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轴封系统组成,作用,原理,启停,调整及事故处理

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一、轴封蒸汽系统的组成和作用 1
（一）轴封蒸汽系统的主要功能 1
（二）轴封系统介绍 1
（三）轴封结构 3
（四）系统组成及主要设备 4
二、汽封蒸汽的压力和温度控制 8
（一）密封蒸汽温度极限控制装置的工艺功能（高） 8
（二）密封蒸汽温度极限控制装置的工艺功能（低） 8
（三）功能描述 8
（四）运行注意事项 9
（五）轴封系统的温度联锁 9
（六）启动时允许空气进入的时间限制 10
三、轴封系统的启停 11
（一）轴封系统投运前的检查 11
（二）轴封供汽系统的投入 12
（三）轴封供汽系统停运 14
（四）投运过程中的危险控制 14
（五）停运过程中的危险控制 15
四、日常监视、调整和巡回检查 16
（一）轴封供汽系统的调整 16
（二）运行注意事项 17
（三）轴封系统故障处理 17
（四）轴封系统疏水 19
五、轴封系统事故分析 21
（一）轴封供汽不足： 21
（二）轴封温度过低 21
（三）轴承温度过高 22
（四）轴封带水 23
一、轴封蒸汽系统的组成和作用
（一）轴封蒸汽系统的主要功能
轴封蒸汽的主要功能是向汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封供送密封蒸汽，同时将各汽封的漏气合理导向或抽出。在汽轮机的高压区段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄露，以确保汽轮机有较高的效率；在汽轮机的低压区段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空，也是为了保证汽轮机组的高效率。
（二）轴封系统介绍
轴封系统供汽有主蒸汽、冷再热蒸汽和高压辅汽三路供汽。主蒸汽汽源作为备用汽源，用于在辅助汽源异常时使汽轮机安全停机。轴封供汽采用三阀系统，即在汽轮机所有运行工况下，供汽压力通过三个调节阀即主蒸汽供汽调节阀、辅助汽源供汽调节阀和溢流调节阀来控制，使汽轮机在任何运行工况下均自动保持供汽母管中设定的蒸汽压力。上述三个调节阀及其前截止阀和必需的旁路阀组成三个压力控制站。
本机组汽封系统采用自密封汽封系统，即在机组正常运行时，由高、中压缸轴端汽封的漏汽经喷水减温后作为低压轴端汽封供汽的汽轮机汽封系统，多余漏汽经溢流站溢流至凝汽器。在机组启动、停机或低负荷运行阶段，汽封供汽由辅助汽源蒸汽（来自启动锅炉、邻机供汽等）提供。
自密封阶段
随着机组负荷增加到60%，高中压缸轴端漏入供汽母管的蒸汽量将超过低压缸轴端汽封所需的供汽量。当汽封供汽母管压力升至0.130MPa时，供汽站的调节阀自动关闭，溢流站调节阀自动打开，将多余的蒸汽通过溢流控制站排至凝汽器。至此，汽封系统进入自密封状态，汽封母管压力维持在0.130MPa。
（三）轴封结构
在“汽封压力分布图”中,下图A、B 以及后面的高压汽封指在高中压合缸的高压部分排汽端的汽封以及在单独的高压缸排汽端的汽封。同样，中压汽封是指高中压合缸的中压部分排汽端的汽封以及单独的中压缸排汽端的汽封。低压汽封是指低压缸排汽端的汽封。
在汽轮机起动和低负荷时（图A），所有汽缸中压力都低于大气压力。密封汽供到“X”腔室，通过汽封片一边漏入汽轮机，另一边漏到“Y” 腔室。“Y”腔室由装于汽封冷却器上的电动机驱动的风机使之保持稍低于大气的压力。从而使空气从大气通过外部汽封片漏到“Y”腔室。漏泄蒸汽和空气混合物通过与汽封冷却器的连接管从“Y”腔室抽出。
当高中压合缸的排汽压力超过“X”区的压力时，汽流在内汽封环发生相反流动。随着排汽区压力增加，流量也增加，因此对于一个中压或高中压合缸的汽封，在大约60%负荷时变成自密封。大于这一负荷，蒸汽从“X”区排出，通到汽封系统总管。蒸汽再由总管流至低压汽封。如有任何过剩的蒸汽，则通过溢流阀流到空冷凝汽器（或低压缸排汽管）。

