电厂50MW背压机组轴封漏气系统运行分析

侯晓捷

摘 要：背压机组是热电联合生产运行的机组，热电联产使能源得到合理利用，是节约能源的一项重要措施。在众多的汽轮发电机组中，背压机由于消除了凝汽器的冷源损失，在热力循环效率方面是最高的。但在运行中设备故障也就应运产生了。因此，判断出设备故障症结所在，并以最经济的手段解决故障应该是一名检修钳工追求的目标。同时，本着“具体问题具体分析”的原则，以下以50MW汽轮机组轴封漏气原因分析及处理为例，对相关内容予以总结。

关键词：50 MW背压机组 轴封漏气 运行

中图分类号：TK2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0067-01

汽轮机轴封漏气一直以来都是困扰各个电厂的一个难题，而且一旦出现机组轴封漏气现象发生，一是影响机组热经济性，给运行人员带来安全隐患；二是会影响机组润滑油油质，进而影响调速系统，直接影响机组安全运行。因此，机组轴封漏气系统改造，对火电厂的安全稳定运行，有着重要的作用和意义。

1 汽轮机发电工作的原理

首先，具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度。高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，动叶带动蒸汽在动叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。这就是汽轮机最基本的工作原理。从能量转换的角度讲，蒸汽的热能在喷嘴内转换为汽流动能，动叶片又将动能转换为机械能，反动式叶片，蒸汽在动叶膨胀部分，直接由热能转换成机械能。汽轮机的转子与发电机转子是用联轴器连接起来的，汽轮机转子以一定速度转动时，发电机转子也跟着转动，由于电磁感应的作用，发电机静子线圈中产生电流，通过变配电设备向用户供电。

2 机组运行特征

50 MW背压机组投产以来，经过运行、检修人员细心观察总结，发现了该机组的一个运行特征：暖机时间一定要充分，气缸和转子膨胀位移5 mm以上，气缸内上下左右6个测温点，缸壁温度达200 ℃以上，他们相差不能大于35 ℃，而且还要根据开机方式是额定参数启动或者滑参数启动，当时的蒸汽压力、气温，机组的冷态、温态和热态程度，疏水情况及环境温度的不同做出不同的暖机时间，不然机组转子升速过一阶临界转速和二阶临界转速时，轴承振动值分别增大，并且还有上升趋势，此时必须立即打闸停机。没能按照制造厂商提供的运行操作规程进行操作：低速（300～500 r/min）暖机20 min，中速（1000～1200 r/min）暖机60 min，然后按每分钟300 r/min速度升速，进而迅速而平稳过临界转速。

3 轴封漏气系统的结构及性能

轴封漏气系统是汽轮机制造厂在设计汽轮机时根据汽轮机的结构及性能设计的，而轴封的漏气将影响电厂的安全性及经济性，电厂对此一般都在汽封结构和间隙上考虑的较多，很少怀疑轴封漏汽系统。事实证明通过对轴封漏气系统进行合理的改造，同样可以消除轴封的漏气，提高汽轮机的使用寿命。

汽轮发电机组为多层次的结构复杂的发电装备，要求其具有比较高的可靠性、经济性和安全性。尤其是汽轮发电机组一旦启动，它往往工作时间很长。与此同时，要求的维修时间很短。若某一级的叶片发生故障或者是其他零部件发生故障，得不到及时而准确的维修，很可能会影响到大片区域的居民和工业用电，间接的影响到了国民经济的发展。而且汽轮机维修性的好坏，也会影响到它的寿命周期的维护费用。因此在汽轮机的设计阶段也要充分的考虑其维修性。

另外，汽轮机热力试验结果也需要将试验时的运行参数修正到额定值。与汽轮机的运行初参数相比，背压变化对汽轮机热经济性的影响是比较大的。因此，如何准确地确定出背压变化对汽轮机热经济性的影响，是设计与运行人员普遍关注的问题。此外，确定凝汽器的合理清扫周期、循环水泵的经济调度等问题中，也往往需要首先确定出背压变化对汽轮机热经济性的影响。

4 轴封磨损原因分析

50 MW背压机组在超过规定值的振动力作用下，机组动静部分产生摩擦，会造成轴瓦乌金破裂，转子变形、弯曲、断裂，叶片损坏等现象。背压机组由于多次开停机出现的大振动，使转子汽封片于气缸的汽封环碰摩，间隙偏大，没有密封住余汽。汽流顺着转子轴向进入轴承室，使润滑油含水份，经过油循环、转子轴瓦挤压，润滑油恶化，油膜破坏或不稳定。润滑油质量好坏，对汽轮机组运行的可靠性、经济性有着密切关系。

（1）气温过高或过低。汽封片在高温情况下，金属机械性能很快恶化，冲击韧性、强度降低，汽封片受气流冲刷，形成测倒摩擦。气温过低，局部内应力和热变形造成动静部件摩擦，轴向推力增大。

（2）蒸汽品质不良，造成汽轮机通流部分部分喷嘴、叶片积盐结垢，通过截面减少，级内焓降增加，推力增大，使轴封漏气压力增加，加大了漏气量，轴封漏气第一道腔室压力从0.25 MPa增至到0.36 MPa。所以，汽轮机组的汽封片间隙越来越大，漏气也逐渐增大的根本原因就在于以上两种情况的出现。

5 不良后果分析

（1）因油质恶化，对机组润滑部分不能起到良好的润滑作用，致使轴承乌金熔化受损，机组轴承下瓦产生裂纹，上瓦局部脱落；（2）油质不好造成传动部分腐蚀，动作迟滞、卡涩及零部件生锈，使调速系统及保护装置失灵。（3）油品乳化，粘度降低，轴承内楔形油膜的动力不稳定，激发起机组的低频自激震荡。油膜震荡引起转子振动，而转子振动造成轴封动静之间碰摩，导致间隙偏大，产生漏气，形成恶性循环。

6 结语

汽轮机的起停过程，从热传导来说是一个不稳定导热过程，实质上就是对汽轮机各部件的加热和冷却过程，在这个过程中，要使机组各部分的热应力、热变形、转子与气缸的膨胀差以及传动部件的振动，均要维持设备工艺要求的允许范围内。不同的汽轮机有着不同的特征，由于设备结构、制造技术、运行参数、功率、热力系统的差异，媒体汽轮机均有各自的运行规律。在机组的起停过程中，汽轮机各部件以及管道的应力和温度状态都要产生很大的变化，一些对设备最危险，最不利的工况，往往都是发生在起停过程中。背压式机组结构膨胀系数是客观存在的，只要我们高度重视，抓住设备的规律属性，严格控制蒸汽温升速度、气缸金属温升速度、上下缸温差、螺栓温度，节能降耗，减少损失，并密切注意汽缸于转子膨胀差别、动静间隙、轴承温度、温差、转速、振动值等。实践证明，在处理机组设备故障中，要根据不同机组的不同特性，做到具体问题具体分析，根据掌握的情况做出最优化处理，在确保设备工作安全可靠性前提下，力争达到合理利用、充分发挥机组热效率和热经济。

参考文献

[1] 缪国钧，葛晓霞.汽轮机轴封系统漏气对机组经济性的影响[J].汽轮机技术，2011（8）：305-307.

[2] 蔡国樑.50MW汽轮机轴封系统改造[J].汽轮机技术，2012（4）：222-224.

[3] 崔琦，张兆鹤，周英，等.汽轮机气封漏气的试验研究[J].热力透平，2011（12）：26-30.endprint