一起典型的轴封压力波动事件分析

2013-10-10林长治赵利永

机电信息 2013年33期

林长治赵利永王锋

（神华国华孟津发电有限责任公司，河南洛阳471112）

1 系统简介

孟电公司2台汽轮发电机组为日本富士电气公司生产的超临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、单背压凝汽式汽轮机，其型号为 N600／24.5／538／566。

汽轮机各轴承汽封环为迷宫式，轴封系统正常运行时控制轴封母管压力为6.8 k Pa，机组大于50%额定负荷后可达到自密封。轴封系统为汽轮机高、中、低压缸轴承供汽，同时也为2台小机轴封系统供汽。主机及小机轴封回汽分别回至轴封加热器，运行时控制主机及小机轴封回汽压力为－2 k Pa，轴封加热器通过轴加风机维持内部负压并将部分不凝结气体抽出排向大气。

系统设计轴加风机为2台，一运一备方式运行，设计风机出口压力为4.2 k Pa、流量19 m3／min，轴加风机电机功率5.5 k W、额定电流11 A，轴封加热器汽侧设计工作压力为0～50 k Pa、设计工作温度为100℃。

2 轴封回汽压力及供汽压力波动异常

2013年6月某日，机组负荷570 MW，当值值班值长汇报＃1机组汽轮机＃2轴承回油视窗内表面挂有水珠，同时检查发现密封油系统排烟风机入口管道视窗内表面积有大量水珠，检查密封油排烟风机出口集水器有可见水位，在密封油排烟风机入口管路放出大量积水。

＃1机组之前出现过因轴封系统回汽压力调整不当造成汽轮机油中进水异常，立即安排人员检查轴封母管压力及轴封回汽压力变化并联系取样化验润滑油含水量，就地检查发现主机轴封回汽压力在－2～1 k Pa之间波动，小机轴封回汽压力也跟随波动，轴封系统母管压力初期波动较小，后期也逐渐增大，在5.8～7.6 k Pa之间波动。

经化验主机润滑油当时含水量达到86μg／L（标准≤100μg／L），超出上周化验值2倍多，2台小机润滑油未见异常。孟电公司主机润滑油净化装置一直连续运行，有较好的滤水功能，在轴封压力波动期间润滑油含水量比较稳定无明显增长趋势，但密封油系统运行较为独立，其含水量一直较大，在处理正常之前要求各值每4 h放水一次。

3 异常原因分析与查找

为避免润滑油及密封油含水量较大长时间运行导致乳化而影响主机运行安全，开始着手进行原因查找。

当时机组负荷570 MW并稳定，轴封系统已达到自密封，其自密封蒸汽来自汽轮机高中压调阀阀杆漏汽及高压段轴封漏汽，首先排除备用汽源辅汽的干扰，考虑自密封时漏汽量的相对稳定性，怀疑是否为轴封系统溢流调节阀自动调节性能不佳所致，把轴封压力控制模式切手动，溢流调节阀也切手动，发现压力波动现象并无改善，就地检查溢流调节阀也无摆动现象，密封水投入均正常，排除了轴封调节方面存在问题的可能性。

既然轴封压力在控制模式切手动后依然波动，是否为自密封时阀杆漏汽及高压段轴封漏汽的不稳定造成？由于当时负荷较高，协调控制模式不佳造成主汽压力一直有±0.1 MPa的偏差波动，汽机高调门频繁在41%～43%之间调整。后在机组降负荷至300 MW后，辅汽少量参与轴封供汽，轴封压力波动现象依然存在，也排除了此种可能性。

确认轴封供汽、调节无问题后，现场重点对轴封回汽系统进行检查。首先测量轴加风机电流，波动很小，同时分别运行2台轴加风机及切换轴加风机运行一段时间观察也无改善，排除轴加风机的问题。

检查轴封回汽母管的各段U型水封均正常，无水封破坏现象。检查主机及小机轴封回汽至轴封加热器手动门开度并无改变，缓慢开大主机轴封回汽手动门后，压力波动由原来的－2～1 k Pa逐渐到－3～1 k Pa，说明阀门开度调整无问题。

正常运行时主机轴封回汽管上的U型管水封水一直保持微溢流状态，在轴封压力波动期间水封水却是一股一股流出，即当轴封回汽压力摆至负压区时无水流出，摆至正压区时则有水流出。检查凝结水至U型水封管补水正常，手动开大补水压力波动无改善。

那是否为轴封加热器至凝汽器的自动疏水器损坏造成轴加内负压不稳定、水位过低所致？关闭轴加至凝汽器自动疏水器前手动门，将疏水改至地沟后检查压力依然波动，而到地沟的疏水管出水同U型管水封水溢流一样为一股一股流出，便重新将疏水改至凝汽器，排除疏水器损坏的可能性。

此时基本可判断为轴加内部负压不稳定，造成轴封回汽压力不稳，最终导致轴封供汽压力不稳定。那是什么原因造成轴加内负压不稳定呢？下面我们通过示意图进行说明，孟电公司汽轮机轴封系统示意图如图1所示。

从图1我们可以看出，A点中PG为主机轴封回汽就地压力表，此次异常为该压力表及小机回汽压力表波动，其通过母管上的手动门开度来调整回汽压力。B点为主机及小机轴封回汽旁路，正常运行中两门关闭，轴加需要退出时则将回汽转到旁路运行，在旁路门后母管底部有一高度700 mm、直径约12 mm的U型水封管（碳钢材质），正常运行时防止轴加出口的气体从此处倒流。

图1 孟电公司轴封系统示意图

从C点可以看出轴加出口与轴封回汽旁路管共用一条管路，正常运行时轴加风机出口的凝结气体逐渐在该管路中凝结、聚集（轴加风机本体下部也有U型水管，图中未画出），凝结水在凝结聚集过程中通过B点处的U型水封管路自动流出，而此次异常则因为该U型水封管内部锈蚀物较多（机组大修停运期间沉积）造成堵塞无法疏水，长时间运行后排气管道内部积水越来越多，直至聚集到C点处或更高形成“水阻”，轴加风机所输送的气体无法完全克服管道内“水阻”，最终造成气体在轴加风机及“水阻”的共同作用下被一股股的送出，即部分气体克服该段管道内的“水阻”送出过程中，轴封回汽压力便向负压区波动；反之管道内水又重新回流时，气体送出中断，轴封回汽压力便向正压区波动，如此重复发生，最终影响轴封母管压力的波动以及因轴封加热器内正／负压的来回波动而影响的U型水封水的间断性流出。在敲击该U型管道后，流水恢复正常，内部积水全部放出后，轴封回汽压力重新稳定在－2 k Pa，轴封母管压力也逐渐恢复稳定。观察8 h后再无异常变化，主机润滑油及密封油各视窗水珠已消失，放水量明显减小，化验油中含水已明显下降。