（華能德州發(fā)電廠）
摘 要：介紹GE公司660MW機組汽輪機軸封系統(tǒng)的主要特點，通過現(xiàn)場試驗和理論分析對試運階段出現(xiàn)的潤滑油帶水、低壓軸封母管振動大、汽機真空低等一系列問題進行了處理和改進，有效地提高了機組的安全性和經(jīng)濟性。
華能德州發(fā)電廠三期汽輪機為660MW亞臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽、凝汽式汽輪機，由美國通用電氣公司(GE)制造。在機組試運階段，由于軸封系統(tǒng)設(shè)計和安裝問題，出現(xiàn)了油中進水，低壓軸封母管振動大，汽輪機真空低等影響機組安全和經(jīng)濟運行的問題，通過對軸封系統(tǒng)現(xiàn)場試驗和理論分析，找出了問題的根本原因并進行了改進，從而改善了機組運行的經(jīng)濟性和安全性。
1、主要特點
汽輪機的軸封系統(tǒng)采用自密封系統(tǒng)，軸封汽源由輔汽和主蒸汽提供。軸封系統(tǒng)由壓力調(diào)節(jié)裝置、蒸汽密封分流閥及軸封加熱器等設(shè)備及相應(yīng)的閥門、管路系統(tǒng)構(gòu)成。軸封系統(tǒng)的主要功能是向汽輪機、給水泵小汽輪機的軸封和主汽閥、調(diào)節(jié)閥的閥桿汽封供送密封蒸汽。高中壓前、后端汽封采用高低齒“尖齒”汽封，汽封片采用低硬度鐵素體材質(zhì)鑲片，低壓汽封采用光軸尖齒結(jié)構(gòu)的銅汽封，汽封環(huán)背襯彈簧可退讓。
壓力調(diào)節(jié)裝置由2個氣動供汽調(diào)節(jié)閥和1個泄放調(diào)節(jié)閥組成，氣動供汽閥和泄放閥由汽機MARK-V控制，軸封母管連有壓力變送器，并向MARK-V控制系統(tǒng)發(fā)送1個4～20mA信號，然后MARK-V調(diào)用控制邏輯，相應(yīng)定位調(diào)節(jié)閥，以維持母管中壓力28kPa左右。每一調(diào)節(jié)閥都根據(jù)獨立的4～20mA信號滿量程運行，4mA對應(yīng)全關(guān)，20mA對應(yīng)全開。如果調(diào)節(jié)器的氣源斷氣，或者調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)出了故障，供汽閥執(zhí)行機構(gòu)彈簧將迫使供汽閥打開，泄放閥執(zhí)行機構(gòu)彈簧將迫使泄放閥關(guān)閉。這種設(shè)計確保了汽輪機軸的連續(xù)密封。使用每個閥門上的手輪可以關(guān)閉供汽閥和泄放閥。
蒸汽密封分流閥是1個三通氣動閥，由MARK-V控制系統(tǒng)控制，通常將過量的軸封蒸汽導(dǎo)入低壓出口加熱器與汽輪機抽汽混合并在給水加熱器中冷凝。對4個溫度測點監(jiān)測，一旦出現(xiàn)蒸汽進入汽輪機而不是進入給水加熱器，分流閥都自動把這些過量的蒸汽導(dǎo)入主凝汽器。
50%負荷以上時，高中壓缸漏氣進入軸封母管的蒸汽超過了軸封系統(tǒng)的需要，多余的部分通過泄放閥排到1號低壓加熱器或凝汽器中。從循環(huán)效率的觀點來看Z好將這些蒸汽排到低壓加熱器，該泄放閥蒸汽溫度在滿負荷下可能高達398．9℃，但在通常條件下其數(shù)量較小并且不進入主汽輪機。
