軸封蒸汽系統(tǒng)軸封蒸汽系統(tǒng)的形式

軸封蒸汽系統(tǒng)1．用外來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機組上采用的用外來汽源供汽的汽輪機軸封蒸汽系統(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。對汽輪機低壓缸的軸封供汽，由于要求的供汽溫度較低，因此在其供汽管道上安裝一臺噴水減溫器，減溫水來自于凝結(jié)水升壓泵出口，通過溫度調(diào)節(jié)裝置自動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，來實現(xiàn)向高、中壓缸軸封提供溫度合適的密封蒸汽，正常運行中，汽輪機高、中壓汽缸的軸封供汽溫度為345～350℃。

汽輪機高、中壓汽缸合并使用一個均壓箱，低壓缸用另一個均壓箱。為保持軸封供汽壓力的穩(wěn)定，通過軸封壓力氣動調(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左右的微負壓狀態(tài)下，以達到軸封和閥桿漏汽不向外泄漏，回收工質(zhì)和熱量的目的。

各級抽汽管道上止回閥的閥桿均要設(shè)置汽閥，這是因為各級抽汽管道內(nèi)所處的壓力不同，當止回閥內(nèi)是正壓時，沿閥桿將向外漏汽；當處于負壓時，大氣就會通過閥桿漏人閥體內(nèi)。在每個抽汽止回閥上均設(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。當止回閥內(nèi)部的蒸汽壓力大于汽封供汽母管壓力時，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。

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)是指在機組正常運行時，高、中壓缸軸封與低壓缸軸封通過母管連接起來，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)置三個汽源管道：主蒸汽、輔助蒸汽、冷再熱蒸汽。在機組啟動初期，由輔助蒸汽向軸封供汽。當主蒸汽參數(shù)滿足軸封供汽要求時，由主蒸汽向軸封供汽。當機組負荷在(10%～20%)MCR時，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)航的氣動調(diào)節(jié)閥控制。隨著機組負荷的增加，當負荷大于(25%～30%)MCR時，高、中壓缸的內(nèi)缸漏汽壓力滿足低壓缸汽封用汽要求時，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調(diào)節(jié)閥排人凝汽器，以保持低壓缸供汽壓力溫度。這時的各供汽汽源則處于熱備用狀態(tài)，以便隨時啟用。這種軸封蒸汽系統(tǒng)，在機組啟動或停機時由外來汽源供汽，在機組正常運行時，實現(xiàn)自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，運行經(jīng)濟、安全可靠、被普遍應(yīng)用于引進型300、600MW機組上。

軸封蒸汽系統(tǒng)3．小汽輪機的軸封蒸汽系統(tǒng)

小汽輪機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的軸封蒸汽系統(tǒng)，如圖3所示。

小汽輪機前軸封共分為四段，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第五壓力級繼續(xù)做功，前后軸封外漏汽進入主汽輪機軸封冷卻器。

小汽輪機軸封供汽來自主汽輪機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，損壞汽輪機轉(zhuǎn)子，因此供汽溫度要求限制在177℃以下。當引自主汽輪機汽封供汽系統(tǒng)的蒸汽壓力和溫度偏高時，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低壓進汽電動截止閥前，(有的小汽輪機該段漏汽接至除氧器)，其低壓段漏汽接至主汽輪機軸封冷卻器。低壓主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥的閥桿漏汽進入主汽輪機軸封冷卻器。

典型的600MW超臨界機組的軸封蒸汽系統(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。在汽輪機的所有運行工況下，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)站等三個調(diào)節(jié)站。每個壓力調(diào)節(jié)站都是有壓力調(diào)節(jié)閥及其前后的截止閥(前為電動閥，后為手動閥)以及與這三個閥門并聯(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)行機構(gòu)均為氣動執(zhí)行機構(gòu)，采用基地式控制。高壓供汽調(diào)節(jié)站的汽源來自主蒸汽，作為機組甩負荷時的備用汽源。在機組啟動前，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)。在機組啟動或低負荷運行時，由輔助汽源提供的蒸汽經(jīng)輔助汽源供汽調(diào)節(jié)閥，進入軸封供汽系統(tǒng)。輔助汽源供汽站前的兩路蒸汽管道是均設(shè)置電動截止閥和止回閥，以防止啟動初期，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，高壓供汽調(diào)節(jié)閥和輔助汽源供汽調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉，由高、中壓缸內(nèi)腔漏汽向低壓缸供汽，達到完全自密封。這時，溢流調(diào)節(jié)站自動開啟，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