（四）系统组成及主要设备
本系统由轴端汽封的供汽、漏汽管路，主汽阀和主汽调节阀的阀杆漏汽管路，中压联合汽阀的阀杆漏汽管路以及相关设备组成。
1.轴封冷却器
本系统设置一台100%容量轴封冷却器，用于抽出最后一段轴封腔室漏汽(或气)，并维持该腔室微负压运行。轴封冷却器冷却的是汽—气混合物，冷却用的介质是凝结水，因此凝结水也得到了加热（故也称轴封加热器）。

2.轴加风机
本系统采用两台100%容量轴封风机(其中一台备用)。该风机为单级轴向进汽式风机，带有传动装置，悬臂支撑固定于汽封冷却器的支架上，主轴通过联轴器与电机相联，风机采用圆形的轴向吸入口和矩形的水平排出口；转动装置采用滚动轴承。转子由叶轮和主轴等零件组成，叶片和盖板采用塞焊接结构。叶片经静平衡校正，以保证转子平衡。
它的作用是将轴封漏气经过轴封加热器之后的乏汽（包括混入的空气）抽走，并维持一定的负压，使轴封汽的外挡漏气不向外冒汽，而直接加热轴封加热器里的凝结水
3.喷水减温器
从轴封母管过来的蒸汽压力、温度过高，通过温度控制站控制其喷水量，从而实现减温后的蒸汽满足低压轴封供汽要求。
4.节流孔板
为保证主蒸汽供汽站、辅助汽源供汽站在机组正常运行中始终处于热备用状态，在调节阀前设有带节流孔板的旁路。
节流孔版的作用一、是暖轴封进气管的。因为大机组在正常运行中轴封进气是不使用的.全靠高中压缸轴封漏气来密封低压缸的轴封.所以为了防止轴封进气管路长期不投用而变冷,在事故或需要紧急投用辅汽密封轴封的时候形成疏水,造成汽缸进水.所以正常情况下需要对轴封进气管路进行暖管。二、是保证当调节阀故障时能不使轴封汽中断，保证轴封汽有一个最小的流量。
5.安全阀
由于到汽封系统的供汽压力可能超过系统的设计允许压力，系统中装有安全阀，用以释放可能由于调节阀的误动作引起的超压。安全阀整定压力为0.24MPa。
6. BDV阀（事故排泄阀）
在紧急停机时，高压缸内的蒸汽会经过高中压缸之间的中间汽封，漏至中压缸，从而引起转子飞车，所以在中间汽封引出管路，通过BDV阀，直接引入排汽装置，将高压缸内的汽排出。

