国源电力工程师介绍：汽轮机的轴封系统

  一、轴封蒸汽系统的主要功能：

据河北国源电力工程师介绍，轴封蒸汽系统包括汽轮机所涉及的满足完整功能的全部系统，不仅包括轴封供汽系统，还包括轴封抽、漏汽及高、低压（温）门杆漏汽等全部与轴封蒸汽和门杆漏汽相关的全部系统。

轴封蒸汽系统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，同时将各汽封的漏汽合理导向或抽出。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漏，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（也即尽可能低的背参数），也是为了保证汽轮机机组的高效率。轴封蒸汽系统主要有密封装置、轴封蒸汽母管、轴封加热器等设备及相应的阀门、管道系统组成。

二、轴封系统介绍：

1、轴封供汽系统采用自密封式，并有防止汽轮机进水而损坏汽轮机的措施，轴封系统的供汽汽源满足机组冷、热态启动和停机的需要。该系统设有轴封压力自动调整装置、溢流泄压装置和轴封抽气装置等设备。

轴封蒸汽进口处设有永久性滤网。

轴封系统上配置可靠的调压、调温装置，以满足向高压缸、中压缸和低压缸轴封供汽参数的要求。

设置一台100%容量的不锈钢管轴封蒸汽冷却器。

设置两台100%容量的轴冷风机，用以抽出轴封蒸汽冷却器内的不凝结气体。两台风机能满足一台运行，一台检修的要求。

轴封用汽系统包括轴封供汽源用的电动隔绝阀、减压阀、旁路阀、泄压阀和其他阀门以及滤网、仪表、减温装置等有关附属管道、附件和装置。

2、轴封结构及设备介绍：

（1）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25%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）。

图A、B 中，绝对压力是以一个标准大气压（0.1013MPa）为基准。

（2）汽封调节阀：

到汽封的密封蒸汽压力通常由四个空气控制的膜片执行阀调节，其名称如下：

高压（高温）供汽调节阀

辅助供汽调节阀

冷再热供汽调节阀

溢流调节阀

每个阀装有一个智能定位器（装于阀上）和一个包含整体滤网的空气减压阀。压缩空气的供气压力为0.4～0.8MPa(g)。压缩空气经过空气过滤减压阀后，提供给控制器一个约0.1378～0.15168MPa（g）（参考）的动力气源，控制器利用此动力气源产生一个可变输出，随轴封供汽母管的压力信号输送到控制器，控制器修正调节阀的开度，使调节阀在各个运行工况下都能保持调节阀的合适开度。

智能定位器接受DCS 送出的4～20mA 的电信号产生一个可变输出，因此，控制调节阀就能在所有汽轮机运行工况下维护汽封的密封汽为其智能定位器整定所建立的压力。

通常，高压供汽用于脱扣和甩负荷以后的启动或用于低负荷冷再热不供汽时。因此，高压供汽阀的智能定位器调整在最低压力整定值，而辅助供汽阀和冷再热供汽阀的智能定位器调整为各高出0.00345MPa（绝对）的压力。如果通过内汽封进入“X”腔室的漏汽量（图B）超过封住低压缸汽封所需的汽量，总管压力将会增加，供汽阀将完全关闭，溢流阀将打开，将过剩汽泄放至空冷凝汽器去（或低压缸排汽管），从而控制汽封蒸汽总管中的蒸汽压力。因此，溢流阀的智能定位器被整定为比冷再热供汽智能定位器整定值高出0.00345MPa（绝对）。各整定值（推荐）如下：

