350MW机组汽泵轴封系统改造与分析

摘要：针对漳泽电力蒲洲热电有限责任公司2×350 MW机组小汽轮机轴封漏空问题，对机组汽泵轴封系统进行了改造，彻底消除了机组小汽轮机轴封漏空现象，解决了小机油中进水的问题，提高了小机轴封的运行可靠性。

关键词：汽泵轴封系统;技术改造;运行措施;机组背压;经济效益

0 引言

蒲洲热电有限责任公司2×350 MW汽轮发电机组自投产以来，汽轮机背压一直居高不下，特别是在夏季，汽轮机背压高达30 kPa，经过长期排查发现，#1、#2汽动给水泵轴封漏空。为此，当机组在运行中提高轴封压力时，轴封蒸汽大量窜入小机油箱中，使油中带水，甚至导致整个油箱的油质乳化[1]，严重影响机组的安全运行和经济效益，公司曾对此进行过改造但收效甚微。2019年5月，技术人员经几次实地调研和大量研究，利用机组大修机会，对#3机汽泵轴封系统进行了改造，改造后提升了机组的真空度，提高了机组循环效率，使汽泵润滑油箱的油质得到明显改善，解决了小机油箱油中带水的问题。

1 机组汽泵轴封系统概述

2×350 MW超临界直接空冷汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂生产制造的CZK350/327-24.2/0.4/566/566型超临界、一次中间再热、双缸双排汽、单抽、供热、直接空冷、凝汽式汽轮发电机组。每台机组采用2台50%容量的汽动给水泵，汽泵由小机驱动，为单缸、冲动、单流、直排式汽泵。2台汽动给水泵小机的轴封供汽取自主机轴封供汽母管[2]，小机轴封进汽压力、温度均由主机轴封系统调节，轴封排汽排至主汽轮机轴封蒸汽冷却器中。同时，给水泵小汽轮机与主机共用一套抽真空系统[3]。

小机轴封系统压力调节用汽来自系统自密封蒸汽，轴封压力大小的调节使用蒸汽调节阀和溢流閥共同完成[4]，汽机轴封母管至小机的轴封供汽由管道直接提供，未加装任何减温减压装置。在实践运行中，随着机组运行时间的增加，小机轴封磨损严重，原始设计的主机、小机之间的压力均衡优化匹配被破坏，随着机组在ACE工况下的负荷变动较大，在低负荷或高负荷下调整好的轴封系统，在机组50%、75%、100%的各种负荷工况下运行时，会使轴封漏空量增加或进气量增大，导致小机油箱油中进水。

机组运行中如果一味加大轴封供汽，以保证凝汽器背压，就会使轴封向外冒汽，造成油中带水现象，影响机组安全运行。所以，要想严格控制油中进水，就要减小轴封供汽，这样机组凝汽器真空度将受到影响。要取得较为理想的凝汽器背压，就要求小机轴封回汽始终保持为负压运行。就地轴封进气管道较粗，手动门行程过大，轴封进汽得不到稳定输出，且机组负荷变化频繁，人为操作不便，更加无法保证小机在稳定的轴封压力下运行。

不同负荷工况下的小机轴封实验数据如表1所示。

由表1分析可知：

（1）汽轮机凝汽器背压对小机轴封供汽压力的变化非常敏感，小机轴封供汽压力变动，就会引起凝汽器背压变化。

（2）小机轴封的压力跟随主机的轴封压力变化而变化。

（3）当汽轮机低负荷运行时，小机轴封压力下降，机组漏空量增加，凝汽器背压升高，真空泵电流上升。

（4）当汽轮机高负荷运行时，小机轴封压力升高，机组漏空量减少，凝汽器背压下降，真空泵电流下降。

（5）要保证合适的凝汽器真空度，就要求小机轴封回汽一直为负压，这样小机油中进水明显减小，保证机组油质在合格范围内。

2 系统改造方案与分析

根据试验结果，经过多方研究，公司制定了相应的改造方案并予以实施。（1）将小机轴封回汽由原来接至主机回汽管道改造为直接接至轴封加热器，切除至大机轴封的回汽管道，加大小机轴封的回汽负压，减少轴封的蒸汽外漏量，解决蒸汽漏入油箱乳化润滑油的问题[5]。（2）在2个小机轴封进汽管道上加装2个高精度的压力传感器和快速响应的电动调整门，在回汽管上加装温度计用以监视轴封回汽温度的变化情况[6]。热控人员加装电动调整门自动逻辑，运行中由DCS系统根据机组负荷情况[7]、小机前后轴封进汽压力测点及机组负荷变化率自动调整轴封进汽压力，使轴封进汽流量始终趋于稳定，更换后的电动调整门在任何负荷工况下都能根据进汽压力的大小快速开大或关小，以维持进汽压力稳定。（3）检修期间彻底拆除小机轴封，对其进行打磨、维修或更换，以达到设备最佳工况。

