摘　要：汽轮机轴封漏汽和系统运行不稳定对机组热经济性和安全性都有很大影响，本文对我公司汽轮机轴封系统及运行的进行介绍，提出轴封系统在设计运行方面中存在的问题和不足，并做出对系统及设备的改进设想。
　　关键词：轴封系统；问题；措施
　　我公司2台汽轮机是哈尔滨汽轮机厂引进美国西屋公司技术生产的亚临界、一次中间再热、单轴双缸双排汽、反动凝汽式汽轮机，通流级数36级，共有8段回热抽汽，前三级分别供三台高加，第四级供除氧器及两台小汽轮机用汽，后四级分别供四台低加，汽缸采用多层缸结构，调节系统采用数字电液调节自动控制，设计额定功率300MW，Z大功率330MW。
　　1、轴封系统介绍
　　1.1　轴封
　　由于汽轮机主轴必须从汽缸内穿出，因此主轴与汽缸之间必须留有一定的径向间隙，且汽缸内蒸汽压力与外界大气压力不等，就必然会使汽轮机内的高压蒸汽通过间隙向外漏出，造成工质损失，恶化运行环境，并且加热轴颈或使轴承润滑油质恶化，或者使外界空气漏入低压端破坏真空，降低机组效率。为了提高汽轮机的效率，尽量防止或减少漏汽（气），在转子穿过汽缸两端处都装有轴封，高压轴封是用来防止蒸汽漏出汽缸，而低压轴封是用来防止空气漏入汽缸。
　　1.2　轴封系统
　　在汽轮机的高压端和低压端都装有轴端汽封，防止蒸汽漏出或空气漏入，但漏汽现象仍不可能完全消除，为了防止和减少这种漏汽，保证机组的正常启停和运行，回收漏汽和利用漏汽的热量，减少系统的工质损失和热量损失，汽轮机设计了闭式轴封系统，它由轴端汽封、轴封供汽母管压力调整装置、轴封冷却器、减温器、安全门、滤网以及相关管道组成（如图1）。压力调整装置包括再热冷段供汽调节阀、辅汽供汽调节阀、溢流调节阀，每个调节阀都装有气动压力控制器，能检测出轴封供汽母管的压力，控制器则利用这压力产生出一个相应的空气压力输出，对供汽母管压力进行调整，随着汽轮机蒸汽参数和负荷变化，各控制调节阀自动调整汽封蒸汽压力维持在控制器整定值所给的压力范围内，保证轴封用汽对参数的要求。 　　1.3　轴封系统的运行
　　轴封系统所需的蒸汽与汽轮机的负荷有关。在启动、空载和低负荷时，缸内出现真空，为防止空气漏入，由辅汽向轴封供汽，随着机组负荷的增加，汽缸进汽量增加，汽缸内压力相应增大。轴封漏汽量也加大，在负荷达到20%额定负荷时，高、中压缸调速器端的高压排汽压力已达到密封蒸汽压力，变成自密封，在负荷达到25%额定负荷时，高、中压缸发电机端的中压排汽压力达到密封压力，变成自密封，在负荷达到80%额定负荷时，高、中压缸轴封的漏汽可以满足低压缸轴封的需要，系统达到自密封，此时，轴封用汽主要靠高、中压缸高压轴封漏汽（即自密封蒸汽）供给，再冷蒸汽和辅助蒸汽作为轴封备用汽源，在负荷大于80%额定负荷后，高中压轴封漏汽量超过低压缸轴端汽封所需蒸汽量，轴封供汽母管压力升高，这时供汽阀全关，溢流阀开启，将过量的蒸汽通过本体疏水扩容器排入凝结器，以达到调整轴封蒸汽母管压力的目的，一般在负荷＞75MW时，各轴封供汽调节阀应关闭，负荷在80MW以下时，轴封溢流站调节阀应动作调压，保持轴封母管压力在正常范围；轴封供汽温度一般控制在121-177℃之间，并有14℃的过热度，目的是防止轴封带水以及轴封体可能的变形和转子损伤。
　　2　轴封系统存在的问题
　　2.1　轴封加热器疏水不畅
　　轴封加热器工作运行水位一般控制在200mm左右，在机组高负荷运行时，高主门、高调门和中主门以及高中压轴封漏汽量增加，进入轴封加热器的蒸汽量也随之增加，凝结水量也就增加，由于轴封加热器疏水经U形水封引入凝结器底部，U形水封在通流过程中存在一定的阻力，再加上凝结器内凝结水的静压，造成轴封加热器疏水不畅，轴封加热器内水位升高。为防止轴封加热器水位过高造成轴封进水，运行人员将轴封加热器压力维持在相对较高的状态下运行，此时，轴封加热器抽吸力减小，轴封蒸汽外漏量增大，汽轮机热经济性降低。
　　2.2　轴封溢流站调整能力偏低
　　机组在低负荷运行时，轴封靠辅汽供汽来维持轴封对汽温汽压的要求，机组负荷高于75MW运行时，辅汽供汽控制调节门逐渐关闭，轴封系统实现自密封，随着负荷的增加，当高中压轴封漏汽量超过低压缸轴端汽封所需蒸汽量时，轴封母管压力升高，轴封溢流阀调整阀开启，排除多余的蒸汽控制轴封母管压力，由于轴封溢流站的调整范围所限，在机组高负荷运行时，溢流站控制调节门及旁路门全开，仍然不能将轴封母管压力控制在标准范围内，溢流站已没有压力调整能力，使轴封母管压力升高，轴封蒸汽外漏，为了减少和防止轴封蒸汽外漏，运行人员在运行中将低压缸轴封滤网排污门微开，降低轴封母管压力，造成大量的工质和热量损失，影响现场环境。
　　2.3　高中压缸内汽封间隙偏大
　　汽轮机在启动和低负荷运行时，汽轮机各汽缸内的压力都低于大气压（如图2），辅汽供至轴封X腔室的汽封蒸汽一部分漏入汽轮机，另一部分漏入Y腔室，由装在轴封加热器上的风机抽吸使Y腔室维持稍低于大气压力，空气通过外汽封漏入Y腔室，汽气混合物通过与轴封加热器相连接的管道从Y腔室抽出，当机组负荷升高，排气压力高于X腔室压力时，通过内汽封发生反向流动（如图3），排气量随着排汽压力的升高而增加，排入轴封供汽母管的蒸汽量增大，在轴封溢流站排汽不可调的情况下使轴封母管压力升高，轴封蒸汽外漏加大，由此可见，轴封内汽封间隙调整的大小，不但对轴封蒸汽外漏有影响，而且对轴封系统的运行影响也较大。

