摘 要：介绍GE公司660MW机组汽轮机轴封系统的主要特点，通过现场试验和理论分析对试运阶段出现的润滑油带水、低压轴封母管振动大、汽机真空低等一系列问题进行了处理和改进，有效地提高了机组的安全性和经济性。
华能德州发电厂三期汽轮机为660MW亚临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、凝汽式汽轮机，由美国通用电气公司(GE)制造。在机组试运阶段，由于轴封系统设计和安装问题，出现了油中进水，低压轴封母管振动大，汽轮机真空低等影响机组安全和经济运行的问题，通过对轴封系统现场试验和理论分析，找出了问题的根本原因并进行了改进，从而改善了机组运行的经济性和安全性。
1 主要特点
汽轮机的轴封系统采用自密封系统，轴封汽源由辅汽和主蒸汽提供。轴封系统由压力调节装置、蒸汽密封分流阀及轴封加热器等设备及相应的阀门、管路系统构成。轴封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、调节阀的阀杆汽封供送密封蒸汽。高中压前、后端汽封采用高低齿"尖齿"汽封，汽封片采用低硬度铁素体材质镶片，低压汽封采用光轴尖齿结构的铜汽封，汽封环背衬弹簧可退让。
压力调节装置由2个气动供汽调节阀和1个泄放调节阀组成，气动供汽阀和泄放阀由汽机MARK-V控制，轴封母管连有压力变送器，并向MARK-V控制系统发送1个4～20mA信号，然后MARK-V调用控制逻辑，相应定位调节阀，以维持母管中压力28kPa左右。每一调节阀都根据独立的4～20mA信号满量程运行，4mA对应全关，20mA对应全开。如果调节器的气源断气，或者调节器控制系统出了故障，供汽阀执行机构弹簧将迫使供汽阀打开，泄放阀执行机构弹簧将迫使泄放阀关闭。这种设计确保了汽轮机轴的连续密封。使用每个阀门上的手轮可以关闭供汽阀和泄放阀。
蒸汽密封分流阀是1个三通气动阀，由MARK-V控制系统控制，通常将过量的轴封蒸汽导入低压出口加热器与汽轮机抽汽混合并在给水加热器中冷凝。对4个温度测点监测，一旦出现蒸汽进入汽轮机而不是进入给水加热器，分流阀都自动把这些过量的蒸汽导入主凝汽器。
50%负荷以上时，高中压缸漏气进入轴封母管的蒸汽超过了轴封系统的需要，多余的部分通过泄放阀排到1号低压加热器或凝汽器中。从循环效率的观点来看最好将这些蒸汽排到低压加热器，该泄放阀蒸汽温度在满负荷下可能高达398．9℃，但在通常条件下其数量较小并且不进入主汽轮机。
2 汽机油中进水问题的处理
机组在调试阶段出现了汽机油中进水的情况，负荷在300～400MW之间时，轴封母管压力可以维持在0，03MPa以下；在500MW以上时，虽然轴封溢流阀全开，轴封高压腔室漏气阀门(至凝汽器)全开，轴封母管压力仍维持在0．045MPa左右，最大曾达到0．062MPa，初步认为油中进水是由于轴封压力偏高造成的。
当机组正常运行时高压内缸前轴封与高压外缸第一段前轴封(由内往外数)之间的汽室，直接通往高压内、外缸之间的夹层，使高压内缸前轴封的大部分漏汽排入高压内、外缸夹层或1号抽汽管道上；高压外缸前、后第一段轴封及中压缸第一段轴封的漏汽，分别经过各自的节流孔板之后，接到中压缸排汽管道上，即4号抽汽管道上；高压外缸前、后第二段轴封、中压缸第二段前轴封和第一段后轴封、小汽轮机的第一段前轴封的漏汽，均接到汽轮机低压缸前、后轴封进汽管道上。
决定对釉封系统设计及霄道连接进行检查，请GE公司对轴封溢流站进口母管管径(最小处为108 mm)进行确认，是否偏小；检查确认高压主汽门门杆漏汽的管道连接情况；检查高压缸前轴封连接是否符合汽封系统的P&ID；对1、2、3号轴封漏汽至凝汽器的节流孔板进行核对，是否设计偏小或管路不通；检查轴封溢流阀是否畅通，轴封供汽阀门是否严密等。
