軸封蒸汽系統(tǒng)

典型的600MW超臨界機(jī)組的軸封蒸汽系統(tǒng)見圖4，由軸端汽封、軸封供汽壓力調(diào)節(jié)站、軸封供汽母管、噴水減溫器、軸封漏汽和門桿漏汽管道、軸封加熱器以及上述管道和設(shè)備的疏水管道等組成。

軸封蒸汽系統(tǒng)1．軸封供汽壓力調(diào)節(jié)站

軸封供汽母管向各軸封提供壓力穩(wěn)定的密封用蒸汽，供汽壓力為0.12MPa。在汽輪機(jī)的所有運(yùn)行工況下，供汽母管的壓力都是有軸封供汽壓力調(diào)節(jié)站自動(dòng)控制的。軸封供汽壓力調(diào)節(jié)站包括高壓供汽調(diào)節(jié)站、輔助汽源調(diào)節(jié)站和溢流調(diào)節(jié)站等三個(gè)調(diào)節(jié)站。每個(gè)壓力調(diào)節(jié)站都是有壓力調(diào)節(jié)閥及其前后的截止閥(前為電動(dòng)閥，后為手動(dòng)閥)以及與這三個(gè)閥門并聯(lián)的旁路閥所組成。軸封系統(tǒng)中的所有調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)均為氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用基地式控制。高壓供汽調(diào)節(jié)站的汽源來(lái)自主蒸汽，作為機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)的備用汽源。在機(jī)組啟動(dòng)前，主蒸汽的壓力和流量并不適合軸封蒸汽系統(tǒng)的要求，因此在輔助汽源供汽站前選用兩種供汽，分別是再熱蒸汽冷段和輔助蒸汽系統(tǒng)。在機(jī)組啟動(dòng)或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由輔助汽源提供的蒸汽經(jīng)輔助汽源供汽調(diào)節(jié)閥，進(jìn)入軸封供汽系統(tǒng)。輔助汽源供汽站前的兩路蒸汽管道是均設(shè)置電動(dòng)截止閥和止回閥，以防止啟動(dòng)初期，高壓蒸汽自軸封供汽母管倒入再熱冷段和輔助蒸汽系統(tǒng)。

在高、中壓缸內(nèi)腔漏汽壓力滿足低壓缸軸封用汽要求時(shí)，高壓供汽調(diào)節(jié)閥和輔助汽源供汽調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉，由高、中壓缸內(nèi)腔漏汽向低壓缸供汽，達(dá)到完全自密封。這時(shí)，溢流調(diào)節(jié)站自動(dòng)開啟，由溢流調(diào)節(jié)閥控制蒸汽壓力，將-多余的蒸汽通過氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥排入凝汽器。

軸封蒸汽系統(tǒng)2．噴水減溫器

為了汽輪機(jī)本體部件的安全，對(duì)軸封供汽的溫度有一定要求。如果供汽溫度與汽輪機(jī)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(jī)部件產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力將加劇汽輪機(jī)部件壽命損耗，同時(shí)造成汽輪機(jī)動(dòng)、靜部分的相對(duì)膨脹失調(diào)，損壞汽封片和轉(zhuǎn)子軸頸，直接影響汽輪機(jī)機(jī)組的安全。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于高、中壓缸軸封供汽溫度的合適范圍是150～260℃；低壓缸軸封的供汽溫度應(yīng)在150℃左右。

因此，軸封供汽母管向高、低壓端軸封供汽的管道上均設(shè)置噴水減溫器，在汽輪機(jī)運(yùn)行的各種工況下調(diào)節(jié)供汽溫度，將軸封供汽的溫度控制在合適范圍。減溫水來(lái)自主凝結(jié)水，由凝結(jié)水精處理裝置后引出。

