图1 汽轮机轴封系统结构

　　机组启、停时，轴封向外供汽，当负荷为10%时，高压缸的汽封为自密封；负荷为25%时，中压缸的各汽封形成自密封；负荷约为75%时，整个系统达到自密封，如有多余的蒸汽，则会通过溢流阀流往冷凝器。低压汽封供汽通过减温器使供汽温度维持在121～177
℃之间，以防止汽封体变形或损坏汽轮机转子。

　　给水泵小汽机轴封供汽取自主机轴封供汽母管，轴端外汽汽封漏汽管（Ф57×3.5）与主机漏汽管相连，高压内轴封漏汽通过管道（Ф76×4）到小汽机低压部分，进入汽缸端部汽封前，管道上也安装有蒸汽减温器，并配有感温喷水系统。
给水泵小汽轮机轴封系统示意图如图2所示。

    

图2 给水泵小汽轮机轴封系统示意图

　　在汽轮机转子穿过外缸的部位装有大量环绕转子的汽封片，以防止空气漏入或蒸汽向外泄漏。汽封片与转子表面有间隙，以防止在运行过程中发生接触。汽轮机在空负荷或低负荷运行时，汽轮机各缸内的压力都低于大气压力，空气通过外汽封漏入Y腔室，汽气混合物被轴加风机抽出，维持Y腔室内压力稍低于大气（0.007
MPa）,随着负荷的升高，汽缸排汽压力超过X腔室的压力，通过内汽封环产生反向流动。流量随排汽压力的升高而增加。蒸汽从X腔室排到汽封供汽母管（相当于联箱），再从供汽母管流向低压汽封。

图3 主机端盖轴封汽室结构

3 轴封系统缺陷的原因分析

　　原始设计介绍，当机组负荷在额定负荷的25%以上时，高中压缸汽封X腔室是正压，不会影响凝汽器真空，而低压缸汽封X腔室随负荷的升高而需增大密封蒸汽量，才能维持X腔室正压，满足机组运行真空的要求。产生缺陷的主要原因可能是：

     （1） 高中压缸轴封间隙调整过大或轴封与转轴在运行中发生摩擦，
25%额定负荷以上时漏入X腔室蒸汽量增大，轴封母管压力升高，漏入Y腔室的蒸汽量增大，Y腔室可能会形成正压。

     （2） 轴封加热器和风机容量富裕度偏小。X腔室进入Y腔室的蒸汽量变大，进入轴封加热器的热负荷增大，由于冷却面积小，风机抽真空能力不足，不能维持Y腔室微负压，因而导致蒸汽外漏。

     （3） 正常运行时，轴封汽已达到自密封，如果轴封供汽站阀门内漏汽量大，溢流阀流量调节不足，则会造成轴封母管压力升高，导致轴端蒸汽外漏。

     （4） 轴封回汽系统设计不合理，运行中不易调整。轴封加热器到高、中压轴封的回汽管路较长，回汽管压损较大，影响了对端部轴封Y腔室的回汽压力，为此应适当加大轴封的负压值；高中压轴封每个轴封回汽腔室至轴封加热器的路径不同，阻力悬殊，高中压轴封回汽排挤低压轴封回汽和小汽轮机轴封回汽，导致低压轴封和小汽轮机回汽困难，回汽阻力增加，低压轴封回汽腔室压力升高，因此回汽腔室的蒸汽向外逸出。若单纯提高轴封加热器入口负压，降低各轴封回汽系统压力，减少轴封回汽腔室向外跑汽，则往往会伴随着低压轴封腔室内供汽量的不足，而很容易使空气进入，造成凝汽器真空下降，危及机组安全经济运行。

     （5） 2台小汽轮机的前、后端轴封供汽和回汽管共用，供、回汽参数相同，而前、后端轴封运行工况有较大差异，系统上又缺乏调节手段。取用的母管供汽压力高，对小汽轮机也造成影响，另外，小汽轮机轴封减温器减温水投用不正常，轴封供汽温度高达240
℃，更加剧了轴封供汽的调节难度。用供汽手动隔离阀进行调节，负荷变化时不能自动跟踪，因而造成外漏或者影响真空。

     （6） 高压轴封汽外漏，使靠近轴承处的轴颈温度过高，轴承标高发生变化，轴系中心与检修调整后不一致，轴系振动受到影响。随着环境温度的升高，这种变化加剧了轴承振动的变化。另外，1号机滑销系统长时间存在膨胀不畅的缺陷，随着环境温度升高，3号轴承振动就会缓慢爬升。如2005年6月份，3号轴承振动从105
μm左右很快爬升至162 μm，严重威胁机组的安全运行。

