轴封蒸汽系统

典型的600MW超临界机组的轴封蒸汽系统见图4，由轴端汽封、轴封供汽压力调节站、轴封供汽母管、喷水减温器、轴封漏汽和门杆漏汽管道、轴封加热器以及上述管道和设备的疏水管道等组成。

轴封蒸汽系统1．轴封供汽压力调节站

轴封供汽母管向各轴封提供压力稳定的密封用蒸汽，供汽压力为0.12MPa。在汽轮机的所有运行工况下，供汽母管的压力都是有轴封供汽压力调节站自动控制的。轴封供汽压力调节站包括高压供汽调节站、辅助汽源调节站和溢流调节站等三个调节站。每个压力调节站都是有压力调节阀及其前后的截止阀(前为电动阀，后为手动阀)以及与这三个阀门并联的旁路阀所组成。轴封系统中的所有调节阀的执行机构均为气动执行机构，采用基地式控制。高压供汽调节站的汽源来自主蒸汽，作为机组甩负荷时的备用汽源。在机组启动前，主蒸汽的压力和流量并不适合轴封蒸汽系统的要求，因此在辅助汽源供汽站前选用两种供汽，分别是再热蒸汽冷段和辅助蒸汽系统。在机组启动或低负荷运行时，由辅助汽源提供的蒸汽经辅助汽源供汽调节阀，进入轴封供汽系统。辅助汽源供汽站前的两路蒸汽管道是均设置电动截止阀和止回阀，以防止启动初期，高压蒸汽自轴封供汽母管倒入再热冷段和辅助蒸汽系统。

在高、中压缸内腔漏汽压力满足低压缸轴封用汽要求时，高压供汽调节阀和辅助汽源供汽调节阀自动关闭，由高、中压缸内腔漏汽向低压缸供汽，达到完全自密封。这时，溢流调节站自动开启，由溢流调节阀控制蒸汽压力，将-多余的蒸汽通过气动调节阀排入凝汽器。

轴封蒸汽系统2．喷水减温器

为了汽轮机本体部件的安全，对轴封供汽的温度有一定要求。如果供汽温度与汽轮机本体部件温度(特别是转子的金属温度)差别太大，将使汽轮机部件产生很大的热应力，这种热应力将加剧汽轮机部件寿命损耗，同时造成汽轮机动、静部分的相对膨胀失调，损坏汽封片和转子轴颈，直接影响汽轮机机组的安全。一般来说，对于高、中压缸轴封供汽温度的合适范围是150～260℃；低压缸轴封的供汽温度应在150℃左右。

因此，轴封供汽母管向高、低压端轴封供汽的管道上均设置喷水减温器，在汽轮机运行的各种工况下调节供汽温度，将轴封供汽的温度控制在合适范围。减温水来自主凝结水，由凝结水精处理装置后引出。

轴封蒸汽系统3．轴封加热器

轴封加热器(也称轴封冷却器)是一种管式表面式加热器。它是汽轮机轴封系统的一个重要热交换设备，其主要功能是收集汽缸端轴汽封漏汽和汽轮机的阀门门杆漏汽，并利用这些蒸汽的热能来加热凝结水。由于这些蒸汽中还含有空气，它们在轴封加热器中放热时，蒸汽凝结成水，空气需排出，这样既利用了漏汽的能量，回收工质，提高了汽轮机机组的热经济性，而且分离了空气，保证轴封系统的正常工作。

为了实现上述功能，轴封加热器除了要保证有一定的冷却面积外，还需要控制压力，使其略低于大气压力，为此，轴封加热器需要配置两台轴封风机(一台运行，一台备用)。图5（1-门杆漏汽进口；2-轴封漏汽进口；3、4-抽风机；5-双金属温度计；6-压力表；7-主凝结水进口；8-进水室；9-疏水出口；10-壳体；11-螺塞；12-主凝结水出口；13-双金属温度计；14-铭牌；15-水位计；16-蒸汽空气混合物排出口）为LQ-110-4型轴封加热器。

汽轮机各汽缸的轴封漏汽引出后，汇集到一根总管，有进汽口1、2进入轴封加热器，被冷却凝结为凝结水后，经U形水封排至凝汽器。其冷却水来自凝结水泵出口，在管内流动，吸热后去8号低压加热器。汽一气混合物在壳内流动。向汽轮机轴封供汽时，轴封加热器应立即投入运行，并有足够的冷却水量，以冷却轴封漏汽。

轴封风机与轴封加热器的汽侧相连，它的作用是：抽出轴封加热器中的未凝结的漏汽和空气，使其汽侧产生一定的负压，以维持轴封抽汽系统的压力略低于大气压力。这样有利于将轴封漏汽导人轴封加热器，防止轴封蒸汽从汽轮机轴端漏入厂房，同时还将轴封排汽中所携带的不凝结气体排至大气，提高轴封加热器的冷却效果。高、中压缸和低压缸的最末端轴封腔室都与轴封加热器的汽侧相连接，组成回路。每台轴封风机进口均安装电动蝶阀，以调节风量。当一台风机运行时，备用风机进口门关闭。风机出口装有止回阀，防止风机切换时空气倒流，也有系统将止回阀装在风机进口，而在出口另装一个阀门。