軸封蒸汽系統(tǒng)3．軸封加熱器

軸封加熱器(也稱軸封冷卻器)是一種管式表面式加熱器。它是汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)的一個(gè)重要熱交換設(shè)備，其主要功能是收集汽缸端軸汽封漏汽和汽輪機(jī)的閥門門桿漏汽，并利用這些蒸汽的熱能來(lái)加熱凝結(jié)水。由于這些蒸汽中還含有空氣，它們?cè)谳S封加熱器中放熱時(shí)，蒸汽凝結(jié)成水，空氣需排出，這樣既利用了漏汽的能量，回收工質(zhì)，提高了汽輪機(jī)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，而且分離了空氣，保證軸封系統(tǒng)的正常工作。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，軸封加熱器除了要保證有一定的冷卻面積外，還需要控制壓力，使其略低于大氣壓力，為此，軸封加熱器需要配置兩臺(tái)軸封風(fēng)機(jī)(一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用)。圖5（1-門桿漏汽進(jìn)口；2-軸封漏汽進(jìn)口；3、4-抽風(fēng)機(jī)；5-雙金屬溫度計(jì)；6-壓力表；7-主凝結(jié)水進(jìn)口；8-進(jìn)水室；9-疏水出口；10-殼體；11-螺塞；12-主凝結(jié)水出口；13-雙金屬溫度計(jì)；14-銘牌；15-水位計(jì)；16-蒸汽空氣混合物排出口）為L(zhǎng)Q-110-4型軸封加熱器。

汽輪機(jī)各汽缸的軸封漏汽引出后，匯集到一根總管，有進(jìn)汽口1、2進(jìn)入軸封加熱器，被冷卻凝結(jié)為凝結(jié)水后，經(jīng)U形水封排至凝汽器。其冷卻水來(lái)自凝結(jié)水泵出口，在管內(nèi)流動(dòng)，吸熱后去8號(hào)低壓加熱器。汽一氣混合物在殼內(nèi)流動(dòng)。向汽輪機(jī)軸封供汽時(shí)，軸封加熱器應(yīng)立即投入運(yùn)行，并有足夠的冷卻水量，以冷卻軸封漏汽。

軸封風(fēng)機(jī)與軸封加熱器的汽側(cè)相連，它的作用是：抽出軸封加熱器中的未凝結(jié)的漏汽和空氣，使其汽側(cè)產(chǎn)生一定的負(fù)壓，以維持軸封抽汽系統(tǒng)的壓力略低于大氣壓力。這樣有利于將軸封漏汽導(dǎo)人軸封加熱器，防止軸封蒸汽從汽輪機(jī)軸端漏入廠房，同時(shí)還將軸封排汽中所攜帶的不凝結(jié)氣體排至大氣，提高軸封加熱器的冷卻效果。高、中壓缸和低壓缸的最末端軸封腔室都與軸封加熱器的汽側(cè)相連接，組成回路。每臺(tái)軸封風(fēng)機(jī)進(jìn)口均安裝電動(dòng)蝶閥，以調(diào)節(jié)風(fēng)量。當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，備用風(fēng)機(jī)進(jìn)口門關(guān)閉。風(fēng)機(jī)出口裝有止回閥，防止風(fēng)機(jī)切換時(shí)空氣倒流，也有系統(tǒng)將止回閥裝在風(fēng)機(jī)進(jìn)口，而在出口另裝一個(gè)閥門。

軸封蒸汽系統(tǒng)4．安全閥和蒸汽過濾器

當(dāng)某一壓力調(diào)節(jié)閥故障時(shí)，軸封系統(tǒng)的供汽母管可能超壓，危及汽輪機(jī)安全。為防止這種情況發(fā)生，軸封供汽母管上設(shè)置兩支彈簧散熱器，彈簧全啟式安全閥。安全閥的排出管道上不允許連接其他排其管道，以免影響其動(dòng)作壓力，也不允許排水接人，以防止由于熱沖擊危害安全閥。為防止雜質(zhì)進(jìn)入軸封，而造成軸頸和汽封片因摩擦而損壞，軸封供汽母管至汽輪機(jī)的各供汽支管上都設(shè)置蒸汽過濾器。

