一、前言

目前國內(nèi)西門子百萬機組汽輪機主機在平海、北疆、玉環(huán)、外高橋電廠均發(fā)生過因軸封問題導(dǎo)致大軸抱死，其主要原因是因為西門子百萬汽輪機高中壓軸封間隙偏小，使用的液壓盤車力矩相比電動盤車力矩偏小。機組運行時，當(dāng)主機軸封溫度、壓力發(fā)生劇變時，高、中壓缸端部汽封很容易發(fā)生抱死。

二、 軸封系統(tǒng)的作用及引起軸封抱死的原因

1）軸封系統(tǒng)的作用：

軸封系統(tǒng)的主要功能是向汽輪機、給水泵小汽輪機的軸封提供密封蒸汽，同時將各汽封的漏汽合理導(dǎo)出或抽出。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；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，以確保汽輪機組的高效率。

2）引起主機軸封抱死的原因：

在機組長期運行過程中，軸封系統(tǒng)存在的問題，集中表現(xiàn)為軸封汽壓力、溫度過低。其中主機軸封蒸汽溫度過低是造成主機大軸因軸封抱死的Z直接原因。從平海、北疆幾次軸封抱死的分析情況來看，因為軸封蒸汽直接與汽輪機大軸接觸，它的溫度變化直接影響到大軸的伸縮，汽機在穩(wěn)定運行和熱態(tài)啟動時，相應(yīng)轉(zhuǎn)子的溫度很高，如果軸封蒸汽溫度過低，大量的低溫蒸汽通過軸封吸入汽缸，它不僅在轉(zhuǎn)子上引起較大的熱應(yīng)力，而且會造成軸封及軸封處大軸的急劇冷卻收縮，當(dāng)收縮量過大時，將有可能導(dǎo)致軸封或汽缸內(nèi)部動靜部分碰磨，進而會導(dǎo)致主機大軸抱死。所以在調(diào)整軸封蒸汽供汽時，尤其是熱態(tài)啟機或者在停機的過程中，必須嚴(yán)格控制軸封溫度在280℃～320℃內(nèi)，并且對供汽管道進行充分的暖管疏水，確保軸封蒸汽溫度與金屬溫度相配備，并有一定的過熱度。

正常運行中，軸封母管的壓力低于6KPa時，將會造成外界空氣漏入低壓缸，不但會使汽輪機真空下降，同時還會因冷空氣冷卻軸頸使轉(zhuǎn)子收縮造成負(fù)差脹。在主機停機后抽真空狀態(tài)時，如果軸封失壓將會導(dǎo)致大量冷空氣進入汽輪機高、中、低壓軸封處，進而有可能造成主機軸封抱死。

三、軸封系統(tǒng)特點

1）軸封供汽汽源

軸封蒸汽系統(tǒng)有兩路汽源：在啟動及停機時軸封蒸汽的汽源來自于輔汽聯(lián)箱，輔汽經(jīng)過減溫減壓后進入軸封供汽母管，其中輔汽聯(lián)箱的汽源又來自于本機四抽、冷再、鄰機及啟動鍋爐；隨著機組負(fù)荷的增加，軸封供汽切至高中壓主汽閥、高中壓調(diào)閥及補氣閥等門桿漏汽供汽，實現(xiàn)自密封。在軸封供汽的母管上分為7路分別引至高、中、低壓缸的端部軸封處。

2）軸封結(jié)構(gòu)

在汽輪機的高、中、低壓缸中，汽缸內(nèi)外壓差較大。正常運行時，高壓缸軸封要承受很高的正壓差，中壓缸軸封次之，而低壓缸則要承受很高的負(fù)壓差，因此，這三個汽缸的軸封設(shè)計有較大的區(qū)別。為實現(xiàn)蒸汽不外漏、空氣不內(nèi)漏的軸封設(shè)計準(zhǔn)則，除通過結(jié)構(gòu)設(shè)計較小通過軸封的蒸汽（或空氣）的通流量外，還必須借助外部調(diào)節(jié)控制手段阻止蒸汽的外泄和空氣的內(nèi)漏。因此汽缸軸封必然設(shè)計成多段多腔室結(jié)構(gòu)。為阻止蒸汽不外泄到大氣，避免軸承的潤滑油中帶水，應(yīng)使與大氣交界的腔室處于微真空狀態(tài)；為防止空氣漏入汽缸，應(yīng)使與蒸汽交界的腔室處于正壓狀態(tài)。

