CN104074552B - 利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是为汽轮机提供一种能冷却汽轮机高温转子、减少漏汽能量损失、降低轴承和润滑油温度，同时调节控制自动化程度高、提高汽轮机的安全运行的汽轮机转子冷却系统。具体的技术方案如下：一种利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统，其特征在于，包括汽轮机汽封、均压箱、截止阀、调节阀、自力式压力调节阀和多条管路组成的汽封系统，其中1号管路从汽轮机本体中压力高于0.135MP的任一位置连接至均压箱，1号管路上布置截止阀、调节阀、自力式压力调节阀组成的调节装置，保持均压箱内压力范围在0.13～0.135MPa；2号管路从均压箱连接至汽轮机汽封前后两侧的次末档腔室，作为汽轮机汽封的供汽管路。

Description

利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统及方法

技术领域

本发明涉及汽轮机转子冷却领域，具体公开了一种利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统及方法。

背景技术

对于高温高压汽轮机机组，工作时汽轮机前端转子处于高温之中，随着运行时间的增加，转子温度升高，导致轴承和轴承润滑油回油温度升高。降低了轴承的使用寿命，增加了润滑油的乳化速度，对机组的安全运行造成了极大的隐患。

发明内容

本发明的目的是为汽轮机提供一种能冷却汽轮机高温转子、减少漏汽能量损失、降低轴承和润滑油温度，同时调节控制自动化程度高、提高汽轮机的安全运行的汽轮机转子冷却系统。

本发明具体的技术方案如下：

一种利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统，其特征在于，包括汽轮机汽封、均压箱、截止阀、调节阀、自力式压力调节阀和多条管路组成的汽封系统，其中1号管路从汽轮机本体中压力高于0.135MP的任一位置连接至均压箱，1号管路上布置截止阀、调节阀、自力式压力调节阀组成的调节装置，保持均压箱内压力范围在0.13～0.135MPa；2号管路从均压箱连接至汽轮机汽封前后两侧的次末档腔室，作为汽轮机汽封的供汽管路。

优选的，多条管路中3号管路为减温水管路，通入均压箱，减温水管路上设置调节阀控制喷水量，保持均压箱内蒸汽温度≤250℃。

优选的，多条管路中4号管路为空气、蒸汽混合管路，从汽轮机汽封末档腔室连接至汽封冷却器。

优选的，多条管路中5号管路从汽轮机前侧轴封腔室连接至汽轮机本体真空段。

优选的，多条管路中6号管路为蒸汽管路，从均压箱连接至真空凝汽器，6号管路上设置自力式压力调节阀控制蒸汽溢流，保持均压箱内压力范围在0.13～0.135MPa。

优选的，1号管路从汽轮机本体中压力在0.588MP至1.2MPa范围内任一位置连接至均压箱。

优选的，2号管路与汽轮机汽封前后两侧的次末档腔室连接处的压力高于5号管路与汽轮机前侧轴封腔室连接处的压力。

优选的，汽封冷却器连接抽汽风机，真空凝汽器连接汽轮机本体排汽口。

一种利用汽封冷却高温汽轮机转子的方法，包括以下步骤：

一、1号管路中，汽轮机本体中的蒸汽进入均压箱，在均压箱内扩容、减压；经自立式压力调节阀的调节，保持均压箱压力为0.13～0.135MPa；

二、2号管路中，均压箱来的低温蒸汽与汽轮机汽封末档腔室和次末档腔室中的高温转子进行热交换，降低汽轮机转子温度；

三、3号管路中，减温水通过调节阀控制喷水量进入均压箱，持续保持均压箱蒸汽温度≤250℃；

四、4号管路中，汽轮机汽封末档腔室的蒸汽进入汽封冷却器，汽封冷却器通有冷却水，并连接抽汽风机，降低汽轮机转子温度；

五、5号管路中，5号管路接入汽轮机本体真空段，管路中压力为负压，自2号管路来的均压箱的蒸汽和汽轮机前端轴封漏气都通过汽轮机汽封次末档腔室、5号管路进入汽轮机本体真空段，自2号管路来的蒸汽在汽轮机汽封次末档腔室中与高温转子进行热交换，降低汽轮机转子温度；