7. VV阀（高压缸通风阀）
在中压缸启动过程中，因高压缸没有进气，通风摩擦使转子动叶，隔板静叶温度升高，产生热应力与热变形，此时开启VV阀利用排汽装置的负压将高压缸抽成真空，控制温度的升高。
8. 水封
主要是防止轴封加热器失水空气和蒸汽进入凝汽器降低真空。
二、汽封蒸汽的压力和温度控制
（一）密封蒸汽温度极限控制装置的工艺功能（高）
密封蒸汽温度限制控制装置的工艺功能是冷却密封蒸汽母管中的蒸汽到一定范围，不超过低压缸的允许极限。
（二）密封蒸汽温度极限控制装置的工艺功能（低）
密封蒸汽温度限制控制装置的工艺功能是加热密封蒸汽母管中的蒸汽到一定范围，不超过高压缸的允许极限。
（三）功能描述
在启动和低负荷范围内通过密封蒸汽调节阀向轴封供应相对冷的密封蒸汽。随着输出的增加，从高压缸轴封进入密封蒸汽母管的蒸汽温度也增加。密封蒸汽压力控制器关闭密封蒸汽调节阀，防止密封蒸汽母管中压力升高。在高负荷范围内，一旦密封蒸汽调节阀完全关闭，溢流调节阀打开将过量蒸汽排入凝汽器。即便密封蒸汽调节阀在节流状态，密封蒸汽母管内的蒸汽可能变热使低压缸轴封的允许温度超出。
在设定限制点，密封蒸汽温度极限（高）控制装置介入并打开密封蒸汽调节阀，尽管此时的压力控制器发出的是“关闭”信号。这允许冷却蒸汽进入密封蒸汽母管。为了缓解压力的升高，压力控制器打开溢流调节阀，从高压缸来的热蒸汽（根据管道走向和溢流调节阀的布置）直接进入凝汽器。
（四）运行注意事项
除温度极限控制外，监测母管后（低压缸）和母管前（高压缸）的蒸汽温度与附加的最大/最小极限的违背情况（设定比温度极限控制的更高和更低的设定点）。如果这些限制有一个违背，将发出警告。当警告显示时，在电网允许的范围内增加汽轮发电机的输出。降低负荷并通过密封蒸汽调节阀进一步打开增加冷却蒸汽的进入，仅在不干扰调节阀动作的情况下有意义。
• 注意：
如果这些措施都不可行，必须手动启动汽轮机遮断。
（五）轴封系统的温度联锁
1.介绍
为了保护汽轮机轴和轴封，密封蒸汽调节阀前的蒸汽温度不允许违背允许的上限和下限。这些限制根据转子的平均温度取不同的值。
2.密封蒸汽调节阀运行温度连锁的工艺功能
（1）密封蒸汽调节阀的温度连锁防止向轴封供应过冷或过热蒸汽。如果蒸汽温度
（2）违背上限或下限设定值，连锁将防止密封蒸汽调节阀打开。如果在运行期间
（3）蒸汽温度下降或上升超出允许值。密封蒸汽调节阀将关闭。
（4）当密封蒸汽取自蒸汽发生器可能供应过热蒸汽时，要求防止过热密封蒸汽连锁。
（六）启动时允许空气进入的时间限制
1.一旦失去辅助蒸汽，汽轮机允许在没有轴封汽的情况下短期运行。
2.允许时间取决于转子平均温度。

