余热发电用凝汽式汽轮机轴封漏气的原因分析及处理措施

王帅可， 许永锋

（杭州中能汽轮动力有限公司，杭州 310018）

0 引言

在全面提倡节能减排的大的形势和环境之下，全国各地建设了大量的余热发电厂。凝汽式汽轮机在余热发电项目中被大量使用，运行中经常会发生轴封漏气的问题，轻则破坏真空，影响机组的工作效率，重则轴间出水，造成润滑油系统带水。长时间运行可能会造成油质乳化，危害汽轮机安全运行。

本文以某公司25MW余热发电用凝汽式汽轮机轴封漏气为例，系统分析机轴封漏气的原因，提出相应的处理措施，为余热发电厂安装及大修期间轴封系统的调整提供了参考。

1 轴封的作用

汽轮机是高速连续工作的旋转机械，由转动部件和静止部件组成。为了避免动、静部件之间的碰撞，必须留有适当的间隙，这些间隙的存在势必导致漏汽，为此必须加装汽封装置，主要包括隔板汽封、叶顶汽封以及前、后轴封。

前、后轴封的作用是：当汽缸内压力高于大气压力时，前轴封可以防止汽缸内蒸汽漏出汽缸，以确保汽轮机有较高的工作效率；当汽缸内压力低于大气压力（凝汽式汽轮机机组排汽端）时，后轴封可以防止空气漏入汽缸，以保证凝汽器的正常真空不受破坏。

2 轴封系统的作用

凝汽式汽轮机的轴封系统一般包括前轴封、后轴封、均压箱、集气管、汽封冷却器。

2.1 前轴封的作用

1）汽轮机开机过程中，汽封气由集气管进入前轴封，工作后生成的汽气混合物由汽封冷却器抽出。

2）汽轮机带上一定负荷后，汽封气由高压缸进入前轴封，部分汽封气通过集气管进入后轴封，工作后生成的汽气混合物由汽封冷却器抽出。

2.2 后轴封的作用

汽封气由集气管进入后轴封，工作后生成的汽气混合物由汽封冷却器抽出。

2.3 均压箱的作用

均压箱同时与新蒸汽管道、凝汽器和集气管相连接。

1）新蒸汽通过减温减压阀进入均压箱，可以为均压箱提供特定温度、压力的蒸汽。

2）凝汽器工作时是负压，通过抽出均压箱中的蒸汽，可以调整均压箱内蒸汽的压力。

3）均压箱可以稳定集气管内蒸汽的压力：集气管内蒸汽的压力低于均压箱时，均压箱为集气管提供蒸汽；集气管内蒸汽的压力高于均压箱时，均压箱将集气管内的蒸汽抽出。

2.4 集气管的作用

1）汽轮机开机过程中，集气管将均压箱提供的汽封气供给前轴封和后轴封。

2）汽轮机带上一定负荷后，集气管将前轴封提供的汽封气供给后轴封。

2.5 汽封冷却器的作用

汽封冷却器使汽轮机前汽封和后汽封的抽汽管道略带负压，从而把汽封气工作后生成的汽气混合物由汽封中抽出。

3 原因分析及处理措施

3.1 轴封漏气的原因分析

前轴封性能差、后轴封性能差、汽封冷却器性能差、凝汽器真空差、均压箱压力高和集气管压力高等因素都会导致轴封漏气，而且这些因素之间还会互相影响，具体见图1。

图1 轴封漏气的原因分析

3.2 轴封漏气的处理措施

以某公司12MW余热发电用凝汽式汽轮机轴封漏气为例，采取相应的处理措施来解决轴封漏气问题。

1）机组信息。江苏省某公司，机组代号HS5157，BN12-1.9/0.4，12 MW补气凝汽式汽轮机。

2）问题描述。2013年11月15日，机组正常运行3个月后，前轴封开始出现漏气问题。后来，轴封漏气越来越严重，于2014年4月9日停机检修，检修前汽轮机运行状况如图2所示。

3）原因分析。检修前轴封系统如图3所示，通过研究分析，我们发现存在以下问题：

a.补气压力低于额定压力，致使汽轮机补气10不能进入汽缸，从而前轴封处的平衡管3不畅，本应通过平衡管进入汽缸的部分汽封气只能从前轴封抽汽口1、2排出，可能超出了汽封冷却器的工作负荷。

b.汽轮机设计图纸上有一条连通均压箱和凝汽器的管道，而现场实际上没有该管道，导致均压箱内蒸汽压力高于额定参数时不能进行调整。

c.轴封漏气如此严重，不能排除轴封是否已发生损坏。

图2 检修前汽轮机运行状况

图3 检修前轴封系统

4）对策处理。

a.检修后轴封系统如图4所示，将平衡管口3项和集气管9连接，并在连接管道上安装一个截止阀A，在平衡管上增加一个截止阀B。当补气压力正常时，关闭截止阀A，打开截止阀B；当补气压力过低时，打开截止阀A，关闭截止阀B。

b.根据汽轮机设计图纸，将均压箱8项和凝汽器12连接并在连接管道上安装一个截止阀C。当均压箱内蒸汽压力高于额定参数时，可以打开截止阀C调整均压箱内蒸汽压力。

c.开缸检查前轴封和后轴封的中心、间隙及汽封齿的磨损情况，除了汽封齿有轻微的磨损之外，并未发现其它异常。

图4 检修后轴封系统

5）总结分析。通过上述的处理措施，我们解决了轴封漏气的问题，如图5所示，汽轮机运行时仅仅后轴封轻微冒气，可以安全运行了。只要轴封没有质量问题、均压箱内蒸汽压力可控、汽封冷却器工作负荷足够，基本上就能解决轴封漏气的问题。

4 结语

针对上述处理过的问题，结合现场遇到的问题，进行了总结，供参考。

1）确保在汽轮机的安装阶段，严格按照厂家的图纸安装，不能擅自更改设计图纸。

2）确保汽轮机扣缸之前，对汽封中心、间隙进行复查、调整，一定要符合厂家产品合格证上的数据。

3）确保在均压箱前面安装减温减压器，不要让未经减温减压的新蒸汽直接进入均压箱。

4）确保均压箱和凝汽器之间相连通，当均压箱内蒸汽压力高于额定参数时，可以通过阀门调整均压箱内蒸汽压力。

5）确保轴封系统的各处管道无堵塞。

6）确保汽封冷却器的工作负荷能够满足使用要求。

图5 检修后汽轮机运行状况

［1］ 任伟，王莉莉.汽轮机轴封间隙对机组经济性的影响［J］.机械工程师，2009（5）:96-97.

［2］ 焦维衡.汽轮机汽封改造前后效果分析［J］.沿海企业与科技，2011（10）:28-29.

［3］ 曾宪平，任建兴.大型汽轮机汽封技术及其经济性分析［J］.上海电力学院学报，2011（2）:119-122.