摘要：介绍了中煤新集板集电厂1000MW汽轮发电机组及给水泵汽轮机轴封系统功能、结构特点，对在运行中存在的问题进行分析，并指出改进建议、解决的办法和思路。
关键词：1OOOMW超超临界机组；轴封系统；结构优化
中煤新集板集电厂1000MW汽轮发电机组由上海汽轮机有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的组合积木块式HMN机型，为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、九级回热抽汽反动凝汽式机组；给水泵汽轮机由上海汽轮机有限公司制造，型号：ND（Z）89/84/06 型式：单缸、单流、单轴、冲动式、纯凝汽。
1 概述
板集电厂汽轮机轴封系统和给水泵汽轮机轴封系统相互独立设置，汽轮机启动、停机、低负荷工况轴封汽源为辅汽，带负荷工况高中压轴封漏汽可实现轴封供汽自密封，高负荷工况多余轴封蒸汽通过溢流阀排至凝汽器，维持轴封压力稳定。正常运行期间，主汽阀、调阀及补汽阀的阀杆漏汽引至轴封蒸汽母管，为了防止轴封蒸汽溢出至大气，每个汽封外侧腔室回至轴封回汽母管最终与轴封冷却器相连，通过轴加风机抽出不凝结气体，维持回汽腔室微负压。
(1)轴封汽的汽源，轴封蒸汽汽源由辅助联箱供给，分别经辅助汽源控制站、溢流控制站控制轴封供汽压力；温度控制站控制轴封供汽温度，以满足不同工况对轴封系统的要求。
(2)轴封控制站，轴封控制站由一个供汽调节阀、一个溢流调节阀以及旁路阀、截止阀等组成，保证汽轮机各个工况下汽封系统的安全运行，轴封调节阀的定位器可变输出随蒸汽供汽母管上的压力信号的变化而变化，维持汽封母管压力在控制器整定点。母管压力低于整定范围，调节阀自动开大，母管压力高于整定范围，调节阀自动关小。
2 轴封系统结构、组成及主要设备
（1）轴封系统组成及主要设备，一台机组设置一套由上海汽轮机厂生产的轴封供汽系统，轴封汽系统采用自密封系统，防止汽轮机进水而损坏汽轮机的措施，轴封系统的备用汽源满足机组冷热态启动和停机的需要。该系统设有轴封压力调节阀、溢流泄压装置和轴封抽气装置等；轴封用汽进口处设有永久性蒸汽过滤器；轴封用汽来源于厂内辅助蒸汽（温度要求280～320°C，压力同四段抽汽压力）；轴封蒸汽的控制由DCS实现；轴封冷却器接收给水泵汽轮机的轴封来汽，轴封蒸汽冷却器可承受凝结水泵出口阀门关闭时的凝结水全压力（约4.5MPa），轴封冷却器的管材选用不锈钢；两台100％容量的离心式轴加风机，用以排出轴封蒸汽冷却器内的不凝结的气体，两台离心式轴加风机互为备用，风机底部设自动排水，风机出口、入口分别设置止回阀、蝶阀。风机容量满足机组夏季高背压运行工况的要求；轴封用汽系统包括轴封汽源切换用的隔绝阀、减压阀、旁路阀、泄压阀和其他阀门以及仪表和有关附属设备等。
（2）轴封结构
①高压缸端部汽封，高压缸前后有两个端部汽封，它们在高压外缸两端将汽缸内腔密封，使之与外部大气隔离。转子和汽缸之间的密封形式为轴向的非接触式汽封。在高压缸进汽端，高、低齿汽封片交错安装在端部汽封和转子上，组成了迷宫式汽封；在高压缸排汽端，汽封片交错安装成平齿式汽封，汽封片镶嵌在转子和分段的汽封环上。
②中压缸端部汽封，中压缸的调阀端和电机端各有一个端部汽封，其作用是将汽缸内部的蒸汽在汽缸两端轴颈处与大气密封隔离。因为中压缸接近推力轴承，动静差胀较小，所以采用了交替安装的高低齿迷宫式汽封。
