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【摘要】针对600MW机组汽轮机轴封系统，从结构和运行方式结合汽轮机轴封系统的设备和主要特点，逐渐深入分析在运行中经常会存在的问题，针对这些问题和故障展开讨论，并指出进一步的改进意见。当设备反复发生故障时，我们有必要引起足够的重视。在处理轴封系统故障时，不但要从现象出发，更应该从轴封系统故障所引起的机组的不安全运行方式来正确判断，这样才能正确和迅速的处理事故，保证机组的长期稳定持续安全运行。
【关键词】600MW机组汽轮机；轴封汽系统；故障分析
1、机组概况
该汽轮机型式为单轴、四缸四排汽、一次再热、反动凝汽式超临界机组。
2、轴封系统结构和运行方式
2.1轴封系统结构
轴端汽封：轴封供汽母管，压力调整机构，轴封加热器，减温器以及有关管道组成的闭式轴封系统。
多齿汽封：叶顶汽封采用两个高齿和两个低齿，形成迷宫效果以减小叶顶漏汽。
椭圆汽封：汽缸热变形主要在垂直方向上，椭圆汽封间隙在上下方向的间隙较大，而两侧间隙相对较小。
轴端汽封：高中低压汽封为迷宫式汽封，当负荷增至60%负荷以上时，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，系统达到完全自密封。多余的蒸汽，通过溢流阀流往#8A低加，若#8低加事故或停运，多余的蒸汽排至凝汽器。
2.2自密封系统运行方式
本机组汽轮机轴封蒸汽系统采用自密封系统。在机组正常运行时，不需要从系统外供应蒸汽，而是由高、中压缸两端轴封的漏汽减温后送入低压缸汽封，多余漏汽溢流至#8低加或凝汽器。
3、轴封汽的汽源
轴封蒸汽的汽源是由辅汽联箱供给的，经辅助汽源控制站、溢流控制站控制轴封供汽压力；温度控制站控制低压轴封供汽温度，以满足不同工况对轴封系统的要求。
4、轴封蒸汽系统主要由以下几个特点
（1）主油箱、小汽轮机油箱和密封油含水量大，发电机轴承端绝缘水平低，发电机氢气湿度超标且居不下，最高15g/m3；（2）将高压缸近机头端的参数较高的漏汽和门杆的漏汽作为正常运行时轴封汽源；（3）给水泵汽轮机轴封的进、出汽管上装有隔绝门，比较容易与主机隔离；（4）轴封蒸汽冷却器的疏水采用带液位开关的疏水控制阀。高中压缸端部汽封外漏量大轴封温度高，特别在夏季高温时更为严重，端部汽封处的轴颈上方温度高达300℃右；（5）轴封蒸汽系统中设有轴封蒸汽压力调节器和泄压阀，来保证轴封蒸汽母管压力为0.003MPa。为了防止低压轴封及小汽机的轴封蒸汽温度过高，设置了轴封蒸汽温度控制器，能保证蒸汽温度维持在150℃。
5、轴封汽系统运行中存在的问题
在长期机组运行过程中，轴封汽系统轴封系统存在的缺陷逐渐显露使机组效率下降。存在的问题有：轴封气温过低。高中压缸轴端部漏气量大，轴封温度高。轴封压力过低。
5.1轴封汽温度过低造成的影响。轴封蒸汽是直接与汽轮机大轴接触的，所以它的温度直接影响大轴的伸缩。汽机在稳定运行和热态启动时，相应转子的温度很高，如果轴封蒸汽温度过低，大量的低温蒸汽通过轴封吸入汽缸，这样不仅转子上引起较大的热应力，而且造成前段轴封大轴会急剧的冷却收缩，当收缩量过大的时侯，将有可能导致前几节动静叶栅之间的摩擦，而这种局部段大轴收缩所造成的相对位移的变化，潜在的危害是巨大的。所以我们在轴封汽供汽时，必须进行充分的暖管疏水，确保轴封蒸汽温度与金属温度相配备，并有一定的蒸汽过热度。.