1）高压供汽0.0207MPa 表压。

2）辅助供汽0.0241MPa 表压。

3）冷再热供汽0.0276MPa 表压。

4）溢流0.0310MPa 表压。

注：上表为不同汽封总管压力下各阀的状态表。

每个供汽阀门站均配有电动截止阀，可根据需要对汽源的切换进行人工控制。

注意点：

1） 在任何工况下，轴封供汽参数必须满足以下两个条件：与转子金属的温差不大于110℃，过热度必须大于——

2）压力为 0.3～0.8MPa(g)，温度为40～60℃。该压力是指在空气过滤减压阀前的压力。

3) 进入汽轮机汽封内的蒸汽应保持 14℃以上的过热度。

4) 为了避免转子弯曲，故在盘车装置运行前，不得将汽封蒸汽系统投入使用。

（3）减温器：

低压汽封减温器在供汽管进入空冷凝汽器之前用以降低低压汽封密封蒸汽在供汽管中的温度，减温器的温度整定值为149℃。，低压汽封供汽温度控制范围维持在121℃～177℃范围，以防止汽封壳体可能的变形和损坏汽轮机转子。蒸汽的减温由供汽管通过凝汽器空间自然降温，并由温度传感喷水系统控制和补充。控制喷水系统工作的温度系从一个低压汽封中传感。利用这个系统，使低压汽封汽温被控制在121 ℃～177℃范围内。

过热蒸汽进入减温器后，汽流随管道截面缩减而加速。然后，蒸汽通过喷射喷嘴，在那里冷却水被吸入高速汽流，这就保证可靠的雾化，随冷却水蒸发而使蒸汽降温。来自凝结水泵的冷却水进到位于减温器喉部的喷射喷嘴。到喷射喷嘴的冷却水量由膜片操纵阀控制；此阀由低压汽封上的传感温度通过DCS 送出4～20mA 电信号来控制。在喷射喷嘴下游约1500 毫米的供汽管上有一疏水口。

注意点：

1)温度整定值是以低压缸（电机端）轴封体上的测点为基准。不能采用在减温器后面管道上的测点的温度。

2) 疏水罐必须布置在离喷水点至少 1.5m 的距离，能布置在离喷水点4～6m最佳。

3）喷嘴应布置顺汽流方向，不允许逆向布置。

4）凝汽器内的轴封管道必须保温，以保证测点温度正确。

5）调节阀前的节流阀（截止阀）应手动将减温水（凝结水）的压力设定在0.3-0.5MPa(g)范围内。

（4）汽封冷却器：

汽封冷却器的作用是维持汽封漏泄系统的压力略低于大气压力，防止从各汽封端逸出蒸汽以及抽取和凝结蒸汽。

见图A 和B，“Y”区是汽封的漏泄区，此区中必须维持一个稍低于大气压的压力。通常取0.00689MPa 大气压（71mm水柱）的负压。如果系统功能正常，50.8～76.2mm 水柱就可以了。

运行时，主凝结水进入汽封冷却器进口腔室，流过冷却器中的管子，由出口腔室排出。阀杆漏汽和示于图A和图B 中的来自“Y”区的汽封密封蒸汽漏泄通过蒸汽进入口进入冷凝段。然后它流过管子的外侧被凝结。所形成的凝结水通过壳体疏水而被排出。空气和其他不凝结气体由排风机排至大气。排风机壳体的疏水任何时都应敞开排污，通过用户提供的合适密封U 型管排出冷凝水。汽封冷却器主要由壳体，进、出口水室，整体的进、出口管板及辘在管板上的热交换管组成。

1）轴封加热器规范：

2）轴加风机规范：

（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，系统中装有安全阀和爆破盘，用以释放可能由于调节阀的误动作引起的超压。安全阀和爆破盘是“突开”式直接压力作用的释放阀。它们分别被整定在0.28MPa(g)和0.8MPa(a)时开启，用于释放由于汽封蒸汽调节阀的空气完全中断所引起的汽量。这是由高压和冷再热调节阀均全开供汽，而此时汽轮机正在带负荷运行并且去凝汽器（或低压缸排汽管）的溢流阀是关闭而产生的。

（6）蒸汽滤网：

每根到汽封的供汽管上都装有蒸汽滤网，以防止异物进入汽封而引起转子可能的损坏。滤网的“Y”形脚应水平安装或装在管子的顶部，因此它可自行疏水。

（7）热电偶：

为使汽轮机运行人员可监视高压和中压汽封供汽和该汽封区转子金属温度之间的温差，装设了热电偶。密封汽温度可在调节阀和汽封之间的管中直接测量。汽封区的转子金属温度不能直接测量，只能近似地测量汽缸一端或二端的汽缸端壁温度。

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