發(fā)表時間： 2023-02-11 17:55:58
作者： 齊魯石化 ，化工活動家
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關(guān)鍵詞 | 汽輪機 后汽缸 超溫
裝置介紹及問題簡述
裝置介紹：
齊魯石化熱電廠共有3臺汽輪機裝置，型號為CC25－8.83/4.1/1.27，單缸沖動，高壓、低壓兩級抽汽凝汽式，額定功率25MW，額定進汽壓力8.83MPa，中壓抽汽壓力4.1MPa，低壓抽汽壓力1.27MPa。2008年完成安裝投入運行。
汽輪機在工作時轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，靜子固定，因此轉(zhuǎn)子與靜子之間必須保持一定間隙，使之相互之間不發(fā)生摩擦。為了減少動、靜部分之間間隙漏汽，又要保證汽輪機安全運行，特設(shè)置了汽封，裝設(shè)在汽輪機動、靜部分之間，汽輪機兩端的汽封又叫做軸封。為了防止高壓蒸汽向汽輪機外泄漏，在機組高壓側(cè)，設(shè)計有汽輪機前軸封系統(tǒng)，共有9環(huán)軸封。汽輪機前軸封系統(tǒng)示意如下所示。
低壓加熱器(簡稱“低加”)是在汽輪機回熱系統(tǒng)中從汽輪機抽出一定數(shù)量做過部分功的蒸汽來加熱凝結(jié)水的重要輔助設(shè)備。1#低加抽出蒸汽引自汽輪機的第十四級葉片以后的蒸汽；2#低加抽出蒸汽引自汽輪機第十二級葉片以后的蒸汽。
汽輪機內(nèi)高壓蒸汽通過前軸封系統(tǒng)的動靜間隙，經(jīng)過汽輪機前軸封系統(tǒng)9環(huán)軸封和4檔腔室向外界環(huán)境溢出，該過程中溢汽壓力逐漸降低。高壓蒸汽依次經(jīng)過3環(huán)軸封進入第1檔腔室，溢汽至鍋爐給水系統(tǒng)的除氧器；經(jīng)過2環(huán)軸封進入第2檔腔室，溢汽進入1#低加蒸汽管線，通過低加冷凝回收至汽輪機凝汽器；再經(jīng)過2環(huán)軸封進入第3檔腔室，該腔室由除氧器汽平衡管通過軸封供汽調(diào)節(jié)閥供汽，維持溢汽壓力為30~40kPa；最后經(jīng)過2環(huán)軸封進入第4檔腔室，該腔室接至軸封加熱器，經(jīng)冷卻后乏汽和空氣混合物由軸封風機抽出排入空中。
問題簡述：
實際運行中，2臺低加未投用。后汽缸1#低加抽汽口處為微負壓，前軸封第2檔腔室低壓高溫溢汽(400℃以上)，沿1#低加蒸汽管線被吸入后汽缸，造成后汽缸超溫。以1#汽輪機為例，現(xiàn)場1#低加抽汽口處汽缸溫度實測溫度366℃，根據(jù)原始設(shè)計該處溫度應(yīng)為150℃左右，已超溫210℃以上，易對汽缸及汽輪機葉片產(chǎn)生不利影響，制約安全生產(chǎn)。
原因分析
1.前軸封溢汽量大
前軸封系統(tǒng)溢汽量大的根本原因是軸封間隙大。導(dǎo)致軸封間隙大的原因有2點：一是裝置大修期間調(diào)整軸封間隙時，僅按照允許范圍去調(diào)整，沒有按照最優(yōu)標準下限去調(diào)整，檢修質(zhì)量不高、裝配水平低導(dǎo)致軸封間隙大溢汽量多；二是隨著運行時間的增加，軸封磨損不可避免，另外，汽輪機啟動時振動大也會導(dǎo)致軸封磨損加劇。軸封齒在運行過程中的磨損是導(dǎo)致軸封間隙大的另一個原因。前軸封磨損情況如下所示。
2.設(shè)計原因
該型號汽輪機設(shè)計初衷為前軸封第1檔腔室溢汽去往高壓加熱器(簡稱“高加”)加熱鍋爐給水。但是鍋爐、汽輪機作為化工裝置的配套公用工程建設(shè)時，從化工裝置余熱利用角度考慮，鍋爐給水吸收了化工裝置余熱，去除了汽輪機高加系統(tǒng)，將前軸封第1檔腔室溢汽直接引入鍋爐給水系統(tǒng)的除氧器。這就導(dǎo)致第1檔腔室溢汽不能充分利用，大量高溫溢汽進入前軸封第2檔腔室，又通過1#低加抽汽管線進入后汽缸，導(dǎo)致后汽缸超溫。
解決方案
1.減少前軸封溢汽量，“堵”住來源
針對前軸封系統(tǒng)溢汽量大的問題，可以從兩方面來解決：一是利用大修的機會更換前軸封系統(tǒng)軸封的型式。把9環(huán)軸封中的第3、第6、第9環(huán)軸封由之前的單齒汽封改為密封效果更好的刷式汽封，通過提升密封質(zhì)量來減少溢汽；二是提高檢修質(zhì)量與裝配水平。根據(jù)設(shè)備大修質(zhì)量標準要求，前軸封系統(tǒng)軸封間隙要求為0.4~0.6mm，后軸封系統(tǒng)軸封間隙要求為0.25~0.30mm。據(jù)有關(guān)資料介紹，軸封間隙每增加0.1mm，軸封漏汽量就會增加1.0~1.5t/h。可以按照后軸封系統(tǒng)的軸封間隙標準來調(diào)整前軸封系統(tǒng)的軸封間隙，按照標準下限0.25mm來調(diào)整，達到通過減小軸封間隙來減少溢汽的目的。另外，還可以優(yōu)化生產(chǎn)方案，通過開機時增加暖機時間來盡量消除軸瓦振動對軸封間隙的影響，從而減少軸封溢汽。
2.兩臺低加同時回收溢汽，“疏”通去向
針對前軸封第2檔腔室溢汽通過1#低加抽汽管線進入后汽缸，導(dǎo)致后汽缸超溫的問題，采取的方案是截斷2#低加抽汽管線，使1#、2#低加抽汽管線聯(lián)通，前軸封第2檔腔室溢汽同時進入2臺低加進行回收，利用通過低加的汽輪機凝結(jié)水冷凝后回收至凝汽器。下圖中紅色箭頭指示為改造后前軸封第2檔溢汽進入2臺低加的路線。
實施效果
2019年3月份1#汽輪機大修之際，實施了上述方案。通過改造前軸封系統(tǒng)、提高檢修標準、優(yōu)化開機方案等措施，前軸封溢汽量大大減少。通過大修前后數(shù)據(jù)對比，僅僅減少溢汽量一項措施，就使1#低加抽汽口處汽缸溫度由大修前的366℃降至大修后的313℃。再通過截斷2#低加抽汽管線，使1#、2#低加抽汽管線聯(lián)通，前軸封第2檔腔室溢汽同時進入2臺低加進行回收的方案，使1#低加抽汽口處汽缸溫度降至159℃。“疏堵”結(jié)合，后汽缸超溫的問題得到徹底解決。
