金劍鋒

摘要：在實(shí)際工作過(guò)程中中，背壓汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)排汽溫度高、前后軸承溫度高、封冷卻器運(yùn)行不正常等一系列狀況。針對(duì)熱電廠背壓汽輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施解決了運(yùn)行中的問(wèn)題確保背壓式水輪機(jī)高效穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：背壓汽輪機(jī);氣封;軸封冷卻器;改造

1?背壓汽輪機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題及原因分析

1.1 汽輪機(jī)排汽溫度高原因分析

熱電廠單級(jí)背壓汽輪機(jī)的進(jìn)汽口通入的是中壓蒸汽。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)輸送管線送入汽輪機(jī)，帶動(dòng)給水泵運(yùn)行。設(shè)備安裝完成后進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)排汽溫度過(guò)高的問(wèn)題，這一現(xiàn)象表明背壓式汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，效率低下。這種情況一般有以下幾種原因：噴嘴結(jié)垢、葉片結(jié)垢、噴嘴和葉片發(fā)生變形等。但是熱電廠所安裝的背壓式汽輪機(jī)為全新的設(shè)備，不存在結(jié)垢等問(wèn)題。經(jīng)與廠家技術(shù)人員溝通，確定排氣溫度高是廠家設(shè)計(jì)問(wèn)題所致，而不是操作和設(shè)備問(wèn)題。

1.2 汽輪機(jī)氣封漏汽量大原因分析

熱電廠背壓式汽輪機(jī)前后氣封采用梳齒迷宮式氣封（如圖1所示），價(jià)格較低，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，運(yùn)行穩(wěn)定，危險(xiǎn)系數(shù)低，同時(shí)安裝簡(jiǎn)單。但是，現(xiàn)實(shí)中設(shè)備存在較長(zhǎng)的軸向長(zhǎng)度，影響整體的密封效果，因此容易造成泄露。因?yàn)榇嬖谳^多的泄露蒸汽，泄露的蒸汽大大提高了軸向加熱段的長(zhǎng)度，使得其溫度隨之升高，造成了較大的脹差。同時(shí)，軸上凸臺(tái)和氣封塊的高低齒之間存在錯(cuò)位引起的位置偏差而倒伏，最終導(dǎo)致漏汽量的不斷變大，因此密封情況存在較大隱患。

1.3 汽輪機(jī)氣封冷卻器工作失常原因分析

在汽輪機(jī)氣封冷卻器工作時(shí)，其第一級(jí)是真空狀態(tài)，因此氣封冷卻器可以將泄漏的漏氣抽出。所以，氣封冷卻器的第一級(jí)必須是與大氣隔離的密封室，抽氣機(jī)在工作時(shí)，密封室往往呈現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)。安裝背壓式汽輪機(jī)時(shí)，氣封冷卻器的位置不能過(guò)低。但是熱電廠將氣封冷卻器裝在廠區(qū)0m處，在軸封運(yùn)行狀態(tài)下，第一級(jí)真空無(wú)法保證，使得氣封冷卻器不能正常運(yùn)行。

2?背壓汽輪機(jī)改造方案

2.1 汽輪機(jī)排汽溫度高改造方案

背壓汽輪機(jī)機(jī)組在工作時(shí)，壓力符合要求，僅僅是排氣溫度不符合要求，溫度過(guò)高。因此，如果安裝降溫裝置可以很好的解決這一問(wèn)題。減溫裝置有很多種，其中單孔噴嘴具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)。噴嘴工作原理簡(jiǎn)單，即在進(jìn)行降溫時(shí)將冷卻水以水霧的形式噴出，對(duì)管道內(nèi)的蒸汽進(jìn)行降溫。而且，噴嘴的形式也會(huì)影響降溫效果。其中旋流式和離心式噴嘴應(yīng)用較為廣泛。結(jié)合熱電廠的實(shí)際情況最終使用離心式噴嘴。

2.2 汽輪機(jī)軸承溫度高技術(shù)改造方案

由于背壓汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行時(shí)漏氣量大，根據(jù)技術(shù)人員對(duì)機(jī)組工作狀況的檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)組工作時(shí)出現(xiàn)動(dòng)靜摩擦，使得氣封與氣缸存在較大的縫隙，引起蒸汽的泄露。針對(duì)這一問(wèn)題，有必要改變機(jī)組的氣封齒結(jié)構(gòu)（如圖2所示）。

改造前，計(jì)算得到的平齒漏汽總量為，但是現(xiàn)實(shí)中這一數(shù)值為，氣封與汽缸之間的空隙為，氣封齒高僅為。由于背壓式水輪機(jī)前后氣封尺寸限制了前后氣封無(wú)法進(jìn)行較大的改造。但是可以改變氣封的形式，由原來(lái)的平齒密封變?yōu)楦叩妄X密封。經(jīng)過(guò)改造后漏氣量大大降低，最終漏氣量降低為。機(jī)組的密封效果得到了顯著的改善，因此機(jī)組運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)性也隨之提高。