軸封蒸汽系統(tǒng)5．門桿漏汽的回收

汽輪機(jī)的主汽門和高壓調(diào)速汽門門桿的漏汽經(jīng)一根總管匯集，回收到再熱蒸汽冷段。如果2號(hào)高壓加熱器停用，則去軸封加熱器。中壓聯(lián)合汽門門桿的漏汽回收到軸封加熱器。

軸封蒸汽系統(tǒng)6．與小汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)的聯(lián)系

主汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)與兩臺(tái)給水泵小汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)相互連通。軸封蒸汽母管來(lái)汽經(jīng)減溫后向小汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)供汽，小汽輪機(jī)的軸封漏汽排至主機(jī)軸封抽汽管道。

汽輪機(jī)在各種運(yùn)行工況下，軸封蒸汽系統(tǒng)都應(yīng)提供合乎要求的軸封和閥桿密封用汽。軸封蒸汽系統(tǒng)的作用可歸納為：

(1)防止汽缸內(nèi)蒸汽和閥桿漏汽向外泄漏，污染汽輪機(jī)房環(huán)境和軸承潤(rùn)滑油油質(zhì)。

(2)防止機(jī)組正常運(yùn)行期間，高溫蒸汽流過汽輪機(jī)大軸，使其受熱從而引起軸承超溫。

(3)在機(jī)組啟動(dòng)及正常運(yùn)行期間，防止空氣漏入汽缸的真空部分，保證凝汽器的抽真空效果及真空度。在汽輪機(jī)打閘停機(jī)及凝汽器需要維持真空的整個(gè)熱態(tài)停機(jī)過程中，防止空氣漏入汽輪機(jī)，加速汽輪機(jī)內(nèi)部冷卻，造成大軸彎曲。

(4)回收汽封和閥桿漏汽，減少工質(zhì)和能量損失。

軸封蒸汽系統(tǒng)1．用外來(lái)汽源供汽的軸封蒸汽系統(tǒng)

如圖1（1-高中壓缸均壓箱；2-低壓缸均壓箱；3-軸封加熱器）所示，300MW機(jī)組上采用的用外來(lái)汽源供汽的汽輪機(jī)軸封蒸汽系統(tǒng)，該軸封蒸汽系統(tǒng)由減溫器、均壓箱、軸封冷卻器(即凝結(jié)水系統(tǒng)中的軸封加熱器)、壓力調(diào)節(jié)裝置及其連接管道組成。

軸封汽源從輔助蒸汽聯(lián)箱接出。對(duì)汽輪機(jī)低壓缸的軸封供汽，由于要求的供汽溫度較低，因此在其供汽管道上安裝一臺(tái)噴水減溫器，減溫水來(lái)自于凝結(jié)水升壓泵出口，通過溫度調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)保持減溫器出口氣溫為160～170℃，減溫器前、后隔離閥和旁路閥便于減溫水系統(tǒng)檢修。通過調(diào)節(jié)減溫器旁路閥的開度，來(lái)實(shí)現(xiàn)向高、中壓缸軸封提供溫度合適的密封蒸汽，正常運(yùn)行中，汽輪機(jī)高、中壓汽缸的軸封供汽溫度為345～350℃。

汽輪機(jī)高、中壓汽缸合并使用一個(gè)均壓箱，低壓缸用另一個(gè)均壓箱。為保持軸封供汽壓力的穩(wěn)定，通過軸封壓力氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制軸封均壓箱汽壓保持在0.127～0.147MPa，再利用各供汽管道上進(jìn)汽閥的微量調(diào)節(jié)，使供汽腔室的汽壓在各種工況下始終穩(wěn)定在0.1009～0.127MPa范圍內(nèi)。軸封蒸汽抽出腔室的汽壓，通過軸封冷卻器中凝結(jié)水的冷凝作用及其抽真空裝置，使其保持在0．095MPa左右的微負(fù)壓狀態(tài)下，以達(dá)到軸封和閥桿漏汽不向外泄漏，回收工質(zhì)和熱量的目的。

