一、前言

目前國內西門子百萬機組汽輪機主機在平海、北疆、玉環、外高橋電廠均發生過因軸封問題導致大軸抱死，其主要原因是因為西門子百萬汽輪機高中壓軸封間隙偏小，使用的液壓盤車力矩相比電動盤車力矩偏小。機組運行時，當主機軸封溫度、壓力發生劇變時，高、中壓缸端部汽封很容易發生抱死。

二、 軸封系統的作用及引起軸封抱死的原因

1）軸封系統的作用：

軸封系統的主要功能是向汽輪機、給水泵小汽輪機的軸封提供密封蒸汽，同時將各汽封的漏汽合理導出或抽出。在汽輪機的高壓區段，軸封系統的正常功能是防止蒸汽向外泄漏；在汽輪機的低壓區段，則是防止外界的空氣進入汽輪機內部，保證汽輪機有盡可能高的真空，以確保汽輪機組的高效率。

2）引起主機軸封抱死的原因：

在機組長期運行過程中，軸封系統存在的問題，集中表現為軸封汽壓力、溫度過低。其中主機軸封蒸汽溫度過低是造成主機大軸因軸封抱死的Z直接原因。從平海、北疆幾次軸封抱死的分析情況來看，因為軸封蒸汽直接與汽輪機大軸接觸，它的溫度變化直接影響到大軸的伸縮，汽機在穩定運行和熱態啟動時，相應轉子的溫度很高，如果軸封蒸汽溫度過低，大量的低溫蒸汽通過軸封吸入汽缸，它不僅在轉子上引起較大的熱應力，而且會造成軸封及軸封處大軸的急劇冷卻收縮，當收縮量過大時，將有可能導致軸封或汽缸內部動靜部分碰磨，進而會導致主機大軸抱死。所以在調整軸封蒸汽供汽時，尤其是熱態啟機或者在停機的過程中，必須嚴格控制軸封溫度在280℃～320℃內，并且對供汽管道進行充分的暖管疏水，確保軸封蒸汽溫度與金屬溫度相配備，并有一定的過熱度。

正常運行中，軸封母管的壓力低于6KPa時，將會造成外界空氣漏入低壓缸，不但會使汽輪機真空下降，同時還會因冷空氣冷卻軸頸使轉子收縮造成負差脹。在主機停機后抽真空狀態時，如果軸封失壓將會導致大量冷空氣進入汽輪機高、中、低壓軸封處，進而有可能造成主機軸封抱死。

三、軸封系統特點

1）軸封供汽汽源

軸封蒸汽系統有兩路汽源：在啟動及停機時軸封蒸汽的汽源來自于輔汽聯箱，輔汽經過減溫減壓后進入軸封供汽母管，其中輔汽聯箱的汽源又來自于本機四抽、冷再、鄰機及啟動鍋爐；隨著機組負荷的增加，軸封供汽切至高中壓主汽閥、高中壓調閥及補氣閥等門桿漏汽供汽，實現自密封。在軸封供汽的母管上分為7路分別引至高、中、低壓缸的端部軸封處。

2）軸封結構

在汽輪機的高、中、低壓缸中，汽缸內外壓差較大。正常運行時，高壓缸軸封要承受很高的正壓差，中壓缸軸封次之，而低壓缸則要承受很高的負壓差，因此，這三個汽缸的軸封設計有較大的區別。為實現蒸汽不外漏、空氣不內漏的軸封設計準則，除通過結構設計較小通過軸封的蒸汽（或空氣）的通流量外，還必須借助外部調節控制手段阻止蒸汽的外泄和空氣的內漏。因此汽缸軸封必然設計成多段多腔室結構。為阻止蒸汽不外泄到大氣，避免軸承的潤滑油中帶水，應使與大氣交界的腔室處于微真空狀態；為防止空氣漏入汽缸，應使與蒸汽交界的腔室處于正壓狀態。

3）軸封供汽控制系統的特點：

軸封供汽系統設有軸封壓力控制回路和溫度控制回路，其中軸封壓力控制回路是通過調節軸封供汽調門、溢流調門的開度來實現的，并且兩個閥門是由一個控制器實現的，即兩個閥門不能同時開啟，當軸封壓力高于設置值時供汽調閥逐漸關小，直到軸封供汽調閥全關后才允許軸封溢流調閥開啟。

在啟動階段，軸封供汽由輔汽供，來自輔助聯箱的輔汽經過減溫器減溫后為主機軸封供汽，主機軸封供汽經軸封供汽調壓閥減壓后供至軸封供汽母管，分別供至高中低壓缸的各個軸封段，即通過軸封供汽調門來維持軸封壓力，軸封溫度靠供汽調門前的減溫器來控制，軸封系統對于軸封溫度要求非常嚴格，軸封供汽調門前的溫度與高壓轉子計算溫度成對應關系：當主機高壓轉子計算溫度大于300℃時，軸封供汽調門前的溫度應控制在280～320℃；當主機高壓轉子計算溫度低于200℃時，即冷態沖轉時，軸封供汽調門前的溫度可適當降低為240～300℃。

隨著機組負荷的增加，軸封系統進入到自密封階段，此時軸封供汽調門保持關閉，溢流調門來調節軸封壓力，當軸封母管的壓力高于設定值后，軸封溢流閥開啟，使多余的蒸汽進入凝汽器來調節軸封壓力在設定值。