為了汽輪機本體部件的安全，對軸封供汽的溫度有一定要求。如果供汽溫度與汽輪機本體部件溫度(特別是轉(zhuǎn)子的金屬溫度)差別太大，將使汽輪機部件產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力將加劇汽輪機部件壽命損耗，同時造成汽輪機動、靜部分的相對膨脹失調(diào)，損壞汽封片和轉(zhuǎn)子軸頸，直接影響汽輪機機組的安全。一般來說，對于高、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，在汽輪機運行的各種工況下調(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。它是汽輪機軸封系統(tǒng)的一個重要熱交換設(shè)備，其主要功能是收集汽缸端軸汽封漏汽和汽輪機的閥門門桿漏汽，并利用這些蒸汽的熱能來加熱凝結(jié)水。由于這些蒸汽中還含有空氣，它們在軸封加熱器中放熱時，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)，提高了汽輪機機組的熱經(jīng)濟性，而且分離了空氣，保證軸封系統(tǒng)的正常工作。

為了實現(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軸封風機(一臺運行，一臺備用)。圖5（1-門桿漏汽進口；2-軸封漏汽進口；3、4-抽風機；5-雙金屬溫度計；6-壓力表；7-主凝結(jié)水進口；8-進水室；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；14-銘牌；15-水位計；16-蒸汽空氣混合物排出口）為LQ-110-4型軸封加熱器。

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

軸封風機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軸端漏入廠房，同時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。每臺軸封風機進口均安裝電動蝶閥，以調(diào)節(jié)風量。當一臺風機運行時，備用風機進口門關(guān)閉。風機出口裝有止回閥，防止風機切換時空氣倒流，也有系統(tǒng)將止回閥裝在風機進口，而在出口另裝一個閥門。

軸封蒸汽系統(tǒng)4．安全閥和蒸汽過濾器

當某一壓力調(diào)節(jié)閥故障時，軸封系統(tǒng)的供汽母管可能超壓，危及汽輪機安全。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．與小汽輪機軸封系統(tǒng)的聯(lián)系

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

汽輪機在各種運行工況下，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，污染汽輪機房環(huán)境和軸承潤滑油油質(zhì)。

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

(3)在機組啟動及正常運行期間，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。在汽輪機打閘停機及凝汽器需要維持真空的整個熱態(tài)停機過程中，防止空氣漏入汽輪機，加速汽輪機內(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)的主要功能是向汽輪機、給水泵小汽輪機的軸封和主汽閥、調(diào)節(jié)閥的閥桿汽封提供密封蒸汽，同時將各汽封的漏汽合理導(dǎo)向或抽出。在汽輪機的高壓區(qū)段，軸封系統(tǒng)的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以確保汽輪機有較高的效率；在汽輪機的低壓區(qū)段，則是防止外界的空氣進入汽輪機內(nèi)部，保證汽輪機有盡可能高的真空（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)是指在機組正常運行時，高、中壓缸軸封與低壓缸軸封通過母管連接起來，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)置三個汽源管道：主蒸汽、輔助蒸汽、冷再熱蒸汽。在機組啟動初期，由輔助蒸汽向軸封供汽。當主蒸汽參數(shù)滿足軸封供汽要求時，由主蒸汽向軸封供汽。當機組負荷在(10%～20%)MCR時，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)航的氣動調(diào)節(jié)閥控制。隨著機組負荷的增加，當負荷大于(25%～30%)MCR時，高、中壓缸的內(nèi)缸漏汽壓力滿足低壓缸汽封用汽要求時，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調(diào)節(jié)閥排人凝汽器，以保持低壓缸供汽壓力溫度。這時的各供汽汽源則處于熱備用狀態(tài)，以便隨時啟用。這種軸封蒸汽系統(tǒng)，在機組啟動或停機時由外來汽源供汽，在機組正常運行時，實現(xiàn)自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，運行經(jīng)濟、安全可靠、被普遍應(yīng)用于引進型300、600MW機組上。

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