5.2高中压缸轴端部漏气量大，轴封温度高。高中压缸的轴承间隙过大或者轴封与转子之间的间隙较小造成在运行过程中发生摩擦，当负荷带到25%额定负荷以上的时候，高中压缸的轴封腔室内为正压，不会影响凝汽器的真空，而低压缸气封腔室随着负荷的升高而需要增大密封蒸汽量，才能维持腔内的正压，来满足机组运行真空的要求。
5.3轴封汽压力过低造成的影响。轴封汽压力低对低压缸影响比较大，将会造成外界空气漏入低压缸，不但会使汽轮机真空下降，同时还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成负差胀。真空变化对汽轮机的安全与经济性都有较大的影响。而且当汽机的排汽压力升高的时候，汽轮机的可用热降减少，汽轮机效率将降低，严重时将影响到机组负荷。
当排汽的容积流量减少时，蒸汽在末级就要产生脱流及旋涡，同时还会在叶片的某一部分产生较大的激振力，它的频率与叶片的固有频率不成正数倍，即不是与叶片发生共振，而是属于自激振动，即叶片的颤振。这种颤振的频率低、振幅大，极易损坏叶片，造成事故。
6、轴封供汽调节特点和存在问题
轴封汽系统在机组启动阶段由辅汽母管供汽，再由压力调节器和温度调节器来维持正常压力和温度；当冷再汽压力大于16kg/cm时切换至冷再汽源；当机组正常运行时，轴封汽的压力调整门关死，高、中压主汽门、调门的门杆漏汽作为轴封汽的汽源，靠轴封汽母管的泄压阀控制轴封汽母管的压力，减温水调整门稳定轴封汽的温度。
由于轴封系统上的三个阀门均采用基地式调节装置，具有投资少，结构简单的优点，但是它的缺点非常突出，即调节不稳定。减温水调门全开，造成轴封蒸汽温度过低。泄压阀全开，造成轴封汽母管压力，影响汽机真空。轴封汽进汽压力调整门开度较小时，调节性能较差。在轴封汽源进行切换时，进汽压力调整门与泄压阀之间配合不默契，造成轴封汽压力大幅度波动。
7、轴封汽调节系统的改造设想
降低高中压轴封供汽流速，增大漏汽管直径，减小漏汽管道阻力，适当缩小轴封直径间隙，轴封加热器增加冷却面积，提高封漏汽管负压。轴加风机增容，以提高轴加风机抽真空的能力，增大腔室负压，增大至低压减温器的通径和轴封供汽管径，加大低压汽封的蒸汽量，防止高负荷下低压轴封漏真空，也可同时降低轴封母管压力。可将轴封漏汽总管分成两段，高中压缸为一段，低压缸为一段，并分别直接到轴封加热器上，供汽和回汽分开调节，以防止高压轴封向外跑汽，低压轴封向机内漏汽。
针对系统的阀门动作滞后，调节压力波动较大的缺点，甚至导致手动调节也无法控制，致使轴封供气品质下降，进而影响到汽轮机的真空，因此需要改进。可以利用稳定边界法，对调节系统进行PID参数进行计算整定。利用DCS对调节系统PID控制参数以及方式进行合理的限定。
8、结束语
汽缸端部轴封间隙过大是轴封汽外漏的主要原因。可以进行重新设计减小安装间隙标准，检修时按标准调整间隙予以解决。由于汽机轴封汽系统运行是否稳定，直接关系到汽轮机是否能够安全可靠运行。当设备反复发生故障时，我们有必要引起足够的重视。一方面在运行中加强监控，及时发现异常情况，并采取有效措施，防止事故的扩大。另一方面，对长期存在设备缺陷，而且反复发生的，得不到有效解决的，就必须进行更改，以确保设备正常运行。
参考文献
[1]魏希峰.600MW汽轮机轴封系统的缺陷分析及改进措施.电力设备，2006年5月.