图2

图3

　　2.4　轴封系统无冷态启动汽源
　　汽轮机启动必须是先向轴封供汽后抽真空，目的是防止空气从轴封漏入缸内，影响凝结器建立真空。目前轴封汽源设计是在单机运行的情况下可实现轴封供汽，若双机停运后开机启动，轴封汽源的供给将成为影响机组启动的大问题（此问题我公司已列入年度工作中，改造工作正在进行中）。
　　3　解决上述问题可采取的措施
　　3.1将轴封加热器疏水管加粗或者将轴封加热器疏水引入凝结器汽侧，增加轴封加热器疏水能力，从而改善轴封加热器水位的自控能力。通过改进，运行中即时将轴封加热器入口门开得稍大点，压力降的稍低点，吸入的轴封加热器的蒸汽量多点，轴封加热器的水位仍然可以控制在工作要求水位，不会造成轴封加热器满水。
　　3.2将轴封加热器疏水U型水封旁路阀改装为轴封加热器高水位保护疏水阀或者从U形水封前另接旁路高水位保护疏水阀引入凝结器。当轴封加热器水位高于设定的安全工作水位保护动作值时，疏水阀开启，自动排放轴封加热器内凝结水，当轴封加热器水位降至安全工作水位设定值时，疏水阀自动关闭，实现轴封加热器水位自动保护，可防止轴封加热器满水造成凝结水倒流进入汽轮机。
　　3.3将轴封系统溢流站疏水管加粗，阀门口径变大或者在轴封供汽母管新加装溢流调节阀，将疏水经本体疏水扩容器引入凝结器，调节阀控制系统接入DCS，当溢流站压力调节能力不能满足轴封系统工作要求时，可开启辅助压力调节阀对轴封母管压力进行调节，确保轴封供汽母管压力控制在0.021-0.028MPa的要求范围内。
　　3.4利用机组检修，对高中压缸内汽封间隙按设计要求进行精细调整，尽可能的将内汽封间隙调整在轴封间隙设计下限，减少内汽封蒸汽的泄漏量。
　　参考资料：
　　《汽轮机启动运行维护及说明》
　　《汽轮机主机说明书》
　　《火电厂汽轮机运行调试检修及与维护技术手册》