2.3 汽輪機(jī)氣封冷卻器技術(shù)改造方案

在氣封冷卻器運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)前后氣封泄漏的蒸汽進(jìn)入氣封冷卻器第一級(jí)冷凝。當(dāng)蒸汽在冷卻器中冷卻后，蒸汽因?yàn)闇囟冉档陀蓺鈶B(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而且壓力隨之降低，出現(xiàn)負(fù)壓的狀態(tài)。而冷卻器內(nèi)部溫度較高沒(méi)有凝結(jié)的蒸汽則被抽汽器排出冷卻器，和新蒸汽混合后輸送到二級(jí)室中，保證氣封泄漏蒸汽順利排入氣封冷卻器（如圖3所示）。熱電廠背壓式水輪機(jī)安裝時(shí)，在廠房0米處安裝空氣密封冷卻器：一、二級(jí)排水直接排入地溝，由于一級(jí)室因?yàn)檎羝鋮s產(chǎn)生的負(fù)壓而形成的真空狀態(tài)，使得氣封冷卻器一級(jí)疏水無(wú)法自然排出冷卻器外部，造成一級(jí)疏水在冷卻器內(nèi)部不斷的積累。當(dāng)一級(jí)疏水因無(wú)法排出而不斷增多達(dá)到一定程度時(shí)，大大降低了冷卻器的熱交換面積，使得冷卻器的真空度也不斷降低，最終使得氣封漏汽不能順利排入氣封冷卻器。經(jīng)分析，可增加氣封冷卻器的安裝高度，一、二級(jí)排水采用U形水封。一般U形管間距大于600 mm。由于二級(jí)冷卻器內(nèi)腔微正壓，排水比較順暢。

3?背壓汽輪機(jī)改造方案實(shí)施

3.1 安裝排汽減溫水裝置

3.1.1 減溫水量的計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料可知，背壓汽輪機(jī)減溫裝置排汽壓力為、溫度 為的蒸汽焓值為;排汽壓力為、溫度為的蒸汽焓值為;減溫水壓力為、溫度為的減溫水焓值為。將以上數(shù)據(jù)代入減溫減壓熱量和質(zhì)量平衡公式中，計(jì)算后得到減溫蒸汽所需減溫水量為。其計(jì)算公式為。背壓汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)最大進(jìn)汽量為，所需最大減溫水量為。

3.1.2 減溫水管道的選擇

根據(jù)以上減溫水用量的計(jì)算結(jié)果，選用合適的減溫水管道。當(dāng)選擇的管徑較大時(shí)，對(duì)降溫裝置運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一定影響，而且給減溫水的水量調(diào)節(jié)帶來(lái)不便。除此之外，如果減溫水的水量調(diào)節(jié)閥長(zhǎng)期處于節(jié)流狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥在工作由于減溫水的長(zhǎng)時(shí)間的沖刷，造成閥門(mén)的磨損，容易引起泄露。反之，如果選擇的管徑較小時(shí)，相應(yīng)的減溫水水量也較小，無(wú)法滿(mǎn)足排氣減溫的預(yù)期效果。因此，減溫水的管線選擇對(duì)減溫裝置來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。根據(jù)上文的計(jì)算結(jié)果，對(duì)照管徑和流量表可知，給水管道的水流速一般為，以下的管道通常都滿(mǎn)足要求。結(jié)合熱電廠汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，冷卻水管和控制閥可選用儀表導(dǎo)壓管和針芯閥。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，為了使減溫效果達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，也要在減溫水管兩側(cè)安裝減溫裝置，一般采用減溫水噴嘴對(duì)水管減溫。

3.1.3 噴嘴的制作及實(shí)驗(yàn)

當(dāng)采用噴嘴對(duì)減溫水管進(jìn)行降溫時(shí)，噴嘴使用的圓鋼，以便于噴嘴和水管之間的連接，噴嘴使用的圓鋼需要經(jīng)過(guò)加工后方可使用。噴嘴經(jīng)過(guò)加工后，與管道進(jìn)行連接，同時(shí)進(jìn)行噴嘴霧化效果的實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，設(shè)計(jì)的噴嘴能夠達(dá)到減溫的目的。

3.2 背壓汽輪機(jī)前后氣封改造

根據(jù)梳齒迷宮式氣封的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的迷宮式氣封在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不能完全保證設(shè)計(jì)間隙。由于超臨界啟動(dòng)、異常振動(dòng)、氣流激振等原因，氣封齒會(huì)引起永久磨損，導(dǎo)致密封間隙增大，導(dǎo)致軸封漏汽增加。由于背壓式汽輪機(jī)前后氣封尺寸的限制，不易實(shí)現(xiàn)前后氣封的大變形，因此火電廠將后氣封由平齒密封改為高低齒密封。改進(jìn)后的氣封結(jié)構(gòu)可使漏汽量降至200kg/h，運(yùn)行一年后，機(jī)組運(yùn)行時(shí)漏汽量明顯減少，前后軸承溫度也大大降低。在一定程度上提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能。

4?結(jié)論

綜上所述，在對(duì)背壓式汽輪機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)優(yōu)化之后，通過(guò)一年多的投入使用，機(jī)組能夠正常工作，其各項(xiàng)參數(shù)都滿(mǎn)足要求。因此，經(jīng)過(guò)改造后背壓式汽輪機(jī)機(jī)組能適應(yīng)各種工況，排汽溫度滿(mǎn)足要求。漏氣量明顯減少，前后軸承溫度顯著降低，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的噪音也得到改善，滿(mǎn)足正常的噪音控制要求。同時(shí)，也解決了背壓式汽輪機(jī)氣封冷卻器一級(jí)滿(mǎn)水問(wèn)題，氣封冷卻器能夠正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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