轴封蒸汽系统4．安全阀和蒸汽过滤器

当某一压力调节阀故障时，轴封系统的供汽母管可能超压，危及汽轮机安全。为防止这种情况发生，轴封供汽母管上设置两支弹簧散热器，弹簧全启式安全阀。安全阀的排出管道上不允许连接其他排其管道，以免影响其动作压力，也不允许排水接人，以防止由于热冲击危害安全阀。为防止杂质进入轴封，而造成轴颈和汽封片因摩擦而损坏，轴封供汽母管至汽轮机的各供汽支管上都设置蒸汽过滤器。

轴封蒸汽系统5．门杆漏汽的回收

汽轮机的主汽门和高压调速汽门门杆的漏汽经一根总管汇集，回收到再热蒸汽冷段。如果2号高压加热器停用，则去轴封加热器。中压联合汽门门杆的漏汽回收到轴封加热器。

轴封蒸汽系统6．与小汽轮机轴封系统的联系

主汽轮机的轴封系统与两台给水泵小汽轮机的轴封系统相互连通。轴封蒸汽母管来汽经减温后向小汽轮机的轴封系统供汽，小汽轮机的轴封漏汽排至主机轴封抽汽管道。

汽轮机在各种运行工况下，轴封蒸汽系统都应提供合乎要求的轴封和阀杆密封用汽。轴封蒸汽系统的作用可归纳为：

(1)防止汽缸内蒸汽和阀杆漏汽向外泄漏，污染汽轮机房环境和轴承润滑油油质。

(2)防止机组正常运行期间，高温蒸汽流过汽轮机大轴，使其受热从而引起轴承超温。

(3)在机组启动及正常运行期间，防止空气漏入汽缸的真空部分，保证凝汽器的抽真空效果及真空度。在汽轮机打闸停机及凝汽器需要维持真空的整个热态停机过程中，防止空气漏入汽轮机，加速汽轮机内部冷却，造成大轴弯曲。

(4)回收汽封和阀杆漏汽，减少工质和能量损失。

轴封蒸汽系统1．用外来汽源供汽的轴封蒸汽系统

如图1（1-高中压缸均压箱；2-低压缸均压箱；3-轴封加热器）所示，300MW机组上采用的用外来汽源供汽的汽轮机轴封蒸汽系统，该轴封蒸汽系统由减温器、均压箱、轴封冷却器(即凝结水系统中的轴封加热器)、压力调节装置及其连接管道组成。

轴封汽源从辅助蒸汽联箱接出。对汽轮机低压缸的轴封供汽，由于要求的供汽温度较低，因此在其供汽管道上安装一台喷水减温器，减温水来自于凝结水升压泵出口，通过温度调节装置自动保持减温器出口气温为160～170℃，减温器前、后隔离阀和旁路阀便于减温水系统检修。通过调节减温器旁路阀的开度，来实现向高、中压缸轴封提供温度合适的密封蒸汽，正常运行中，汽轮机高、中压汽缸的轴封供汽温度为345～350℃。

汽轮机高、中压汽缸合并使用一个均压箱，低压缸用另一个均压箱。为保持轴封供汽压力的稳定，通过轴封压力气动调节阀，控制轴封均压箱汽压保持在0.127～0.147MPa，再利用各供汽管道上进汽阀的微量调节，使供汽腔室的汽压在各种工况下始终稳定在0.1009～0.127MPa范围内。轴封蒸汽抽出腔室的汽压，通过轴封冷却器中凝结水的冷凝作用及其抽真空装置，使其保持在0．095MPa左右的微负压状态下，以达到轴封和阀杆漏汽不向外泄漏，回收工质和热量的目的。

各级抽汽管道上止回阀的阀杆均要设置汽阀，这是因为各级抽汽管道内所处的压力不同，当止回阀内是正压时，沿阀杆将向外漏汽；当处于负压时，大气就会通过阀杆漏人阀体内。在每个抽汽止回阀上均设有两道汽封接口。第二道与汽封供汽母管相连接，第一道接至汽封漏汽母管。当止回阀内部的蒸汽压力大于汽封供汽母管压力时，由汽封供汽母管供密封蒸汽，以防止空气沿阀杆漏人阀体内。另外，轴封蒸汽系统还设有完善的疏水系统，以防轴封蒸汽将水带入汽轮机。

轴封蒸汽系统2．自密封供汽式轴封蒸汽系统

典型的自密封供汽轴封蒸汽系统如图2所示。自密封轴封蒸汽系统是指在机组正常运行时，高、中压缸轴封与低压缸轴封通过母管连接起来，高、中压缸轴端汽封的漏汽经喷水减温后，作为低压轴端汽封供汽，可实现两者之间的自身平衡蒸汽密封。多余漏汽经溢流站溢流至低压加热器或凝汽器。