各級(jí)抽汽管道上止回閥的閥桿均要設(shè)置汽閥，這是因?yàn)楦骷?jí)抽汽管道內(nèi)所處的壓力不同，當(dāng)止回閥內(nèi)是正壓時(shí)，沿閥桿將向外漏汽；當(dāng)處于負(fù)壓時(shí)，大氣就會(huì)通過閥桿漏人閥體內(nèi)。在每個(gè)抽汽止回閥上均設(shè)有兩道汽封接口。第二道與汽封供汽母管相連接，第一道接至汽封漏汽母管。當(dāng)止回閥內(nèi)部的蒸汽壓力大于汽封供汽母管壓力時(shí)，由汽封供汽母管供密封蒸汽，以防止空氣沿閥桿漏人閥體內(nèi)。另外，軸封蒸汽系統(tǒng)還設(shè)有完善的疏水系統(tǒng)，以防軸封蒸汽將水帶入汽輪機(jī)。

軸封蒸汽系統(tǒng)2．自密封供汽式軸封蒸汽系統(tǒng)

典型的自密封供汽軸封蒸汽系統(tǒng)如圖2所示。自密封軸封蒸汽系統(tǒng)是指在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，高、中壓缸軸封與低壓缸軸封通過母管連接起來(lái)，高、中壓缸軸端汽封的漏汽經(jīng)噴水減溫后，作為低壓軸端汽封供汽，可實(shí)現(xiàn)兩者之間的自身平衡蒸汽密封。多余漏汽經(jīng)溢流站溢流至低壓加熱器或凝汽器。

在汽封母管上設(shè)置三個(gè)汽源管道：主蒸汽、輔助蒸汽、冷再熱蒸汽。在機(jī)組啟動(dòng)初期，由輔助蒸汽向軸封供汽。當(dāng)主蒸汽參數(shù)滿足軸封供汽要求時(shí)，由主蒸汽向軸封供汽。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在(10%～20%)MCR時(shí)，由冷再熱蒸汽供汽。各汽源的供汽壓力由設(shè)在各汽源管道導(dǎo)航的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制。隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，當(dāng)負(fù)荷大于(25%～30%)MCR時(shí)，高、中壓缸的內(nèi)缸漏汽壓力滿足低壓缸汽封用汽要求時(shí)，由高、中壓缸的內(nèi)缸漏汽向低壓缸供汽。供汽溫度由減溫器控制，供汽壓力由溢流站控制，它將多余的蒸汽通過氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥排人凝汽器，以保持低壓缸供汽壓力溫度。這時(shí)的各供汽汽源則處于熱備用狀態(tài)，以便隨時(shí)啟用。這種軸封蒸汽系統(tǒng)，在機(jī)組啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)由外來(lái)汽源供汽，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全可靠、被普遍應(yīng)用于引進(jìn)型300、600MW機(jī)組上。

軸封蒸汽系統(tǒng)3．小汽輪機(jī)的軸封蒸汽系統(tǒng)

小汽輪機(jī)軸端汽封的供汽和漏汽管道、主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥的閥桿漏汽管道以及蒸汽過濾器等組成了小汽輪機(jī)的軸封蒸汽系統(tǒng)，如圖3所示。

小汽輪機(jī)前軸封共分為四段，從汽缸向軸端依次設(shè)有內(nèi)漏汽腔室、供汽腔室、外漏汽腔室。后軸端汽封共分為三段，依次設(shè)有汽封腔室和漏汽腔室。前軸封內(nèi)汽封第一段漏汽引到小汽輪機(jī)第五壓力級(jí)繼續(xù)做功，前后軸封外漏汽進(jìn)入主汽輪機(jī)軸封冷卻器。