3）軸封供汽控制系統(tǒng)的特點：

軸封供汽系統(tǒng)設(shè)有軸封壓力控制回路和溫度控制回路，其中軸封壓力控制回路是通過調(diào)節(jié)軸封供汽調(diào)門、溢流調(diào)門的開度來實現(xiàn)的，并且兩個閥門是由一個控制器實現(xiàn)的，即兩個閥門不能同時開啟，當(dāng)軸封壓力高于設(shè)置值時供汽調(diào)閥逐漸關(guān)小，直到軸封供汽調(diào)閥全關(guān)后才允許軸封溢流調(diào)閥開啟。

在啟動階段，軸封供汽由輔汽供，來自輔助聯(lián)箱的輔汽經(jīng)過減溫器減溫后為主機軸封供汽，主機軸封供汽經(jīng)軸封供汽調(diào)壓閥減壓后供至軸封供汽母管，分別供至高中低壓缸的各個軸封段，即通過軸封供汽調(diào)門來維持軸封壓力，軸封溫度靠供汽調(diào)門前的減溫器來控制，軸封系統(tǒng)對于軸封溫度要求非常嚴(yán)格，軸封供汽調(diào)門前的溫度與高壓轉(zhuǎn)子計算溫度成對應(yīng)關(guān)系：當(dāng)主機高壓轉(zhuǎn)子計算溫度大于300℃時，軸封供汽調(diào)門前的溫度應(yīng)控制在280～320℃；當(dāng)主機高壓轉(zhuǎn)子計算溫度低于200℃時，即冷態(tài)沖轉(zhuǎn)時，軸封供汽調(diào)門前的溫度可適當(dāng)降低為240～300℃。

隨著機組負(fù)荷的增加，軸封系統(tǒng)進入到自密封階段，此時軸封供汽調(diào)門保持關(guān)閉，溢流調(diào)門來調(diào)節(jié)軸封壓力，當(dāng)軸封母管的壓力高于設(shè)定值后，軸封溢流閥開啟，使多余的蒸汽進入凝汽器來調(diào)節(jié)軸封壓力在設(shè)定值。

另外軸封汽系統(tǒng)中設(shè)置了許多疏水器和疏水閥門，這是防止在軸封系統(tǒng)剛啟動時由于暖管形成疏水。而這些水危害整個系統(tǒng)的安全，所以需要及時排出，疏水閥門起到了排出疏水的作用。

四、軸封抱死的原因及防止措施

1、由于主機軸封汽溫度、壓力過低是造成主機軸封抱死的Z直接原因，因此為防止主機軸封抱死，首先要保證的是主機軸封供汽母管的溫度、壓力在合適的范圍內(nèi)。

1）輔助蒸汽溫度低：

機組正常運行時輔助蒸汽系統(tǒng)的汽源來自于本機四抽，冷再作為備用；在機組啟停階段，輔汽來自于相鄰機組或者啟動鍋爐。在機組正常運行階段，輔助蒸汽系統(tǒng)用戶很少，尤其是小機汽源切至四抽供汽后，有可能造成軸封溫度較低。

機組啟停時，輔汽聯(lián)箱至主機軸封的供汽主要來自于啟動鍋爐或鄰機輔汽聯(lián)箱，正常運行時鄰機輔汽聯(lián)箱溫度在280-350℃左右，考慮到啟動鍋爐和鄰機輔汽聯(lián)箱至本機輔汽聯(lián)箱的距離較遠(yuǎn)，啟停機時，尤其是停機的時候，如果管路疏水不當(dāng)，將會造成輔汽聯(lián)箱的蒸汽溫度較低。

冷段再熱蒸汽是本機輔汽聯(lián)箱的備用汽源，在機組低負(fù)荷運行或停機過程中，由于四抽壓力較低，可能會短時采用冷再熱蒸汽供輔汽。在高旁開啟時，為控制高旁后的蒸汽溫度，高旁減溫水會投入，如果減溫水調(diào)閥調(diào)節(jié)不好或者減溫水調(diào)閥關(guān)閉后存在內(nèi)漏，均會造成輔汽溫度較低，進而造成軸封溫度較低。

2）軸封減溫水內(nèi)漏：

主機軸封系統(tǒng)通常設(shè)計有一個減溫器，正常運行時減溫水以主機軸封溫度設(shè)定值作為調(diào)節(jié)的對象，為了保證主機軸封溫度的穩(wěn)定，減溫水調(diào)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)要保證良好，減溫器后面的溫度測點一定要遠(yuǎn)離減溫器，避免溫度變化太敏感造成減溫水調(diào)閥調(diào)節(jié)擺動，另外對于減溫水調(diào)閥要求關(guān)閉后能防止內(nèi)漏。