2、汽機油中進水問題的處理
機組在調(diào)試階段出現(xiàn)了汽機油中進水的情況，負荷在300～400MW之間時，軸封母管壓力可以維持在0.03MPa以下；在500MW以上時，雖然軸封溢流閥全開，軸封高壓腔室漏氣閥門(至凝汽器)全開，軸封母管壓力仍維持在0.045MPa左右，Z大曾達到0.062MPa，初步認為油中進水是由于軸封壓力偏高造成的。
當機組正常運行時高壓內(nèi)缸前軸封與高壓外缸段前軸封(由內(nèi)往外數(shù))之間的汽室，直接通往高壓內(nèi)、外缸之間的夾層，使高壓內(nèi)缸前軸封的大部分漏汽排入高壓內(nèi)、外缸夾層或1號抽汽管道上；高壓外缸前、后段軸封及中壓缸段軸封的漏汽，分別經(jīng)過各自的節(jié)流孔板之后，接到中壓缸排汽管道上，即4號抽汽管道上；高壓外缸前、后第二段軸封、中壓缸第二段前軸封和段后軸封、小汽輪機的段前軸封的漏汽，均接到汽輪機低壓缸前、后軸封進汽管道上。
決定對釉封系統(tǒng)設(shè)計及霄道連接進行檢查，請GE公司對軸封溢流站進口母管管徑(Z小處為108mm)進行確認，是否偏小；檢查確認高壓主汽門門桿漏汽的管道連接情況；檢查高壓缸前軸封連接是否符合汽封系統(tǒng)的P&ID；對1、2、3號軸封漏汽至凝汽器的節(jié)流孔板進行核對，是否設(shè)計偏小或管路不通；檢查軸封溢流閥是否暢通，軸封供汽閥門是否嚴密等。
檢查高壓主汽門門桿漏汽的管道連接發(fā)現(xiàn)，不符合設(shè)計現(xiàn)定(高壓主汽門漏汽低壓側(cè)應(yīng)接至軸封供汽母管，高壓側(cè)應(yīng)接至軸封回汽)，當負荷高時高壓漏汽直接進入了軸封母管并超壓。改造后有效果，但負荷500MW以上時壓力仍高達0.056MPa。利用停機消缺進行檢查發(fā)現(xiàn)，高壓前軸封連接出現(xiàn)錯誤，2號腔室其中1根軸封漏汽管道誤接到3號軸封腔室(3號腔室為軸封供汽腔室)，結(jié)果造成軸封母管壓力隨負荷的升高而升高。恢復(fù)后，軸封壓力調(diào)整正常，消除了汽機油中進水的問題。
3、軸封系統(tǒng)調(diào)整及改進
3.1低壓軸封母管加裝疏水點
低壓軸封供汽由軸封母管分別進入A、B凝汽器，在凝汽器內(nèi)經(jīng)一段蛇形管(該管實際作用為軸封冷卻器)，然后經(jīng)汽水分離器，Z后進入汽封供汽腔室。低壓軸封母管管線較長，由于沒有設(shè)計疏水點，在軸封投入初期管道振動較大，特別是熱態(tài)啟動延長了啟動時間。軸封腔室內(nèi)積水較多，以致進入軸加風(fēng)機及排汽管內(nèi)積水。由于進入軸封腔室內(nèi)的不是微過熱蒸汽，而是飽和蒸汽，不能有效地起密封作用，破壞了軸封的正常工作，影響了真空嚴密性。將A、B凝汽器內(nèi)前后汽封供汽的汽水分離器下部接口絲堵拆除，改裝疏水管，將該管引至凝汽器外部并加裝閥門。經(jīng)改進后，低壓軸封的供汽溫度滿足了GE公司不低于149℃的要求。汽機真空改善，管道振動消除。