小汽輪機(jī)軸封供汽來(lái)自主汽輪機(jī)低壓缸汽封供汽母管，供汽壓力一般在0.03MPa表壓，供汽溫度應(yīng)與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子溫度相匹配，否則易在轉(zhuǎn)子表面引起高的熱應(yīng)力而影響轉(zhuǎn)子壽命，溫差太大，甚至?xí)a(chǎn)生軸端變形，損壞汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，因此供汽溫度要求限制在177℃以下。當(dāng)引自主汽輪機(jī)汽封供汽系統(tǒng)的蒸汽壓力和溫度偏高時(shí)，軸封蒸汽系統(tǒng)還備有均壓箱或壓力調(diào)節(jié)閥、噴水減溫器及一套溫度控制設(shè)備。

高壓主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥閥桿漏汽均分高、低壓兩段漏汽。其高壓段漏汽接至小汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽電動(dòng)截止閥前，(有的小汽輪機(jī)該段漏汽接至除氧器)，其低壓段漏汽接至主汽輪機(jī)軸封冷卻器。低壓主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥的閥桿漏汽進(jìn)入主汽輪機(jī)軸封冷卻器。

軸封蒸汽系統(tǒng)的主要功能是向汽輪機(jī)、給水泵小汽輪機(jī)的軸封和主汽閥、調(diào)節(jié)閥的閥桿汽封提供密封蒸汽，同時(shí)將各汽封的漏汽合理導(dǎo)向或抽出。在汽輪機(jī)的高壓區(qū)段，軸封系統(tǒng)的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以確保汽輪機(jī)有較高的效率；在汽輪機(jī)的低壓區(qū)段，則是防止外界的空氣進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部，保證汽輪機(jī)有盡可能高的真空（也即盡可能低的背參數(shù)），也是為了保證汽輪機(jī)組的高效率。軸封蒸汽系統(tǒng)主要是由密封裝置、軸封蒸汽母管、汽封冷卻器等設(shè)備及相應(yīng)的閥門、管路系統(tǒng)構(gòu)成。

典型的自密封供汽軸封蒸汽系統(tǒng)如圖1《自密封供汽式軸封蒸汽系統(tǒng)》所示。自密封軸封蒸汽系統(tǒng)是指在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，高、中壓缸軸封與低壓缸軸封通過母管連接起來(lái)，高、中壓缸軸端汽封的漏汽經(jīng)噴水減溫后，作為低壓軸端汽封供汽，可實(shí)現(xiàn)兩者之間的自身平衡蒸汽密封。多余漏汽經(jīng)溢流站溢流至低壓加熱器或凝汽器。

在汽封母管上設(shè)置三個(gè)汽源管道：主蒸汽、輔助蒸汽、冷再熱蒸汽。在機(jī)組啟動(dòng)初期，由輔助蒸汽向軸封供汽。當(dāng)主蒸汽參數(shù)滿足軸封供汽要求時(shí)，由主蒸汽向軸封供汽。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在(10%～20%)MCR時(shí)，由冷再熱蒸汽供汽。各汽源的供汽壓力由設(shè)在各汽源管道導(dǎo)航的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制。隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，當(dāng)負(fù)荷大于(25%～30%)MCR時(shí)，高、中壓缸的內(nèi)缸漏汽壓力滿足低壓缸汽封用汽要求時(shí)，由高、中壓缸的內(nèi)缸漏汽向低壓缸供汽。供汽溫度由減溫器控制，供汽壓力由溢流站控制，它將多余的蒸汽通過氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥排人凝汽器，以保持低壓缸供汽壓力溫度。這時(shí)的各供汽汽源則處于熱備用狀態(tài)，以便隨時(shí)啟用。這種軸封蒸汽系統(tǒng)，在機(jī)組啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)由外來(lái)汽源供汽，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全可靠、被普遍應(yīng)用于引進(jìn)型300、600MW機(jī)組上。

小汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)與主汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)相連通，啟動(dòng)時(shí)由主機(jī)軸封蒸汽向小汽輪機(jī)的第一段前、后軸封供汽，然后經(jīng)第二段軸封排入軸封冷卻器。正常運(yùn)行時(shí)，小汽輪機(jī)第一段前軸封的蒸汽排人主機(jī)軸封蒸汽系統(tǒng)，經(jīng)減溫減壓后返回小汽輪機(jī)第一段后軸封。 2100433B