三、轴封系统的启停
（一）轴封系统投运前的检查
（1）确认汽轮机及轴封供汽系统检修工作结束，工作票已终结，具备送汽条件。
（2）汽轮机处于盘车状态。
（3）关闭各压力调节站,接通供汽汽源,调节站前供汽管道暖至过热温度。
（3）打开各压力调节阀及温度调节门后的手动和电动截至门。
（4）开启高低压轴封供汽管疏水门，系统暖管疏水。
（5）凝结水系统运行正常，轴封加热器水侧通畅。
（6）辅汽系统运行正常。
（7）检查确认下述压力调节器正常：汽封辅助供汽调节阀（SSAFV）、汽封溢流调节阀（SPUV）、汽封主汽供汽调节阀（SSFV）动作正确。
（8）检查确认汽封排汽系统的”U”型密封疏水管内已注入水。
（9）真空系统完好备用。
（10）将一台轴加风机投入运行，另一台备用，将轴加负压维持在95～99kPa(绝对)。
（11）确认轴封系统暖管完成。
（二）轴封供汽系统的投入
（1）真空系统根据机组缸温决定投入时间。
（2）冷态启动采用辅助汽源站供汽。确认主汽汽源供汽站和溢流站调节阀关闭后，开启辅助汽源供汽站调节阀管路上的电动截止阀，供汽系统正常投入，并按下述步骤自动运行:
1）盘车、冲转及低负荷阶段
汽封供汽来自辅助汽源，供汽母管压力维持在0.127MPa。
2）25%负荷到60%负荷阶段
当机组负荷升至25%额定负荷时，此时再热冷段已能满足全部汽封供汽要求，供汽可以由再热冷段提供，也可以继续使用辅助蒸汽，并自动维持供汽母管压力0.127MPa。
3）60%以上负荷阶段
当负荷增至60%以上时，高中压缸轴端漏入供汽母管的蒸汽量超过低压缸轴端汽封所需的供汽量。当蒸汽母管压力升至0.130MPa时，所有供汽站的调节阀自动关闭，溢流站调节阀自动打开，将多余的蒸汽通过溢流控制站排至排汽装置。至此，汽封系统进入自密封状态，汽封母管压力维持在0.130MPa，正常运行时应关闭再热冷段管路上电动截止阀。
（3）热态启动，若机组有符合温度要求的辅助汽源，汽封供汽由辅助汽源供汽站供给。若机组辅助汽源的参数达不到要求，汽封供汽由主汽汽源供汽站供给；若采用主汽汽源供汽站供汽，确认辅助汽源供汽站和溢流站调节阀关闭后，开启主汽汽源供汽站调节阀管路上的电动截止阀，供汽系统正常投入，并按下述步骤自动运行:
1）盘车、冲转及低负荷阶段
汽封供汽来自主汽汽源供汽站，供汽母管压力维持在0.118MPa。
2）25%负荷到60%负荷阶段
当机组负荷升至25%额定负荷时，此时再热冷段已能满足全部汽封供汽要求，供汽切换成由再热冷段提供，并自动维持供汽母管压力0.127MPa。
3）60%以上负荷阶段
当负荷增至60%以上时，高中压缸轴端漏入供汽母管的蒸汽量超过低压缸轴端汽封所需的供汽量。此时，蒸汽母管压力升至0.13MPa，所有供汽站的调节阀自动关闭，溢流站调节阀自动打开，将多余的蒸汽通过溢流控制站排至排汽装置。至此，汽封系统进入自密封状态，汽封母管压力维持在0.13MPa， 正常运行时应关闭再热冷段管路上电动截止阀。
（4）机组甩负荷时，分以下两种情况处理:
1）若机组有符合温度要求的备用辅助汽源，汽封供汽母管压力降至0.127MPa， 溢流调节阀关闭，汽封供汽由辅助汽源供汽站供给。
2）若机组无备用辅助汽源或辅助汽源的参数达不到要求，此时辅助汽源和再热冷段供汽不能利用，必须关闭辅助汽源供汽站调节阀前的电动截止阀，汽封供汽母管压力降至0.118MPa，溢流调节阀早已自动关闭，主汽供汽调节阀自动打开，供汽由主汽汽源供汽站供给。
（5）温度调节站在所有运行工况下，温度调节站均自动维持低压缸汽封腔室处温度在121～177℃范围。
（6）旁路阀的投运
当辅助供汽调节阀的节流压力低于额定值的25%时或汽封磨损后启动汽轮机时，为了获得足够的蒸汽流量来密封汽轮机，开启辅汽站旁路阀以补充蒸汽，当节流压力高到能自动保持汽封用汽时，旁路阀关闭。如果旁路阀仍开着，剩余蒸汽将通过溢流阀自动排入排汽装置（这种情况对汽轮机运行无任何影响）。
（三）轴封供汽系统停运
（1）真空为零后，才允许停止轴封供汽。
（2）轴封供汽系统停用步骤。
1）关闭轴封供汽母管减温水门。
2）轴封汽源停运后，关闭主汽、冷再或辅汽至轴封供汽电动门。
3）延时（）分钟解除轴加风机联锁，停运轴加风机。
4）开启主机轴封母管各处疏水。
（四）投运过程中的危险控制
顺序
投轴封危险因素预控项目
√
1
防止轴封带水，使轴封齿或轴封段转子遭受水击、低压轴封供汽受阻；