在汽封母管上设置三个汽源管道：主蒸汽、辅助蒸汽、冷再热蒸汽。在机组启动初期，由辅助蒸汽向轴封供汽。当主蒸汽参数满足轴封供汽要求时，由主蒸汽向轴封供汽。当机组负荷在(10%～20%)MCR时，由冷再热蒸汽供汽。各汽源的供汽压力由设在各汽源管道导航的气动调节阀控制。随着机组负荷的增加，当负荷大于(25%～30%)MCR时，高、中压缸的内缸漏汽压力满足低压缸汽封用汽要求时，由高、中压缸的内缸漏汽向低压缸供汽。供汽温度由减温器控制，供汽压力由溢流站控制，它将多余的蒸汽通过气动调节阀排人凝汽器，以保持低压缸供汽压力温度。这时的各供汽汽源则处于热备用状态，以便随时启用。这种轴封蒸汽系统，在机组启动或停机时由外来汽源供汽，在机组正常运行时，实现自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，运行经济、安全可靠、被普遍应用于引进型300、600MW机组上。

轴封蒸汽系统3．小汽轮机的轴封蒸汽系统

小汽轮机轴端汽封的供汽和漏汽管道、主汽阀和调节汽阀的阀杆漏汽管道以及蒸汽过滤器等组成了小汽轮机的轴封蒸汽系统，如图3所示。

小汽轮机前轴封共分为四段，从汽缸向轴端依次设有内漏汽腔室、供汽腔室、外漏汽腔室。后轴端汽封共分为三段，依次设有汽封腔室和漏汽腔室。前轴封内汽封第一段漏汽引到小汽轮机第五压力级继续做功，前后轴封外漏汽进入主汽轮机轴封冷却器。

小汽轮机轴封供汽来自主汽轮机低压缸汽封供汽母管，供汽压力一般在0.03MPa表压，供汽温度应与汽轮机转子温度相匹配，否则易在转子表面引起高的热应力而影响转子寿命，温差太大，甚至会产生轴端变形，损坏汽轮机转子，因此供汽温度要求限制在177℃以下。当引自主汽轮机汽封供汽系统的蒸汽压力和温度偏高时，轴封蒸汽系统还备有均压箱或压力调节阀、喷水减温器及一套温度控制设备。

高压主汽阀和调节汽阀阀杆漏汽均分高、低压两段漏汽。其高压段漏汽接至小汽轮机低压进汽电动截止阀前，(有的小汽轮机该段漏汽接至除氧器)，其低压段漏汽接至主汽轮机轴封冷却器。低压主汽阀和调节汽阀的阀杆漏汽进入主汽轮机轴封冷却器。

轴封蒸汽系统的主要功能是向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封提供密封蒸汽，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组的高效率。轴封蒸汽系统主要是由密封装置、轴封蒸汽母管、汽封冷却器等设备及相应的阀门、管路系统构成。

典型的自密封供汽轴封蒸汽系统如图1《自密封供汽式轴封蒸汽系统》所示。自密封轴封蒸汽系统是指在机组正常运行时，高、中压缸轴封与低压缸轴封通过母管连接起来，高、中压缸轴端汽封的漏汽经喷水减温后，作为低压轴端汽封供汽，可实现两者之间的自身平衡蒸汽密封。多余漏汽经溢流站溢流至低压加热器或凝汽器。

在汽封母管上设置三个汽源管道：主蒸汽、辅助蒸汽、冷再热蒸汽。在机组启动初期，由辅助蒸汽向轴封供汽。当主蒸汽参数满足轴封供汽要求时，由主蒸汽向轴封供汽。当机组负荷在(10%～20%)MCR时，由冷再热蒸汽供汽。各汽源的供汽压力由设在各汽源管道导航的气动调节阀控制。随着机组负荷的增加，当负荷大于(25%～30%)MCR时，高、中压缸的内缸漏汽压力满足低压缸汽封用汽要求时，由高、中压缸的内缸漏汽向低压缸供汽。供汽温度由减温器控制，供汽压力由溢流站控制，它将多余的蒸汽通过气动调节阀排人凝汽器，以保持低压缸供汽压力温度。这时的各供汽汽源则处于热备用状态，以便随时启用。这种轴封蒸汽系统，在机组启动或停机时由外来汽源供汽，在机组正常运行时，实现自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，运行经济、安全可靠、被普遍应用于引进型300、600MW机组上。

小汽轮机的轴封系统与主汽轮机的轴封系统相连通，启动时由主机轴封蒸汽向小汽轮机的第一段前、后轴封供汽，然后经第二段轴封排入轴封冷却器。正常运行时，小汽轮机第一段前轴封的蒸汽排人主机轴封蒸汽系统，经减温减压后返回小汽轮机第一段后轴封。 2100433B