六、6号管路中，均压箱内多余蒸汽溢流进入真空凝汽器，通过调节系统控制蒸汽溢流量，保持均压箱内压力范围在0.13～0.135MPa。

本发明通过在汽轮机高温高压汽封及汽轮机本体上设置多条管路，实现蒸汽双向多路流动，结构器件包括汽封冷却器、抽汽风机、均压箱、管路、截止阀、自立式压力调节阀与调节阀等组成的系统；汽封冷却器为热交换器，并通有冷却水，汽封冷却器通过管路与汽轮机汽封的末档腔室连通，并保持与汽封冷却器连接的汽轮机的汽封末档腔室为微真空状态(96KPa)；使机房的空气经最外面一段轴封漏入此腔室，同时由均压箱来的蒸汽也漏入此腔室；汽封冷却器上装有抽汽风机，把末档腔室来的汽封冷却器中不凝结的蒸汽空气混合物抽出，从而保持汽封冷却器内为微真空。

供应轴封系统的汽源和漏入均压箱的汽源在均压箱内扩容减压均衡到所需要压力温度(压力：0.13～0.135MPa，温度≤250℃)后给轴封供汽，为维持均压箱温度≤250℃，在均压箱中设置了喷水减温系统，减温水通过调节阀控制喷水量达到控制均压箱蒸汽温度的目的。

把接均压箱端的前、后两侧轴封均设计成低于均压箱压力的结构，使前、后两侧出口压力存在压差，在该压差作用下均压箱中的蒸汽通过汽封齿与转子之间的间隙流向压力低的一侧。来自汽轮机本体的蒸汽经自立式压力调节阀后进入均压箱。另一路自均压箱来经过自力式压力调节阀后接入真空凝汽器，用于溢流多余的蒸汽。通过该系统把均压箱压力控制在0.13～0.135MPa,温度控制在≤250℃，均压箱来的低温蒸汽一方面可避免前端汽封外漏的高温蒸汽外流，另一方面均压箱来的低温蒸汽在汽封体内能充分与高温转子换热，达到对高温转子冷却的目的。

附图说明

图1本发明热力系统图；

图2本发明局部结构示意图。

图中：1-1号管路、2-2号管路、3-3号管路、4-4号管路、5-5号管路、6-6号管路、7-转子、8-均压箱、9-汽封冷却器、10-抽汽风机、11-真空凝汽器、12-自力式压力调节阀、13-汽轮机汽封、14-末档腔室、15-次末档腔室、16-前侧轴封腔室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

一种利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统，包括汽轮机汽封13、均压箱8、截止阀、调节阀、自力式压力调节阀12和多条管路组成的汽封系统，其中1号管路从汽轮机本体中压力在0.588MPa至1.2MPa的任一位置连接至均压箱8，1号管路上布置调节装置，保持均压箱8内压力范围在0.13～0.135MPa；2号管路从均压箱8连接至汽轮机前后汽封次末档腔室15，作为汽轮机汽封的供汽管路；3号管路为减温水管路，通入均压箱8，减温水管路上设置调节阀控制喷水量，保持均压箱8内蒸汽温度≤250℃；4号管路为空气、蒸汽混合管路，从汽轮机汽封末档腔室14连接至汽封冷却器9；5号管路从汽轮机前侧轴封腔室16连接至汽轮机本体真空段，使汽轮机前侧轴封腔室16处为真空；6号管路为蒸汽管路，从均压箱8连接至真空凝汽器11，6号管路上设置调节控制阀，使均压箱8内多余的蒸汽溢流到真空凝汽器11，保持均压箱8内压力范围在0.13～0.135MPa。

其中，2号管路与汽轮机汽封前后两侧的次末档腔室15连接处的压力高于5号管路与汽轮机前侧轴封腔室16连接处的压力；汽封冷却器9连接抽汽风机10，真空凝汽器11连接汽轮机本体排汽口。