2
抽真空前，禁止关闭真空破坏阀，防止低压缸安全门动作；

3
防止轴封压力过高，安全门动作，轴封处冒汽，造成主机油中进水；

4
送轴封前，盘车须运行；

（五）停运过程中的危险控制
顺序
停轴封危险因素预控项目
√
1
只有确认真空到零才可以停止轴封

2
真空到零应及时停止轴封运行。防止低压缸安全阀爆破

3
停止轴封时及时隔离相关减温水。防止轴封段进水或积水

4
真空到零应关闭相关疏水到凝汽器。并打开疏水到地沟阀。

5
停机时停轴封，如果盘车不能及时投运。应立即破坏真空停止轴封系统运行

6
停轴封前小机不再需要轴封汽源

四、日常监视、调整和巡回检查
（一）轴封供汽系统的调整
（1）事故调整：为了防止系统发生供汽超压事故,在供汽母管上设置了一台整定压力为0.24MPa的带散热器弹簧全启式安全阀。为保证安全运行，在汽封母管上应装设超压声光报警装置，报警压力为0.21MPa，以便对系统运行进行监视。
（2）汽封回汽压力调整：系统在运行过程中发现汽缸轴端漏汽,可以通过调节汽封加热器的冷却水量或轴封风机的风门来保证汽封加热器维持一定负压,约95kPa。
（3）当供汽站和溢流站调节阀故障时,可利用相应的调节阀及旁路阀对系统进行操作。
（4）在非正常工况情况下，如供汽调节阀旁路被开启，或供汽站调节阀处于开启状态，从而导致超过需要的蒸汽经供汽站进入供汽母管，不论哪一种情况，溢流调节阀将自动打开，如果溢流调节阀同时也发生故障，可打开溢流站旁路上的电动闸阀。
汽轮机汽封辅助蒸汽参数的要求
序号
用途
蒸汽压力（MPa）
温度（℃）
用于
汽源
1
汽轮机汽封
0.6～0.8MPa
约208～375
热态启动
辅助蒸汽联箱
约150～260
冷态启动
注：冷态启动：0.75～0.8MPa 150～260℃ 热态启动：0.55～0.6MPa 208～375℃ 高中压缸较好的送汽温度208～260℃，低压缸150℃或更低一些。
（二）运行注意事项
1.为保证系统安全运行，高压站、辅助站、和再热冷段供汽调节阀为气闭式；低压汽封温度站、溢流站调节阀为气开式。
2.各蒸汽供气控制站在阀后低位点应设置疏水管，疏水管经节流装置进入排气装置。
3.喷水减温器后应设置疏水点，其位置应在喷水后2.5m疏水经节流装置进入排气装置。
4.喷水部分距汽封腔室最近在13-15m，喷水后提供3m以上直流段，其管径应与喷水减温器壳体管径相同。
5.汽封加热器的蒸汽疏水通过水封管排至排气装置热井。
6.供气管道上的蒸汽过滤器应安装在水平位置。
7.各气动压力控制信号取自供气母管，温度控制信号取自汽封腔室。
8.同一去处的汽封管道可以合并，但管径需足够。
9.投运前所有管道应按规定进行吹扫，并保证清洁，无焊渣、铁屑等异物。
10.备用轴封风机的出口门必须关闭严密。
11.蒸汽过滤器应经常清洗。
（三）轴封系统故障处理
1.轴封蒸汽压力低
（1）检查轴封蒸汽联箱压力。
（2）检查辅助蒸汽联箱蒸汽压力。
（3）确认轴封蒸汽供给阀（SSFV）和轴封辅助供汽阀（SSAFV）工作正常。
（4）确认轴封卸载阀（SPUV）工作正常。
（5）机组加辅汽供暖缸供汽手动一、二次门，疏水一、二次门没有关到位。
2.轴封蒸汽压力高
（1）检查轴封蒸汽联箱压力。
（2）确认轴封蒸汽安全阀已提起。
（3）确认轴封卸载阀（SPUV）工作正常。
（4）确认轴封蒸汽供给阀（SSFV）和轴封辅助供汽阀（SSAFV）工作正常。
（5）机组加辅汽供暖缸供汽手动一、二次门，疏水一、二次门没有关到位。
3.轴封蒸汽压力波动
（1）检查确认仪用压缩空气压力正常。
（2）确认控制器的放大和复位控制机构工作正常。
4.轴封蒸汽温度波动
（1）确认下述节流孔没有阻塞：
1）轴封蒸汽联箱疏水节流孔。
2）轴封蒸汽卸载疏水节流孔。
3）安装在低压缸汽封进口上的疏水分离节流孔。
（2）确认辅助蒸汽供给阀进口的减温器工作正常。
（3）确认轴封蒸汽减温站、调节阀及喷水减温器工作正常。
5.轴加风机跳闸
（1）确认备用轴加风机能自动启动。
（2）检查轴加风机跳闸原因。
（3）检查确认轴封冷却器和疏水箱内水位正常。
6.轴封系统紧急故障操作
（1）轴封蒸汽压力低
1）当轴封蒸汽压力连续下降时，应降低汽轮机的负荷。
2）当凝汽器真空度下降至保护值时，机组需要停机。
（2）轴封蒸汽压力高
7.如果汽封卸载阀（SPUV）的旁路阀打开后，汽封仍然出现漏汽时，应降低汽轮机的负荷。
（四）轴封系统疏水
轴封进汽总管有一手动疏水阀，作为轴封系统暖管用。高中压缸后轴封供汽管各有一个手动门，手动门前各有一滤网，每个滤网有排污门，低压缸前后轴封也各有一个手动门，手动门前各有一滤网，每个滤网有排污门，排污至无压放水母管，高低压轴封供汽母管各有一节流孔连续疏水。