检查高压主汽门门杆漏汽的管道连接发现，不符合设计现定(高压主汽门漏汽低压侧应接至轴封供汽母管，高压侧应接至轴封回汽)，当负荷高时高压漏汽直接进入了轴封母管并超压。改造后有效果，但负荷500 MW以上时压力仍高达0．056MPa。利用停机消缺进行检查发现，高压前轴封连接出现错误，2号腔室其中1根轴封漏汽管道误接到3号轴封腔室(3号腔室为轴封供汽腔室)，结果造成轴封母管压力随负荷的升高而升高。恢复后，轴封压力调整正常，消除了汽机油中进水的问题。
3 轴封系统调整及改进
3．1 低压轴封母管加装疏水点
低压轴封供汽由轴封母管分别进入A、B凝汽器，在凝汽器内经一段蛇形管(该管实际作用为轴封冷却器)，然后经汽水分离器，最后进入汽封供汽腔室。低压轴封母管管线较长，由于没有设计疏水点，在轴封投入初期管道振动较大，特别是热态启动延长了启动时间。轴封腔室内积水较多，以致进入轴加风机及排汽管内积水。由于进入轴封腔室内的不是微过热蒸汽，而是饱和蒸汽，不能有效地起密封作用，破坏了轴封的正常工作，影响了真空严密性。将A、B凝汽器内前后汽封供汽的汽水分离器下部接口丝堵拆除，改装疏水管，将该管引至凝汽器外部并加装阀门。经改进后，低压轴封的供汽温度满足了GE公司不低于149℃的要求。汽机真空改善，管道振动消除。
LP部分转子及缸体材料不能承受高温。高负荷时，进入LP密封的蒸汽通过凝汽器内密封管路而被充分冷却。但是，在低负荷时，由于凝汽器内提供的冷却量较少，提供给轴封蒸汽母管的蒸汽温度必须低于399℃，长时间处于399℃以上，LP转子及壳体的材料性能会降低。若要长期运行，对超过399℃的节流蒸汽应降温，以作为密封蒸汽源。
3．2 高压供汽节流阀的调整
GE公司对轴封供汽的压力和温度有一定的要求。因为供汽温度如果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过大的热应力，这种热应力将造成汽轮机部件寿命损耗的加剧，同时还会造成汽轮机动、静部分的相对膨胀失调。由于密封蒸汽引起的膨胀及收缩仅发生在端部密封区域，在差胀值上反映不出来，这将直接影响汽轮机组的安全运行。热态启动为了减少热应力，轴封汽源最好采用主蒸汽，由于主蒸汽参数比轴封系统所需要的压力高，因此需要调整手动节流阀将入口压力降到轴封压力调节器可以接受的大小。参照图2(轴封系统汽源管路示意图)，节流阀设置程序如下：打开轴封供汽压力节流阀(SSPTV)上游的疏水阀；关闭轴封供汽压力节流阀(SSPTV)，并打开轴封供汽隔离阀(SSPSV)。确保压力调节进汽阀(SSFV)和泄放阀(SSDV)的旁路阀处于关闭状态；切断SSFV和SSDV控制阀的空气供应；检查已经建立了最小蒸汽密封入口供汽压力；用手轮全开SSFV；用手轮全关SSDV；在凝汽器真空大于一50．8kPa时缓慢打开节流阀(SSPTV)，在蒸汽密封联箱中建立103kPa(表压)压力，随着凝汽器真空度增大可能需要调节该阀，当该条件建立时，拆下阀门手轮或用一把适宜的锁固定阀门，因为以后它将用作一个固定孔板；将SSFV与SSDV手轮返回到正常操作位置并向阀门供气，恢复正常自动模式。
在启动时，当轴封压力低于25%的额定节流压力情况下，通过调整轴封进汽旁路阀辅助进汽压力调节阀获得所需的蒸汽流量。一旦节流压力升高到足以自动维持蒸汽密封时，旁路阀将关闭。如果它保持打开，过量的蒸汽将自动通过泄放阀到分流阀或直接排到凝汽器。这将不会影响汽轮机运行，只是会导致热效率的少量损失。
4 结束语
GE 660MW机组轴封系统设计充分考虑了经济性和热应力控制，压力调节装置由汽机控制系统MARK-V控制和监控，明显提高了控制的可靠性和稳定性，但系统设计过于简化，如小机轴封进汽和回汽没有设计截止门；低压轴封处缺温度测点：低压轴封母管没有疏水点；轴加风机不能实现遥控操作，轴加水位、负压没有进入DCS画面等。以上问题在调试阶段逐一进行了改进。轴封系统的状况对机组的安全运行较为重要，要根据汽轮机状态选择轴封进汽汽源，避免轴封蒸汽与汽轮机转子温度过度失配.