③低压缸端部汽封，低压外缸两端各安装有一个端部汽封。端部汽封安装于轴承座和外缸补偿器之间，用于在转子穿出外缸的部位将缸体内部的蒸汽与大气密封隔离。蒸汽轴向流过非接触式汽封片来达到低压缸动静组件之间的密封，低压端部汽封设计成相对的平齿汽封。汽封片分别镶嵌入转子的环形汽封槽和端部汽封体的环形汽封槽内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在蒸汽通过由汽封齿组成的许多腔室时，压降转换为气流速度（动能），进入腔室后，由于涡流的作用将动能直接转化为热能，从而降低经过汽封齿的蒸汽压力，减少汽封漏汽。
④给水泵汽轮机端部汽封，由辅助蒸汽向其前、后汽封供汽。而各汽封的抽汽均引入主机的汽封系统，而进入主机汽封冷却器，设置负压腔室的目的是防止蒸汽沿转子轴线及各阀门的阀杆向外泄漏而影响油质及污染机房环境，同时考虑到回收利用泄漏蒸汽所含的热能。前、后汽封的第一(近大气端)腔室，低压主汽门阀杆和低压调节汽阀提升杆中的腔室均接至主机的汽封冷却器，使上述各处的压力保持0.1007MPa(a)，以达到蒸汽不向外泄漏。前、后汽封近大气端的第二腔室的蒸汽来自主机供汽阀门站前，经小机汽封减温装置、供汽母管上的管道过滤器给前、后汽封供汽。汽封蒸汽先经过气动减压调节阀调节汽封母管压力，使其压力范围满足0.117~0.138MPa(a)，再经过喷水减温器以降低汽封供汽的温度，减温器的温度整定值为140℃(实际整定值可现场调整)，汽封供汽温度控制维持121~150℃，以防止汽封可能的变形和损坏汽轮机转子。喷水控制系统设定温度以供汽管上温度传感器(热电偶)的温度为基准。水源一般取自凝结水泵后的凝结水。利用这个系统，控制汽封供汽的压力和温度。供汽管道中设有截止阀，在试运行期间给予调整，控制轴封蒸汽的进汽量,以达到前、后汽封处供入的轴封蒸汽不沿转子轴线越过第一腔室向外泄漏。前汽封近大气端侧的第三腔室的漏汽接至本汽轮机的第二压力级后，这样既平衡转子的推力又充分利用了前汽封高压段(第一段)泄漏蒸汽的内焓继续作功，并有效地防止热量沿着汽轮机转子轴向向外扩散，以降低轴颈温度。
3 该1000MW汽轮机轴封系统现状及结构优化建议
（1）轴封溢流至凝汽器，热量没有回收，影响机组经济性，建议对轴封溢流管道进行改造，将溢流管改至9号低加，回收热量，提高机组经济性。目前广东惠州平海电厂、华能玉环电厂均已实施改造，轴封溢流改造节能效果显著。
（2）汽轮机2号轴瓦处轴封漏汽量偏大，现采用压缩空气和轴流风机进行降温，同时加强高温区域设备巡检频次，及时消除现场故障。主要改进思路：a）高压端轴封腔室扩大，方槽改为圆槽，同步增加增大接管和轴封管道口径；b）重新校核密封级数和密封形式；c）合理布置管道，减少压力损失。
（3）轴封汽源温度失配问题，目前该厂#1 、2机组辅汽联箱并列运行（母联联络门开度为5~10%，有蒸汽流通，手动操作），当一台机组出现故障时只需手动紧急开启辅联联络门即可保证轴封汽源供热温度。但是，当单台机组运行或邻机负荷偏低或辅联联络门开启不及时时，就会出现轴封汽源温度失配现象；如果采用轴封电加热技术，将保证任意一台机组无论在何种工况下都能保证轴封汽源温度满足机组安全要求；故需要从安全性及经济性角度出发，综合考虑进行轴封电加热改造。
（4）目前同类型机组存在的问题，机组在热态启动或停机惰走中由于高压轴封处汽源温度与金属温度失配而导致#1、2瓦振动剧增，影响机组安全甚至造成大轴抱死。
4 结语
通过对该1000MW汽轮机轴封系统的结构特点、系统组成进行了解，以及运行中存在的问题进行分析，同时对比同类型机组存在的共性问题及了解已实施的优化改造效果，提出合理化改造和优化建议，希望通过结构优化能够进一步提高轴封系统运行的安全、可靠性及经济性。
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论文作者:郑章亮,曹瑞国
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/6