摘要：汽轮机的轴封系统的主要功能是抽真空情况下，防止冷空气进入汽轮机；机组运行时，防止汽轮机内蒸汽从轴封漏出。本文主要介绍在一次事故跳机中轴封蒸汽中断的原因分析及之后轴封系统的优化。
关键词：轴封，轴封加热器，供汽，抽汽。
1 轴封系统简介
轴封系统主要包括三个子系统
轴封抽汽系统
轴封抽汽系统和高、中、低压缸轴封外腔室相连。轴封抽汽系统在微负压下运行。同样高压主汽阀和调阀阀杆密封腔室也和轴封抽汽系统相连。轴封漏汽在轴封凝汽器中凝结。两个100%容量的排风机使系统维持在微负压，这样可以防止蒸汽漏到汽机房。
轴封供汽系统
高压缸轴封中间密封腔室和中压缸、低压缸内侧轴封腔室和轴封系统相连；同样高压调阀阀杆密封腔室也和轴封系统相连，为了达到密封功能，轴封系统要保持微正压(2-3 kPa表压)，轴封压力由轴封压力控制阀控制。正常运行时轴封蒸汽由高、中压缸轴封漏汽提供。在待机、空载和低负荷运行期间通过高中压缸轴封漏汽供给轴封系统的蒸汽量太少，不能维持轴封系统运行压力，因此这时轴封蒸汽将通过辅助锅炉、冷再、四抽或者邻机的轴封母管提供。随着负荷的逐渐上升，高、中压缸轴封漏汽提供越来越多的蒸汽给轴封系统。为了把轴封蒸汽压力控制在设定点，控制器将控制轴封进汽阀关小，轴封排汽阀开大。多余的蒸汽将供给7号低压加热器。
轴封加热和减温系统
在汽轮机热态启动时轴封温度和转子平均温度偏差不允许超过230°C。所以高压缸进汽侧轴封供汽需经过轴封加热器，加热器温度设定值为350°C。
为了防止低压轴封温度过高，系统配置有减温装置，轴封温度通过控制喷水阀来调节。轴封温度设定值为200°C。
现象：2016年9月4日10：15分，马来西亚Tanjung Bin 4号机组因闭式循环水管道焊口破裂，闭式膨胀水箱无法维持液位，闭式循环水泵跳闸，导致给水泵轴承温度高，给水泵跳闸，汽轮机机组跳闸的事故。
11点钟，在汽轮机惰走期间，汽轮机转速487转，发生了轴封蒸汽断汽，冷空气进入低压缸的情况，低压缸排汽绝对压力从0.07bar上升到0.2bar。
12：04 电动给水泵启动，高压旁路开启，冷再压力升高，冷再供轴封系统电动门开启，轴封系统压力恢复，发现轴封加热器出口温度低于轴封供汽温度。
12：28低压缸排汽决对压力回复到0.08bar。
闭式水管道修复后，机组启动后振动有所增加。
原因分析：因机组正常运行时，轴封系统处于自密封状态，高、中压缸轴封漏汽提供给轴封系统，轴封进汽压力控制阀是关闭的，轴封排汽阀是开启的。
当汽轮机跳闸的瞬间，自密封被打破，高、中缸轴封漏汽无法满足轴封系统的压力要求，可这时轴封进汽压力控制阀还处于关闭状态，当轴封压力低信号传递给轴封进汽压力控制阀和轴封排汽压力控制阀时，这个切换时间有5秒钟，在机组跳闸瞬间，低压轴封蒸汽断汽5秒钟，之后逐渐恢复。可是因为给水泵没有冷却水无法启动，高旁因为没有减温水，高旁阀无法打开，冷再供轴封蒸汽汽源中断，轴封供汽只能靠冷再管道中的残余压力维持。辅助锅炉立即启动，大约30分钟，辅助锅炉压力、温度满足轴封供汽阀的开启条件，可辅助锅炉的供汽温度只有287℃，与高压转子平均温度530℃相差243℃，与轴封供汽阀门允许开条件还相差13℃，轴封供汽温度和转子温度偏差不允许超过230°C，这一条把辅助锅炉来的蒸汽死死的挡在了门外。