通过改造，机组在启动运行中凝汽器背压有了明显变化[8]，真空严密性实验数据由原来的205 Pa/min下降至135 Pa/min。小机轴封在不同负荷工况下的运行适应性更好，调节特性更好，反应速度更快，操作更便捷。在汽轮机低负荷运行时，轴封进汽压力提高，机组凝汽器漏空现象减少，凝汽器真空严密性实验数据显著提高。小机油中进水的现象没再发生过，油质合格率达标，不仅保证了机组的安全运行，还大大提高了公司的经济效益。

3 运行技术措施

（1）机组每次启机时，要对小机轴封进汽管道进行充分地疏水暖管，保证轴封进汽前蒸汽温度能达到设计值[9]，停机时，要对进汽和回汽管道放水泄压。

（2）运行中加强监视，负荷响应速度过快时，小机轴封未能及时响应调整或就地回油油窗有水汽时，应解除电动调整门自动逻辑，手动进行电动门调整，使其调整至正常范围。

（3）机组在日常运行中，运维人员不断总结经验，提出不足，更好地优化电动调整门响应速率与负荷、小机轴封进汽压力各个参数之间的相互变化规律，及时优化逻辑使电动调整门自动跟踪匹配度更高。

4 改造后的机组经济效益及安全性

小机轴封改造后，轴封压力提高，机组凝汽器真空系统漏空现象减少，凝汽器真空严密性提高，真空泵电流下降约15 A，功率降低约5.7 kW，凝汽器真空严密性实验数据由205 Pa/min下降至135 Pa/min，背压下降2 kPa，效果明显。

4.1    经济性

按机组年运行时间为6 000 h，机组负荷率为75%计算：

（1）真空变化对煤耗的影响：机组背压降低2 kPa，发电煤耗可降低3.6 g/kWh。（2）真空泵年节省厂用电量：真空泵节约电流（15 A）×真空泵电压（380 V）×机组利用小时（6 000 h）÷

1 000=34 200 kWh。（3）节省煤耗约：降低发电煤耗（0.000 003 6 t）×机组负荷（350 000 kW）×机组负荷率（75%）×机组利用小时（6 000 h）=5 670 t。（4）按标煤单价500元/t，共节约资金约：5 670×500=283.5万元。

4.2    安全性（机组参数变化）

（1）主机推力瓦振动由60 μm降至53 μm。

（2）低压缸排汽温度由58 ℃降为53 ℃。

（3）小机润滑油箱油质水分（质量分数）低于2%，抗乳化（乳化层消失时间）≤15 min。

5 结语

公司整个汽泵轴封改造项目完成后，设备运行稳定，背压降低，推力瓦振动降低，排汽温度降低，主机高中压缸过负荷现象消失，消除了末级叶片颤振的隐患，润滑油油质合格，降低了乳化率，消除了小机油中进水现象，确保了机组的运行安全。确保了机组的运行安全。同时，背压的降低使燃煤量每年节省约5 670 t，每年节能总费用约283.5万元，降低了厂用电率，不仅减少了二氧化硫、氮氧化物以及烟尘等污染物的排放量，更为公司的节能降耗及社会的环境治理做出了贡献。

[参考文献]

[1] 王彤.引进型300 MW汽轮机轴封系统的改造[J].吉林电力， 2003（4）：45-47.

[2] 魏希峰.600 MW汽轮机轴封系统的缺陷分析及改进措施[J].电力设备，2006，7（5）：73-75.

[3] 王浩志，楼波，陈东芝.300 MW机组给水泵小汽轮机轴封疏水系统的改造与分析[J].电站系统工程，2005，21（2）：50-52.

[4] 王亨海.300 MW机组轴封系统改造[J].华东电力，2002，30（8）：29-31.

[5] 苏少林.热电站汽轮机气封及轴封漏气系统改造[J].设备管理与检修，2009（1）：63-64.

[6] 吴河生，范朝光.关于国产引进型300 MW汽轮机轴封问题的讨论[J].科技风，2010（17）：235.

[7] 楼冬铃，毛保法.汽轮机润滑油带水的分析及对策[J].华东电力，2002，30（8）：29-30.

[8] 程贵兵.600 MW超临界机组汽轮机轴封系统故障分析及处理[J].湖南电力，2005，25（Z2）：16-18.

[9] 龚凯峰.燃气轮机联合循环机组汽轮机轴封系统改造及控制逻辑优化[J].中国科技纵横，2015（24）：59.

收稿日期：2020-08-31

作者簡介：孔令桐（1990—），男，山西晋中人，助理工程师，从事电厂运行工作。