小型汽轮发电机轴封系统优化改造

王素娟（宣钢设备能源部，河北 张家口 075100）



小型汽轮发电机轴封系统优化改造

王素娟
（宣钢设备能源部，河北 张家口 075100）

摘 要：本文通过对小型汽轮发电机轴封漏汽原因分析，对轴封系统进行优化改造，彻底解决了轴封漏汽对机组安全运行带来的隐患，为实现机组经济运行奠定了基础。

关键词：汽轮机；轴封；漏气；优化

1　概述

河钢宣钢设备能源部1#干熄焦汽轮发电机型号为15-3.43/0.981-13型单抽凝汽式汽轮机，额定功率15MW。在并网发电后汽轮机转子轴套、前后轴封、隔汽板等部位，均出现了严重的磨损现象，导致水蒸汽沿着前后轴封扩散到润滑油系统，油脂带水严重，调节、保安系统的滑阀、电磁阀出现锈蚀、卡涩，蒸汽单耗相对增加，降低了发电量。

2　小型汽轮机轴封系统构成及功能

2.1汽封系统构成

汽轮机轴封系统由供汽系统和回汽系统两部分组成。正常工作状态时，供气系统形成一个自密封系统——高、中压缸轴端泄出的压力蒸汽，通过低压汽封减温器降温后供至低压缸的轴端密封；回汽系统是将高、低压缸轴最末端的汽、气混合物回收到轴封加热器中，混合物中的水蒸汽通过凝汽器凝结成水后回收利用，混合物中的气通过抽风机排放到空气中，以此来实现保证汽轮机轴端既无蒸汽漏出，亦无空气渗入。

2.2汽轮机轴端汽封的功能

首先是防止高、中压汽缸内的压力蒸汽从轴端向外泄漏，发生汽轮机润滑油中混入水和环境污染的现象；其次是防止空气从低压缸的轴端渗入低压排汽缸中，导致凝汽器真空降低、抽真空能耗增加和循环热效率减低等，同时因为低压缸排汽压力加大致使低压叶片过负荷和低压缸振动，对设备运行造成安全隐患。

3　机组轴封故障分析及优化改造方案

（1）该15MW汽轮机并网发电后，均压箱出现超压、超温现象，经维检人员及岗位人员排查故障后得知，用来平衡汽封汽源压力的轴封汽供气均压箱不能自动调节，箱内温度也无法实现调整。

经过进一步分析后得知，均压箱在工作状态时，箱内蒸汽温度可以达到200℃甚至更高，轴封片由于受热产生金属形变。针对这一问题，我们在均压箱上添加外供蒸汽调节管路和调节阀门，这样均压箱内蒸汽温度过高时，通过控制调节阀用低温蒸汽进行调整，使箱内温度控制在150℃以下。

（2）出现机组真空下降，效率降低，单耗增加的问题。初步分析后认为后轴封泄气过大，导致低压轴封供汽亏损，空气混入低压缸内所致。

针对这一问题，决定对后轴封泄汽管路进行优化。均压箱给后轴封供汽后，后轴封产生泄汽，进入汽封加热器内发生热交换。当后轴封间隙变化，泄气量较大时，无法提供后轴封密封所需蒸汽压力。因此，在后轴封泄汽管路加装调节阀，根据后轴封汽量和负荷高低等参数控制后轴封泄汽，实现后轴封密封及蒸汽回收。

（3）原有汽轮机汽封圈为不锈钢材质，硬度偏高，汽机启动时达到临界转速，振动值为180μm，将发生动静摩擦瞬间与转子进行硬接触，损伤汽封圈梳齿。受损的汽封圈梳齿脱落后，在汽封圈与转子间隙内发生剧烈摩擦，进一步增加了汽封圈的磨损程度，以至转子轴严重损伤。

就这一情况，对轴端汽封圈选型进行优化，选用铜质材料替代原有不锈钢汽封圈。由于铜质汽封圈材质较软，在与转子发生轻微摩擦时，可大幅降低汽封圈与转子磨损加剧的情况，避免转子轴产生严重损伤。

（4）汽轮机底部原有疏水管使用DN20法兰连接，内部装有孔径为8mm的节流孔板，使用一段时间后发现受水冲击磨损严重，根据磨损程度判断应加大孔板孔径。为此，特增加孔径至10mm，增加隔板汽封疏水面积，解决缸底部疏水不畅问题。

4　结论

随着环境保护在社会发展中地位的重要，企业对二次能源的利用已经成为企业实现环保发展的一条重要途径。投建小型汽轮发电机，充分利用企业生产产生的二次能源进行发电，在确保二次能源“零”排放的同时，还为企业提供了电能。但是，小型汽轮发电机在实际运行中，由于其功率较小，轴封及易磨损，造成蒸汽泄漏，窜入油系统，使润滑油脂含水严重超标，调节、保安系统的滑阀、电磁阀出现锈蚀、卡涩，蒸汽单耗相对增加，发电量减少。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.182

作者简介：王素娟（1986-），女，河北康保人，助理工程师，主要从事设备管理工作。