LP部分轉(zhuǎn)子及缸體材料不能承受高溫。高負荷時，進入LP密封的蒸汽通過凝汽器內(nèi)密封管路而被充分冷卻。但是，在低負荷時，由于凝汽器內(nèi)提供的冷卻量較少，提供給軸封蒸汽母管的蒸汽溫度必須低于399℃，長時間處于399℃以上，LP轉(zhuǎn)子及殼體的材料性能會降低。若要長期運行，對超過399℃的節(jié)流蒸汽應(yīng)降溫，以作為密封蒸汽源。
3.2高壓供汽節(jié)流閥的調(diào)整
GE公司對軸封供汽的壓力和溫度有一定的要求。因為供汽溫度如果與汽輪機本體部件溫度(特別是轉(zhuǎn)子的金屬溫度)差別太大，將使汽輪機部件產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力將造成汽輪機部件壽命損耗的加劇，同時還會造成汽輪機動、靜部分的相對膨脹失調(diào)。由于密封蒸汽引起的膨脹及收縮僅發(fā)生在端部密封區(qū)域，在差脹值上反映不出來，這將直接影響汽輪機組的安全運行。熱態(tài)啟動為了減少熱應(yīng)力，軸封汽源Z好采用主蒸汽，由于主蒸汽參數(shù)比軸封系統(tǒng)所需要的壓力高，因此需要調(diào)整手動節(jié)流閥將入口壓力降到軸封壓力調(diào)節(jié)器可以接受的大小。節(jié)流閥設(shè)置程序如下：打開軸封供汽壓力節(jié)流閥(SSPTV)上游的疏水閥；關(guān)閉軸封供汽壓力節(jié)流閥(SSPTV)，并打開軸封供汽隔離閥(SSPSV)。確保壓力調(diào)節(jié)進汽閥(SSFV)和泄放閥(SSDV)的旁路閥處于關(guān)閉狀態(tài)；切斷SSFV和SSDV控制閥的空氣供應(yīng)；檢查已經(jīng)建立了Z小蒸汽密封入口供汽壓力；用手輪全開SSFV；用手輪全關(guān)SSDV；在凝汽器真空大于一50.8kPa時緩慢打開節(jié)流閥(SSPTV)，在蒸汽密封聯(lián)箱中建立103kPa(表壓)壓力，隨著凝汽器真空度增大可能需要調(diào)節(jié)該閥，當該條件建立時，拆下閥門手輪或用一把適宜的鎖固定閥門，因為以后它將用作一個固定孔板；將SSFV與SSDV手輪返回到正常操作位置并向閥門供氣，恢復(fù)正常自動模式。
在啟動時，當軸封壓力低于25%的額定節(jié)流壓力情況下，通過調(diào)整軸封進汽旁路閥輔助進汽壓力調(diào)節(jié)閥獲得所需的蒸汽流量。一旦節(jié)流壓力升高到足以自動維持蒸汽密封時，旁路閥將關(guān)閉。如果它保持打開，過量的蒸汽將自動通過泄放閥到分流閥或直接排到凝汽器。這將不會影響汽輪機運行，只是會導(dǎo)致熱效率的少量損失。
4 結(jié)束語
GE660MW機組軸封系統(tǒng)設(shè)計充分考慮了經(jīng)濟性和熱應(yīng)力控制，壓力調(diào)節(jié)裝置由汽機控制系統(tǒng)MARK-V控制和監(jiān)控，明顯提高了控制的可靠性和穩(wěn)定性，但系統(tǒng)設(shè)計過于簡化，如小機軸封進汽和回汽沒有設(shè)計截止門；低壓軸封處缺溫度測點：低壓軸封母管沒有疏水點；軸加風(fēng)機不能實現(xiàn)遙控操作，軸加水位、負壓沒有進入DCS畫面等。以上問題在調(diào)試階段逐一進行了改進。軸封系統(tǒng)的狀況對機組的安全運行較為重要，要根據(jù)汽輪機狀態(tài)選擇軸封進汽汽源，避免軸封蒸汽與汽輪機轉(zhuǎn)子溫度過度失配。