[2]范洪章.石洞口二厂600MW汽轮机轴封系统存在的问题浅析.全国火电大机组竞赛第十届论文集，2005年3月.
【关键词】600MW机组汽轮机；轴封汽系统；故障分析
1、机组概况
该汽轮机型式为单轴、四缸四排汽、一次再热、反动凝汽式超临界机组。
2、轴封系统结构和运行方式
2.1轴封系统结构
轴端汽封：轴封供汽母管，压力调整机构，轴封加热器，减温器以及有关管道组成的闭式轴封系统。
多齿汽封：叶顶汽封采用两个高齿和两个低齿，形成迷宫效果以减小叶顶漏汽。
椭圆汽封：汽缸热变形主要在垂直方向上，椭圆汽封间隙在上下方向的间隙较大，而两侧间隙相对较小。
轴端汽封：高中低压汽封为迷宫式汽封，当负荷增至60%负荷以上时，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，系统达到完全自密封。多余的蒸汽，通过溢流阀流往#8A低加，若#8低加事故或停运，多余的蒸汽排至凝汽器。
2.2自密封系统运行方式
本机组汽轮机轴封蒸汽系统采用自密封系统。在机组正常运行时，不需要从系统外供应蒸汽，而是由高、中压缸两端轴封的漏汽减温后送入低压缸汽封，多余漏汽溢流至#8低加或凝汽器。
3、轴封汽的汽源
轴封蒸汽的汽源是由辅汽联箱供给的，经辅助汽源控制站、溢流控制站控制轴封供汽压力；温度控制站控制低压轴封供汽温度，以满足不同工况对轴封系统的要求。
4、轴封蒸汽系统主要由以下几个特点
（1）主油箱、小汽轮机油箱和密封油含水量大，发电机轴承端绝缘水平低，发电机氢气湿度超标且居不下，最高15g/m3；（2）将高压缸近机头端的参数较高的漏汽和门杆的漏汽作为正常运行时轴封汽源；（3）给水泵汽轮机轴封的进、出汽管上装有隔绝门，比较容易与主机隔离；（4）轴封蒸汽冷却器的疏水采用带液位开关的疏水控制阀。高中压缸端部汽封外漏量大轴封温度高，特别在夏季高温时更为严重，端部汽封处的轴颈上方温度高达300℃右；（5）轴封蒸汽系统中设有轴封蒸汽压力调节器和泄压阀，来保证轴封蒸汽母管压力为0.003MPa。为了防止低压轴封及小汽机的轴封蒸汽温度过高，设置了轴封蒸汽温度控制器，能保证蒸汽温度维持在150℃。
5、轴封汽系统运行中存在的问题
在长期机组运行过程中，轴封汽系统轴封系统存在的缺陷逐渐显露使机组效率下降。存在的问题有：轴封气温过低。高中压缸轴端部漏气量大，轴封温度高。轴封压力过低。
5.1轴封汽温度过低造成的影响。轴封蒸汽是直接与汽轮机大轴接触的，所以它的温度直接影响大轴的伸缩。汽机在稳定运行和热态启动时，相应转子的温度很高，如果轴封蒸汽温度过低，大量的低温蒸汽通过轴封吸入汽缸，这样不仅转子上引起较大的热应力，而且造成前段轴封大轴会急剧的冷却收缩，当收缩量过大的时侯，将有可能导致前几节动静叶栅之间的摩擦，而这种局部段大轴收缩所造成的相对位移的变化，潜在的危害是巨大的。所以我们在轴封汽供汽时，必须进行充分的暖管疏水，确保轴封蒸汽温度与金属温度相配备，并有一定的蒸汽过热度。.