轴封加热器出口温度低于轴封供汽温度，这当轴封加热器工作时，是不可能的事情，蒸汽温度没被加热，反而低了。对轴封加热的内热电偶进行检查，发现轴封加热器出口温度控制器的量程设置错误，热电偶量程为0-500℃，DCS侧也设定为0-500℃，可轴封加热器出口温度控制器内部量程设定却是0-420℃，使温度控制器显示的温度偏低，所以出现了轴封加热器出口温度低于轴封供汽温度现象。
机组重新启动后，振动有所增加，怀疑因低压缸进入冷空气，轴封齿有磨损。
解决方法：因为轴封加热器只加热高压缸进汽侧的轴封温度，这也是轴封供汽温度要求最高的地方，辅助锅炉的供汽温度是可以满足其他地方轴封温度的要求的，如果用同一条逻辑来限制所有地方的轴封供汽显然是不合适的。如果轴封蒸汽电动门关闭，轴封加热器没有蒸汽可加热，也就失去了轴封加热器的意义，所以决定对辅助蒸汽供轴封系统电动门逻辑进行优化。
辅助蒸汽供轴封系统电动门允许开条件：
1.辅助蒸汽温度250-400℃
2.辅助蒸汽压力6-40bar
3.辅助蒸汽过热度大于20℃
4.高压转子平均温度-助蒸汽温度<230℃（取消这条逻辑）
辅助蒸汽供轴封系统电动门保护关条件：
1.辅助蒸汽过热度小于10℃
2.辅助蒸汽温度<200℃
3.高压转子平均温度-辅助蒸汽温度>240℃（对这条逻辑进行优化，优化如下：轴封加热器启动20分钟后，高压转子平均温度减去辅助蒸汽温度与轴封加热器出口轴封蒸汽温度的高值，如果这个差值大于240℃，辅助蒸汽供汽电动门保护关）
对轴封加热器出口温度控制器的温度量程进行更正到0-500℃，当轴封加热器工作时，轴封加热器出口温度高于轴封供汽温度45℃。
在机组大修期间，对低压缸所有低压轴封齿进行更换，并增加了高、中压缸的轴封齿数，以减少轴封蒸汽的泄露。并对机组做了动平衡处理，以降低机组振动。
总结：当轴封蒸汽中断时，运行人员没有及时破坏真空，以减少冷空气进入低压缸，或就地开启辅助蒸汽供汽电动门，280℃的蒸汽密封轴封比冷空气进入低压缸对轴封及转子影响小的多，应加强运行人员遇到事故时的紧急处理能力，多进行事故反措的培训。
逻辑设计有缺陷，高压转子平均温度-辅助蒸汽温度<230℃来限制供汽电动门的开启，而真实的逻辑要求是轴封温度和转子平均温度偏差不允许超过230°C，既然高压缸进汽侧有轴封加热器器，那么高压缸进汽侧的轴封温度就应该是轴封加热器出口的温度，而不能用辅助蒸汽电动门前的温度。
调试期间对轴封加热器出口温度控制器的温度量程设定错误，导致轴封加热器出口温度显示偏低，应加强回路检查，避免类似错误。
因4号机组与一期3台机组相距较远，轴封母管没有连在一起，这样当4号机组轴封供汽参数不满足条件时，邻机无法提供帮助，这也是一个重大的设计缺陷。
参考文献：
【1】电厂DCS历史纪录
【2】北重阿尔斯通（北京）电气装备有限公司工程指导文件
【3】Steam turbine process functional plan DCS open loop control
【4】Software modification request—optimize LBG15AA101 logic
【5】轴封加热器说明书
论文作者:张佳伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/5
标签：蒸汽论文; 温度论文; 加热器论文; 系统论文; 压力论文; 机组论文; 汽轮机论文; 《电力设备》2018年第6期论文;