轴封蒸汽带水的原因分析及对策

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 20/24?m，2X/2Y 30/40?m，3X/3Y 39/65?m。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。15∶26汽机转速至零，投入连续盘车运行，盘车电流32A，大轴偏心10um、盘车电流无摆动现象，倾听缸内无摩擦声。

3 现场检查情况

　　（1）机组惰走过程倾听缸内无摩擦声、无异音；

　　（2）检查主汽压力3.14MPa，主汽温度410℃，热再汽压0.24MPa，热再温度396℃，真空-90.6kPa，平稳无突降现象；

　　（3）检查高压内缸上下半壁温174℃/189℃，高压缸热膨胀7.4/5.7mm，高中压/低压胀差1.53/3.38mm，偏心13.8μm，轴向位移-0.372/-0.311mm，各参数正常；

　　（4）检查轴封供汽温度发现13∶51中压轴封温度由177.56℃突降至98.9℃，轴封母管压；

　　（5）现场检查发现中压轴封进汽手动阀开度较小，大约只有4～5圈的开度，中压轴封进汽阀后滤网疏水直排管只有小量的蒸汽冒出，疏水阀的开度约有3～4圈。低压轴封前后进汽手动门均处于全开状态。

4 处理措施

　　（1）开大高压、中压轴封进汽阀至1/2开度，全开高压、中压、低压轴封进汽阀后滤网疏水阀，对轴封系统进行彻底疏水；

　　（2）连续盘车2小时，17∶20全面检查正常，重新挂闸冲转至500rpm摩检正常，17∶26转速升至1200rpm中速暖机，17∶55中速暖机结束后继续升速，过临界转速4Y大轴振动最大值94.3μm，各轴振动良好：1X：49.4μm，1Y：52.8μm；2X：40μm，2Y：90.2μm；3X：31μm，3Y：74.3μm；4X：52.6μm，4Y：94.3μm；过临界转速时振动良好；19∶20转速达3000r/min，19∶31并网成功。

5 振动原因分析

　　（1）现场检查轴封系统投入运行后对高、中、低压分路门开度不够，低压轴封较长时间有吸空气声音，中高压轴封开度才2圈左右，并且轴封母管压力控制较低才30kPa，明显偏低；

　　（2）本次启动前锅炉进行水压试验主、再蒸汽管道可能存在积水，而本次启动在锅炉起压以后才开启投高低旁路，没有提前利用旁路抽管道余水，造成暖管过程主汽门杆长时间漏水，投旁路时间滞后；

　　（3）本体疏水工作不及时，机组真空建立后未及时安排先疏水排尽管道死角余水；

　　（4）高压缸预暖控制不合理，未按要求调节缸内压力，预暖阀开度迟迟未开大到8∶30时，开度才10%左右，造成汽缸温度、膨胀升涨缓慢；

　　（5）冲转后夹层加热没有根据上下缸，内外缸及法兰内外壁温度没有及时调整，本次冲转后夹层一直处于全开状态，造成现场加热过度；

　　（6）机组轴系振动异常原因分析：13∶51轴封供汽母管压力由30kPa突降至15kPa，中压轴封进汽温度由178℃突降至98℃，此时中压轴封因疏水不充分，轴封供汽带水进入中压轴封，导致中压轴封急剧冷却产生局部弯曲变形，在升速过程轴封处发生了局部碰磨，导致机组轴系振动异常上升；

　　（7）启动过程中压轴封进汽阀开度过小中压轴封进汽节流后压力、温度下降。

6 防范措施

　　6.1 机组启动阶段

　　（1）启机过程中轴封系统应疏水充分，根据现场轴封管路实际布置，防止轴封积水，要求机组启动至定速3000rpm、轴封汽温度正常后方可关闭疏水。投轴封前应暖管、疏水彻底，使封汽达到要求温度，各水水点都必须进行检查确保该疏水点疏水正常；

