装置介绍及问题简述

装置介绍：

齐鲁石化热电厂共有3台汽轮机装置，型号为CC25－8.83/4.1/1.27，单缸冲动，高压、低压两级抽汽凝汽式，额定功率25MW，额定进汽压力8.83MPa，中压抽汽压力4.1MPa，低压抽汽压力1.27MPa。2008年完成安装投入运行。

汽轮机在工作时转子高速旋转，静子固定，因此转子与静子之间必须保持一定间隙，使之相互之间不发生摩擦。为了减少动、静部分之间间隙漏汽，又要保证汽轮机安全运行，特设置了汽封，装设在汽轮机动、静部分之间，汽轮机两端的汽封又叫做轴封。为了防止高压蒸汽向汽轮机外泄漏，在机组高压侧，设计有汽轮机前轴封系统，共有9环轴封。汽轮机前轴封系统示意如下所示。

低压加热器(简称“低加”)是在汽轮机回热系统中从汽轮机抽出一定数量做过部分功的蒸汽来加热凝结水的重要辅助设备。1#低加抽出蒸汽引自汽轮机的第十四级叶片以后的蒸汽；2#低加抽出蒸汽引自汽轮机第十二级叶片以后的蒸汽。

汽轮机内高压蒸汽通过前轴封系统的动静间隙，经过汽轮机前轴封系统9环轴封和4档腔室向外界环境溢出，该过程中溢汽压力逐渐降低。高压蒸汽依次经过3环轴封进入第1档腔室，溢汽至锅炉给水系统的除氧器；经过2环轴封进入第2档腔室，溢汽进入1#低加蒸汽管线，通过低加冷凝回收至汽轮机凝汽器；再经过2环轴封进入第3档腔室，该腔室由除氧器汽平衡管通过轴封供汽调节阀供汽，维持溢汽压力为30~40kPa；最后经过2环轴封进入第4档腔室，该腔室接至轴封加热器，经冷却后乏汽和空气混合物由轴封风机抽出排入空中。

问题简述：

实际运行中，2台低加未投用。后汽缸1#低加抽汽口处为微负压，前轴封第2档腔室低压高温溢汽(400℃以上)，沿1#低加蒸汽管线被吸入后汽缸，造成后汽缸超温。以1#汽轮机为例，现场1#低加抽汽口处汽缸温度实测温度366℃，根据原始设计该处温度应为150℃左右，已超温210℃以上，易对汽缸及汽轮机叶片产生不利影响，制约安全生产。

前轴封系统溢汽量大的根本原因是轴封间隙大。导致轴封间隙大的原因有2点：一是装置大修期间调整轴封间隙时，仅按照允许范围去调整，没有按照最优标准下限去调整，检修质量不高、装配水平低导致轴封间隙大溢汽量多；二是随着运行时间的增加，轴封磨损不可避免，另外，汽轮机启动时振动大也会导致轴封磨损加剧。轴封齿在运行过程中的磨损是导致轴封间隙大的另一个原因。前轴封磨损情况如下所示。

该型号汽轮机设计初衷为前轴封第1档腔室溢汽去往高压加热器(简称“高加”)加热锅炉给水。但是锅炉、汽轮机作为化工装置的配套公用工程建设时，从化工装置余热利用角度考虑，锅炉给水吸收了化工装置余热，去除了汽轮机高加系统，将前轴封第1档腔室溢汽直接引入锅炉给水系统的除氧器。这就导致第1档腔室溢汽不能充分利用，大量高温溢汽进入前轴封第2档腔室，又通过1#低加抽汽管线进入后汽缸，导致后汽缸超温。

针对前轴封系统溢汽量大的问题，可以从两方面来解决：一是利用大修的机会更换前轴封系统轴封的型式。把9环轴封中的第3、第6、第9环轴封由之前的单齿汽封改为密封效果更好的刷式汽封，通过提升密封质量来减少溢汽；二是提高检修质量与装配水平。根据设备大修质量标准要求，前轴封系统轴封间隙要求为0.4~0.6mm，后轴封系统轴封间隙要求为0.25~0.30mm。据有关资料介绍，轴封间隙每增加0.1mm，轴封漏汽量就会增加1.0~1.5t/h。可以按照后轴封系统的轴封间隙标准来调整前轴封系统的轴封间隙，按照标准下限0.25mm来调整，达到通过减小轴封间隙来减少溢汽的目的。另外，还可以优化生产方案，通过开机时增加暖机时间来尽量消除轴瓦振动对轴封间隙的影响，从而减少轴封溢汽。

针对前轴封第2档腔室溢汽通过1#低加抽汽管线进入后汽缸，导致后汽缸超温的问题，采取的方案是截断2#低加抽汽管线，使1#、2#低加抽汽管线联通，前轴封第2档腔室溢汽同时进入2台低加进行回收，利用通过低加的汽轮机凝结水冷凝后回收至凝汽器。下图中红色箭头指示为改造后前轴封第2档溢汽进入2台低加的路线。

2019年3月份1#汽轮机大修之际，实施了上述方案。通过改造前轴封系统、提高检修标准、优化开机方案等措施，前轴封溢汽量大大减少。通过大修前后数据对比，仅仅减少溢汽量一项措施，就使1#低加抽汽口处汽缸温度由大修前的366℃降至大修后的313℃。再通过截断2#低加抽汽管线，使1#、2#低加抽汽管线联通，前轴封第2档腔室溢汽同时进入2台低加进行回收的方案，使1#低加抽汽口处汽缸温度降至159℃。“疏堵”结合，后汽缸超温的问题得到彻底解决。