另外軸封汽系統中設置了許多疏水器和疏水閥門，這是防止在軸封系統剛啟動時由于暖管形成疏水。而這些水危害整個系統的安全，所以需要及時排出，疏水閥門起到了排出疏水的作用。

四、軸封抱死的原因及防止措施

1、由于主機軸封汽溫度、壓力過低是造成主機軸封抱死的Z直接原因，因此為防止主機軸封抱死，首先要保證的是主機軸封供汽母管的溫度、壓力在合適的范圍內。

1）輔助蒸汽溫度低：

機組正常運行時輔助蒸汽系統的汽源來自于本機四抽，冷再作為備用；在機組啟停階段，輔汽來自于相鄰機組或者啟動鍋爐。在機組正常運行階段，輔助蒸汽系統用戶很少，尤其是小機汽源切至四抽供汽后，有可能造成軸封溫度較低。

機組啟停時，輔汽聯箱至主機軸封的供汽主要來自于啟動鍋爐或鄰機輔汽聯箱，正常運行時鄰機輔汽聯箱溫度在280-350℃左右，考慮到啟動鍋爐和鄰機輔汽聯箱至本機輔汽聯箱的距離較遠，啟停機時，尤其是停機的時候，如果管路疏水不當，將會造成輔汽聯箱的蒸汽溫度較低。

冷段再熱蒸汽是本機輔汽聯箱的備用汽源，在機組低負荷運行或停機過程中，由于四抽壓力較低，可能會短時采用冷再熱蒸汽供輔汽。在高旁開啟時，為控制高旁后的蒸汽溫度，高旁減溫水會投入，如果減溫水調閥調節不好或者減溫水調閥關閉后存在內漏，均會造成輔汽溫度較低，進而造成軸封溫度較低。

2）軸封減溫水內漏：

主機軸封系統通常設計有一個減溫器，正常運行時減溫水以主機軸封溫度設定值作為調節的對象，為了保證主機軸封溫度的穩定，減溫水調閥的調節品質要保證良好，減溫器后面的溫度測點一定要遠離減溫器，避免溫度變化太敏感造成減溫水調閥調節擺動，另外對于減溫水調閥要求關閉后能防止內漏。

3）輔助蒸汽壓力、軸封壓力低：

運行中由于軸封供氣閥、溢流閥故障或輔汽壓力壓力波動導致軸封母管壓力低于6Kpa，造成冷空氣冷卻軸頸使轉子收縮造成負差脹。在主機停機后抽真空狀態時，如果軸封失壓將會導致大量冷空氣進入汽輪機高、中、低壓軸封處，進而有可能造成主機軸封抱死。

4）軸封系統疏水不當：

為防止軸封蒸汽溫度低，在軸封減溫器后、主機軸封供汽調閥前、軸封供汽母管上以及軸封供汽母管至各軸封段的分支上均設計有疏水門。在投用軸封時，如果疏水不當或者疏水時間太短，將造成冷水、冷汽進入軸封系統。尤其對于低壓缸段軸封，由于低壓缸段軸封供汽管道需經過凝汽器內部方可到達低壓軸封處，軸封蒸汽很容易被冷卻。

2、防止主機大軸抱死的預防措施：

1）DCS聲光報警中，引入“軸封供氣閥前溫度低”、“軸封母管溫度低1、2”報警，小于240℃低Ⅰ報警，小于220℃低Ⅱ報警。

2）高旁減溫水快關閥、調閥邏輯為對應高旁減溫水調閥開度小于2%聯關高旁減溫水調閥前快關閥，大于5%聯開高旁減溫水調閥前快關閥，確保高旁減溫水能夠關嚴，防止高旁減溫水竄入輔汽系統，啟停機過程中應加強監視。

3）機組啟停時，輔汽需切至鄰機或啟動爐時，需加強沿途管道的疏水，確保輔汽聯箱的溫度高于280℃。

4）主機軸封供汽站前的溫度測點應遠離軸封減溫器，軸封減溫水調門調節品質應良好，能夠保證軸封汽溫度的穩定；另外軸封減溫水的零位應校正好，防止減溫水調門關閉后，仍有減溫水進入軸封系統。

5）為避免軸封系統自密封狀態時軸封供汽調閥處于關閉狀態，造成軸封供汽調閥前的蒸汽為死汽，可將軸封供汽調閥Z低閥位限制為5%。機組正常運行過程中主機軸封供汽調閥、溢流調閥必須投入自動狀態，不得隨意退出自動，發現閥門故障及時聯系檢修處理。

6）加強軸封供汽母管溫度監視，當軸封溫度低于280℃時，軸封供汽母管疏水閥應聯開，否則手動開啟。

7）輔汽系統正常運行中連續供汽用戶只有小機軸封供汽，尤其是機組高負荷期間，長期運行輔汽聯箱溫度會逐步下降，運行中嚴格控制輔汽聯箱溫度大于280℃，溫度低時及時開啟疏水旁路，提高輔汽溫度。

8）機組甩負荷或跳閘后，應檢查輔汽汽源切至本機冷再或臨機供汽，保證輔汽聯箱壓力不低于0.8Mpa，否則及時手動調整。如軸封系統進冷汽，立即開啟軸封系統疏水提升軸封母管溫度至300℃～320℃。

五、總結

由于汽機軸封汽系統運行是否穩定，直接關系到汽輪機是否能夠安全可靠運行。一方面在運行中加強監控，及時發現異常情況，并采取有效措施，防止事故的擴大。另一方面，必須采取有效的措施，防止類似事故的發生，確保機組正常運行。

（來源：集控圈）