五、轴封系统事故分析
（一）轴封供汽不足：
现象：
1. 凝汽器真空下降。
2. 轴封供汽母管压力下降。
原因：
1. 溢流站调节阀失灵。
2. 溢流站旁路阀误开。
3. 开、停机时，高、低压轴封供汽调节阀失灵，或有关阀门误关。
处理：
1. 溢流站调节阀失灵，应关小调节阀前截门，并手动调整以维持正常的轴封母管压力，并联系维修处理。旁路门误开，应立即关闭。
2. 开、停机时，若高、低压轴封供汽调节阀失灵，应开启调节阀旁路门手动调整，并关闭调节阀前后截门，联系维修处理。有关阀门误关，应立即开启。
（二）轴封温度过低
原因：
1、轴加满水了，水通过轴封回汽管路进入轴封母管，引起温度下降
2、轴封减温水自动失灵，大量的减温水进入轴封母管，引起轴封温度骤降。
3、轴加注水管路一直在注水，引起轴加满水，水通过轴封回汽管路进入轴封母管，引起温度下降。
4、轴加风机长时间停运，造成轴封回汽不畅，引起轴封带水
5、轴封汽源汽温过低，带水，从而影响轴封蒸汽的品质，带水，温度下降
处理：
1开疏水
2同时把附气的压力提上来，即可保住真空，又能把进气管道，回气管道的积水冲刷干净使轴封回到正常状态
3看真空，可以涨负荷，
（三）轴承温度过高
现象：
1.相对应的支撑轴瓦温度
2. 回油温度升高
3.机组胀差不正常升高
4. 转子轴振上升
原因
1低压轴封减温水都投不上
2轴封齿损坏
处理
1.根据机组负荷、相对应的抽气参数
2.及时调整轴封进气量、
3.调整均压箱的压力、温度
4.调整减温水
5.倒换气源等
（四）轴封带水
现象：
1轴封带水将影响胀差向负值增大，胀差过大也会影响串轴向负值变化。
2.如果带水发生水冲击，串轴也将向正值变化。
原因：
机组刚启动或低负荷时轴封供汽带水有造成水冲击，如果是甩负荷后轴封供汽带水还会使高温的大轴表面受到不均匀的骤冷冲击，对大轴的危害是非常严重的。如果机组带较高负荷稳定运行，高压轴封漏汽压力比较高而且是向外排，低压轴封温度低，影响不是太大
处理：
1、切换轴封汽源，
2、打开轴封供汽系统及本体疏水门，倾听机内声音，测量振动，记录惰走时间，检查盘车电动机电流是否正常且稳定，盘车后测量转子弯曲数值。如惰走时间明显缩短或机内有异常声音，推力瓦温度升高，轴向位移，胀差超限时，不经检查不允许机组重新启动。
3、如果发现机组声音变沉，振动增大，轴向位移增大，胀差减小或出现负胀差，应立即破坏真空，打闸停机。
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