    

4 轴封系统处理措施



　　根据对轴封系统缺陷产生原因的分析，提出以下改进措施：

     （1） 降低高中压轴封供汽流速，增大漏汽管直径，减小漏汽管道阻力，适当缩小轴封直径间隙，更换轴封加热器，增加冷却面积。

     （2） 提高轴封漏汽管负压。轴加风机增容，以提高轴加风机抽真空的能力，增大Y腔室负压。

     （3） 增大至低压减温器的通径和轴封供汽管径，加大低压汽封的蒸汽量，防止高负荷下低压轴封漏真空，也可同时降低轴封母管压力。

     （4） 可将轴封漏汽总管分成两段，高中压缸为一段，低压缸为一段，并分别直接到轴封加热器上，供汽和回汽分开调节，以防止高压轴封向外跑汽，低压轴封向机内漏汽。但大容量机组应用这种方法比较困难，管线布置复杂，会增加阀门数量，使成本增加。

     （5） 小汽轮机轴封供、回汽管道需重新设计，接至轴加的回汽管要单独安排接口，以防止回汽受排挤，喷水减温器扩径。也可将小汽轮机轴封供汽取自主汽轮机低压供汽减温器后，取消小汽轮机轴封减温器，降低成本，但要对低压轴封供汽进行核算。

     2号汽轮发电机组增容改造时，由哈尔滨汽轮机厂对其轴封系统进行了重新设计和改造。局部管道流速重新计算，因低压轴封管道重新布置比较困难，因而设计方案选择高中压轴封管道和轴封体进行改进，轴封冷却器和轴加风机增容，低压轴封减温器扩径，轴封汽主路基调门、轴封溢流基调门改为气动调整门由分散控制系统(DCS)控制，改善了轴封系统调整特性。目前2号汽轮机轴封泄漏缺陷已得以消除。

     1号汽轮机大修计划在2006年下半年进行，同时对轴封系统进行改造。由于在大修期间不能开缸检修，高中压缸轴封间隙无法调整，轴封外漏缺陷也不能及时消除。根据2号机组改造后的运行情况，
将安排对中轴承箱两端轴封体保温作进一步整治，严格按照缸体保温厚度控制，尽量增大在高压缸两端轴封体附近上下层的对流通道，开启汽轮机厂房顶部风机。测量发现，2、3号轴颈处温度由320
℃降至230 ℃左右时，汽轮机3号轴颈振动会出现下降趋势，基本维持在100/121 μm（报警值125 μm）运行，主油箱含水量大幅度减小，润滑油油质达到运行标准要求，给水泵汽轮机润滑油中含水量减少。2004年和2005年1号机组3号轴颈的振动数据对比见表1。

表1 1号机组3号轴颈振动数据对比　　mm

5 结论



　　（1） 汽缸端部轴封间隙过大是轴封汽外漏的主要原因。可以进行重新设计，减小安装间隙标准，检修时按标准调整间隙予以解决。目前，大容量机组从设计、安装、维护各方面技术越来越成熟，设备安全状况日益改善，大修周期越来越长，一般在5～6
年，一旦出现轴封间隙大，会在很长时间内难以处理。轴封间隙变大主要是磨损造成的，绝大部分磨损都是在机组启停阶段发生，这就要求提高运行人员的水平，控制好机组启停参数，加强对转子偏心、轴弯曲、轴承振动、轴封汽温度等参数的监视。

　　（2） 轴封系统的设备功能要尽力恢复。高压、低压、小汽轮机轴封供汽减温器喷水阀不能投用或失效，轴封汽温度不能调节，这会对轴封母管压力高失去调节，因轴封汽温度过高而造成轴封体变形，引起轴颈磨损，轴承振动；引起转子热疲劳，降低转子寿命。

　　（3） 热态启动时，高压缸轴封汽由辅汽提供，轴颈段的温度与进汽温度差值大，高压负差胀大，需投用轴封电加热器，以提高轴封进汽温度，来控制高压差胀。

　　（4） 系统上存在缺陷。管道设计或安装不合理，会使管道阻力大，长期遗留缺陷，需要通过改进或改造解决。小汽轮机轴封、低压轴封、高压轴封间的相互影响要周密考虑。

　　（5） 系统缺陷得到很好处理之前，运行人员要经常跟踪负荷变化，调整轴封压力，合理整治保温，这样可保证机组的安全经济运行。