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一台31-25型汽轮机轴封问题的分析与对策 |
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| 一台31-25型汽轮机轴封问题的分析与对策 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 10:24:19  |
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刘可亮
安徽省电力试验研究所 合肥市230022
淮南矿务局新庄孜自备电厂共装有31-25型汽轮机3台，采用母管制供汽，与其配套的是额定 蒸 发量为75t/h的5台循环流化床锅炉。该厂＃1机(以下简称新矿＃1机)为上海汽轮机厂50 年代末出厂的产品，在此之前已经在淮南田家庵运行了30多年，于1994年8月迁到淮南矿 务局所属的新庄孜煤矿内。重新安装的＃1机的调试任务由我所承担，经过各方面的努力 ，于1999年8月28号完成了72+24小时试运转，为机组的正常生产运行创造了条件。
因设备陈旧、设计、安装等方面存在问题，调试过程并非一帆风顺。轴封问题就是试转 过程中所暴露出的诸多问题中的一个。
1 问题发现的经过及现象
机组在启动之前开启射水泵抽真空时发现，未送轴封汽时真空只能达到-36kPa，并且随着启 动次数的增加，还有缓慢降低的趋势。在送上轴封汽后，真空提高很快，至机组并网带负荷 时真空可达到-95kPa。但在负荷逐渐升高的过程中，从高压端轴封处向外漏汽明显，在维持 真空的前提下，关小轴封进汽并不能完全消除。负荷升至12，500kW时，高压端漏汽量明显 增大，并一直持续到20，000kW，伴随着漏汽产生了大量的油烟，20，000kW以上时，漏汽量 和油烟量又显著减少。从整个启动过程来看 ，轴封系统的泄漏已经严重威胁到了机组的安全运行了。
2 机组主要技术参数和轴封系统工作原理简介
额定功率：25，000kW
额定进汽量：120t/h
额定进汽压力温度：3.34MPa/430
一级抽汽压力和温度：1.12MPa/309
二级抽汽压力和温度：0.48MPa/222.5
排汽压力：0.0062MPa
＃1机轴封汽源为新蒸汽，压力为3.34MPa，温度为430℃。转 子高低压缸两端轴颈上车有汽封槽，汽缸上的汽封片装有高低相间的梳状齿，与轴颈上的 汽封槽相配合，二者间留有适当的间隙。本机前后端轴封各有4个汽封环，为了叙述上的方 便，从内 向外依次编号为1、2、3、4汽封环。现以前轴封为例说明＃1机轴封系统的工作原理 。
内侧的＃1、＃2汽封环组成内汽封，＃3、＃4组成外汽封，内外汽封之间构成X腔 室，它为 轴封汽的进口，轴封进汽管与X腔室相通；＃3、＃4汽封环间形成Y腔室，它为轴封汽的出口 ，轴封信号管由此引出。正常运行时保持轴封信号管少量冒汽，使Y腔室处于微正压状态。 当汽轮机在冲转过程中或低负荷状态时，缸内汽压较低，与外界相比处于负压状态，轴封进 汽中的一部分经＃1、＃2汽封环节流后漏入汽缸，另外一部分经汽封环3后与外界漏入 的空 气相平衡，汇集在Y腔室后经信号管排出。当缸内压力逐渐升高到高于大气压时，此时缸内 的蒸汽有向外漏的趋势，但经过汽封环的多次节流后，漏出缸外的汽量就非常小了；当机组 负荷达50%以上时，高压端前轴封的漏汽已经能满足低压端轴封的要求了，此时可关闭轴封新蒸汽汽源；负荷继续升高时通过调整轴封溢流阀调节轴封汽量，以减少工质的损失，同时满足机组真空的要求。
3 新矿＃1机轴封问题的原因分析
由问题的现象我们不难得出这样的结论：汽封间隙过大是造成这一问题的根本原因。汽轮机 在安装时对汽封间隙要求较高，要求调整在0.5mm，且误差不超过0.05mm。若间隙太小，则 高速旋转的转子和机组的正常振动会危及到汽封片的安全；若间隙太大，则又起不到密封的 作用。是什么原因造成的汽封间隙过大呢?查阅安装资料，发现安装调整后的间隙值比要求 值高出0.3mm。由于安装时汽封片没有新配件，采用的仍然是旧的汽封片，多年的磨损已使 汽封片的密封性能大大降低了。轴封汽源参数太高是造成泄漏量大的又一原因。本就偏大的 汽封间隙，又由于汽封片前后压差的提高必然造成了较大的漏汽量。从另一方面看，汽轮机 轴封回汽经由信号管直接排向大气，这种设计不但会造成工质的损失，而且由于排汽背压的 影响，容易造成回汽不畅。新的设计大多为在轴封汽出口增加轴封风机，从而使轴封排汽腔 室Y一直处于微负压状态，这必然会有效地消除蒸汽外漏现象，还为工质的回收创造了条件 。检查发现：升负荷过程中油烟的产生是由于＃1轴承挡油环处向外渗油，经外漏的轴封 蒸汽烘烤所致。但为何前轴封处的泄漏量在20，000kW以上时反而有所减少呢?通过运行数据 分析发现，前轴封处泄漏量的大小与机组的轴向位移密切相关，机组负荷从零增至25，000k W的过程中，轴向位移也增至0.6mm。当轴向位移在0.4mm左右时，轴封处漏汽量为最大。究其原因，转子在作轴向膨胀时，使汽缸和转子间产生了相对位移，从而改变了汽封齿和汽封 槽之间的轴向间隙，并影响到汽封的效果，尤其当汽封齿与汽封槽之间的径向间隙偏大时，它对汽封效果的影响就更加明显了。
4 解决新矿＃1 机汽封问题的几点建议
由上述分析可知，新矿＃1机高压端轴封漏汽的原因是多方面的。必须对系统和设备作出适当的改进，以下是个人的几点看法：
(1)在大修之时更换前后汽封片，调整汽封间隙使之达到安装的要求。
(2)条件具备时，增加一路汽封汽源，可考虑从二级抽汽母管接出，使新蒸汽汽源只作为备 用汽源，以改善汽封的工作环境。
(3)建议在轴封回汽管出口处加装风机，条件许可时，并可加装轴封加热器，用以提高汽封 效果及回收热量和工质。
(4)消除轴承挡油环处漏油的问题。
通过以上的措施，一定会使新矿＃1机轴封问题得以较好解决。
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