　　（2）汽封供汽必须具有必要的过热度，盘车之前不得投入汽封供汽系统，以免转子弯曲，为了防止汽封部位由于热应力而造成转子损坏；

　　（3）在机组启动阶段要监视轴封加热器负压值在规定范围，以确保轴封蒸汽回汽正常，另外需将轴封回汽母管上各疏水点阀门全开，彻底疏水；

　　（4）机组启动前投轴封暖管疏水要充分，轴封投用初期应维持较高压力，各疏水门全开，特别是各进汽门后滤网放水门应保持全开，考虑到投入轴封到机组并网还有很长时间，各排地沟疏水门应在连续排出蒸汽，无水珠后关小或关闭，在机组冲转前半小时左右再打开，注意轴封进汽温度无大幅波动，否则不进行冲转，待稳定后再冲转；

　　（5）机组冲转过程中保持轴封系统稳定，维持轴封压力略高于正常运行压力，保持45～50kPa（300MW机组），不投减温水，疏水门开启，特别要避免轴封温度突升突降，若出现轴封汽温突降情况，应请示专工增加暖机时间，升速过程中若出现非临界区振动大幅上升立即打闸，倾听机内声音，转速至0后投入连盘，视情况再择时冲转；

　　（6）机组并网带负荷后，轴封投用减温水要缓慢，发现轴封温度下降较快，应及时开启有关疏水，实际操作过程中，低压前轴封容易出现温度大幅下降的情况。

　　6.2 机组降负荷阶段

　　在控制降负荷时，当汽封母管压力降低后，辅助供汽调节阀根据需要而开启，以保持汽封联箱压力。当负荷降低时，应调整汽封供汽温度，使之与高?p中压转子金属表面温度的匹配能使转子应力（在汽封区内）减至最小。

　　6.3 汽轮机事故跳闸阶段

　　当汽轮机跳闸时，汽封联箱的压力降低，辅助供汽调节阀快速开启，以保持汽封母管压力。由于汽封汽源的快速切换，使高压供汽和汽缸端壁金属之间的温度匹配受到限制。然而如果在跳闸之前温度匹配得好，则当发生向外部供汽汽源的切换时，可避免产生过大的转子金属表面的温度波动。

　　6.4 机组停运阶段

　　（1）在机组停运、轴封进汽阀关闭后高、中、低压轴封进汽阀后的滤网疏水阀应全开，以排除垂直管段内的积水；（2）机组在停运期间，保持各轴封进汽门后滤网排水门全开，以防止管道内积水。

7 轴封系统优化建议

　　（1）要对轴封各段温度测点做好跟踪分析，看该温度测点是否有异常或布置是否合理，必要的话建议在高、中、低压轴封进汽门后多增加一组温度测点（最好是在进汽最低点处易积水的地方增加），这样可以对运行人员有更多的操作参考；

　　（2）轴封系统不同压力疏水管路不能直接汇入同一根疏水母管，以防止排挤现象发生，造成疏水不畅；

　　（3）机组轴封系统若有存在U型管路的地方必须增加疏水点，特别是低压轴封回汽管路，该管道至轴封回汽母管接口距离较长且一般与轴封回汽母管形成U型管结构，启动阶段经常积水造成低压轴封回汽不畅；

　　（4）通常轴封蒸汽系统各疏水管路都有主路和旁路，主路上一般都装有自动疏水器，但往往随着机组运行时间的增加，自动疏水器就失去自动疏水功能，所以机组启动时一定要检查各疏水点有没有正常工作，一般建议疏水尽量使用疏水旁路进行。

8 结语

　　汽轮机轴封蒸汽带水不仅拖延机组并网带负荷时间，影响机组经济性，甚至造成机组动静部件磨损、大轴弯曲或水冲击，严重威胁机组安全，降低机组运行寿命，因此我们要用科学合理的方法避免该类事故。在轴封投运时要进行充分输水暖管，严格控制轴封蒸汽参数。在生产运行过程中要对每个重要操作进行制度化、常态化，并对任何事故的原因进行科学分析。