5.2高中压缸轴端部漏气量大，轴封温度高。高中压缸的轴承间隙过大或者轴封与转子之间的间隙较小造成在运行过程中发生摩擦，当负荷带到25%额定负荷以上的时候，高中压缸的轴封腔室内为正压，不会影响凝汽器的真空，而低压缸气封腔室随着负荷的升高而需要增大密封蒸汽量，才能维持腔内的正压，来满足机组运行真空的要求。
5.3轴封汽压力过低造成的影响。轴封汽压力低对低压缸影响比较大，将会造成外界空气漏入低压缸，不但会使汽轮机真空下降，同时还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成负差胀。真空变化对汽轮机的安全与经济性都有较大的影响。而且当汽机的排汽压力升高的时候，汽轮机的可用热降减少，汽轮机效率将降低，严重时将影响到机组负荷。
当排汽的容积流量减少时，蒸汽在末级就要产生脱流及旋涡，同时还会在叶片的某一部分产生较大的激振力，它的频率与叶片的固有频率不成正数倍，即不是与叶片发生共振，而是属于自激振动，即叶片的颤振。这种颤振的频率低、振幅大，极易损坏叶片，造成事故。
6、轴封供汽调节特点和存在问题
轴封汽系统在机组启动阶段由辅汽母管供汽，再由压力调节器和温度调节器来维持正常压力和温度；当冷再汽压力大于16kg/cm时切换至冷再汽源；当机组正常运行时，轴封汽的压力调整门关死，高、中压主汽门、调门的门杆漏汽作为轴封汽的汽源，靠轴封汽母管的泄压阀控制轴封汽母管的压力，减温水调整门稳定轴封汽的温度。
由于轴封系统上的三个阀门均采用基地式调节装置，具有投资少，结构简单的优点，但是它的缺点非常突出，即调节不稳定。减温水调门全开，造成轴封蒸汽温度过低。泄压阀全开，造成轴封汽母管压力，影响汽机真空。轴封汽进汽压力调整门开度较小时，调节性能较差。在轴封汽源进行切换时，进汽压力调整门与泄压阀之间配合不默契，造成轴封汽压力大幅度波动。
7、轴封汽调节系统的改造设想
降低高中压轴封供汽流速，增大漏汽管直径，减小漏汽管道阻力，适当缩小轴封直径间隙，轴封加热器增加冷却面积，提高封漏汽管负压。轴加风机增容，以提高轴加风机抽真空的能力，增大腔室负压，增大至低压减温器的通径和轴封供汽管径，加大低压汽封的蒸汽量，防止高负荷下低压轴封漏真空，也可同时降低轴封母管压力。可将轴封漏汽总管分成两段，高中压缸为一段，低压缸为一段，并分别直接到轴封加热器上，供汽和回汽分开调节，以防止高压轴封向外跑汽，低压轴封向机内漏汽。
针对系统的阀门动作滞后，调节压力波动较大的缺点，甚至导致手动调节也无法控制，致使轴封供气品质下降，进而影响到汽轮机的真空，因此需要改进。可以利用稳定边界法，对调节系统进行PID参数进行计算整定。利用DCS对调节系统PID控制参数以及方式进行合理的限定。
8、结束语
汽缸端部轴封间隙过大是轴封汽外漏的主要原因。可以进行重新设计减小安装间隙标准，检修时按标准调整间隙予以解决。由于汽机轴封汽系统运行是否稳定，直接关系到汽轮机是否能够安全可靠运行。当设备反复发生故障时，我们有必要引起足够的重视。一方面在运行中加强监控，及时发现异常情况，并采取有效措施，防止事故的扩大。另一方面，对长期存在设备缺陷，而且反复发生的，得不到有效解决的，就必须进行更改，以确保设备正常运行。
参考文献
[1]魏希峰.600MW汽轮机轴封系统的缺陷分析及改进措施.电力设备，2006年5月.
[2]范洪章.石洞口二厂600MW汽轮机轴封系统存在的问题浅析.全国火电大机组竞赛第十届论文集，2005年3月.