r/min以下时，凝汽器破坏真空，真空到零后停止轴封