3）輔助蒸汽壓力、軸封壓力低：

運行中由于軸封供氣閥、溢流閥故障或輔汽壓力壓力波動導(dǎo)致軸封母管壓力低于6Kpa，造成冷空氣冷卻軸頸使轉(zhuǎn)子收縮造成負(fù)差脹。在主機停機后抽真空狀態(tài)時，如果軸封失壓將會導(dǎo)致大量冷空氣進入汽輪機高、中、低壓軸封處，進而有可能造成主機軸封抱死。

4）軸封系統(tǒng)疏水不當(dāng)：

為防止軸封蒸汽溫度低，在軸封減溫器后、主機軸封供汽調(diào)閥前、軸封供汽母管上以及軸封供汽母管至各軸封段的分支上均設(shè)計有疏水門。在投用軸封時，如果疏水不當(dāng)或者疏水時間太短，將造成冷水、冷汽進入軸封系統(tǒng)。尤其對于低壓缸段軸封，由于低壓缸段軸封供汽管道需經(jīng)過凝汽器內(nèi)部方可到達(dá)低壓軸封處，軸封蒸汽很容易被冷卻。

2、防止主機大軸抱死的預(yù)防措施：

1）DCS聲光報警中，引入“軸封供氣閥前溫度低”、“軸封母管溫度低1、2”報警，小于240℃低Ⅰ報警，小于220℃低Ⅱ報警。

2）高旁減溫水快關(guān)閥、調(diào)閥邏輯為對應(yīng)高旁減溫水調(diào)閥開度小于2%聯(lián)關(guān)高旁減溫水調(diào)閥前快關(guān)閥，大于5%聯(lián)開高旁減溫水調(diào)閥前快關(guān)閥，確保高旁減溫水能夠關(guān)嚴(yán)，防止高旁減溫水竄入輔汽系統(tǒng)，啟停機過程中應(yīng)加強監(jiān)視。

3）機組啟停時，輔汽需切至鄰機或啟動爐時，需加強沿途管道的疏水，確保輔汽聯(lián)箱的溫度高于280℃。

4）主機軸封供汽站前的溫度測點應(yīng)遠(yuǎn)離軸封減溫器，軸封減溫水調(diào)門調(diào)節(jié)品質(zhì)應(yīng)良好，能夠保證軸封汽溫度的穩(wěn)定；另外軸封減溫水的零位應(yīng)校正好，防止減溫水調(diào)門關(guān)閉后，仍有減溫水進入軸封系統(tǒng)。

5）為避免軸封系統(tǒng)自密封狀態(tài)時軸封供汽調(diào)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，造成軸封供汽調(diào)閥前的蒸汽為死汽，可將軸封供汽調(diào)閥Z低閥位限制為5%。機組正常運行過程中主機軸封供汽調(diào)閥、溢流調(diào)閥必須投入自動狀態(tài)，不得隨意退出自動，發(fā)現(xiàn)閥門故障及時聯(lián)系檢修處理。

6）加強軸封供汽母管溫度監(jiān)視，當(dāng)軸封溫度低于280℃時，軸封供汽母管疏水閥應(yīng)聯(lián)開，否則手動開啟。

7）輔汽系統(tǒng)正常運行中連續(xù)供汽用戶只有小機軸封供汽，尤其是機組高負(fù)荷期間，長期運行輔汽聯(lián)箱溫度會逐步下降，運行中嚴(yán)格控制輔汽聯(lián)箱溫度大于280℃，溫度低時及時開啟疏水旁路，提高輔汽溫度。

8）機組甩負(fù)荷或跳閘后，應(yīng)檢查輔汽汽源切至本機冷再或臨機供汽，保證輔汽聯(lián)箱壓力不低于0.8Mpa，否則及時手動調(diào)整。如軸封系統(tǒng)進冷汽，立即開啟軸封系統(tǒng)疏水提升軸封母管溫度至300℃～320℃。

五、總結(jié)

由于汽機軸封汽系統(tǒng)運行是否穩(wěn)定，直接關(guān)系到汽輪機是否能夠安全可靠運行。一方面在運行中加強監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取有效措施，防止事故的擴大。另一方面，必須采取有效的措施，防止類似事故的發(fā)生，確保機組正常運行。

（來源：集控圈）