上述利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统的冷却方法，包括以下步骤：

一、1号管路中，汽轮机本体中的高温蒸汽进入均压箱8，在均压箱8内扩容、减压，经自力式压力调节阀12的调节，保持均压箱8压力为0.13～0.135MPa；

二、2号管路中，均压箱8来的低温蒸汽与汽轮机汽封末档腔室14和次末档腔室15中的高温转子7进行热交换，降低汽轮机转子7温度；

三、3号管路中，减温水通过调节阀控制喷水量进入均压箱8，持续保持均压箱8蒸汽温度≤250℃；

四、4号管路中，汽轮机汽封末档腔室14的蒸汽进入汽封冷却器9，汽封冷却器9通有冷却水，并连接抽汽风机10，使汽轮机汽封末档腔室14保持微真空，次末档腔室15的蒸汽在流入末档腔室14时与汽轮机转子进行热交换降低汽轮机转子7温度；

五、5号管路中，自2号管路来的蒸汽和前端轴封漏气都接入汽轮机本体真空段后再做功，经2号管路来的蒸汽在汽轮机汽封次末档腔室15中与高温转子7进行热交换，降低汽轮机转子7温度，同时因5号管路接入汽轮机本体真空级后，使其管路中压力为负压，致使均压箱8内蒸汽进入其中降温；

六、6号管路中，均压箱8内多余蒸汽溢流进入真空凝汽器11，通过调节装置控制蒸汽溢流，保持均压箱8内压力范围在0.13～0.135MPa；

图1中，1号管路是汽轮机本体中的蒸汽进入均压箱8，通过调节阀和自力式压力调节阀12的调节，使均压箱8内蒸汽压力维持在0.13～0.135MPa。

2号管路为均压箱8来的低温蒸汽与汽轮机汽封末档腔室14和次末档腔室15中的高温转子7进行热交换，降低汽轮机转子7温度；

3号管路为减温水管路，减温水通过调节阀控制喷水量，从而使得均压箱8内蒸汽温度控制在≤250℃。

4号管路为空气、蒸汽混合管路，汽轮机的汽封末档腔室14为微真空(96KPa)状态，因此会有外界空气及均压箱8来的低温蒸汽漏入此腔室，通过4号管路使末档腔室14内的空气、蒸汽混合物进入汽封冷却器9，汽封冷却器9内有冷却水，通过热交换使空气、蒸汽混合物凝结成水，同时汽封冷却器9接有抽汽风机10，抽汽风机10将汽封冷却器9内未凝结成水的蒸汽、空气混合物抽出。

5号管路从汽轮机前侧轴封腔室16连接汽轮机本体真空段后，使其管路中压力为负压，致使均压箱8内蒸汽进入其中降温，同时自2号管路来的蒸汽和前端轴封漏气都接入汽轮机本体真空段后做功，经2号管路来的蒸汽在汽轮机汽封次末档腔室15中与高温转子7进行热交换，降低汽轮机转子7温度。

6号管路为蒸汽管路，均压箱8内的蒸汽通过6号管路及调节装置进入真空凝汽器11，用于溢流多余的蒸汽。同时自力式压力调节阀12也保证了均压箱8内的压力维持在0.13～0.135MPa。

综上，实现图2中末档腔室14压力为微真空及前侧轴封腔室16通过管路5连接汽轮机本体真空段后，2号管路来的低温蒸汽与汽轮机汽封末档腔室14和次末档腔室15中的高温转子7进行热交换，达到冷却汽轮机高温转子7的目的。

汽封末档腔室14为微真空状态，机房大气侧有空气漏入此腔室，通过2号管路来自均压箱8的低温蒸汽会漏入此腔室，末档腔室内的空气、蒸汽混合物通过4号管路流入汽封冷却器9；同时2号管路来自均压箱8的低温蒸汽的压力高于前侧轴封腔室16的压力，因此低温蒸汽也会流向前侧轴封，低温蒸汽在流向末档腔室14及前侧低压轴封的过程中，与高温转子7充分换热，从而达到冷却高温转子7的目的。

Claims (2)

1.一种利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统，其特征在于，包括汽轮机汽封、均压箱、截止阀、调节阀、自力式压力调节阀和多条管路组成的汽封系统，1号管路上布置截止阀、调节阀、自力式压力调节阀组成的调节装置，保持均压箱内压力范围在0.13～0.135MPa；2号管路从均压箱连接至汽轮机汽封前后两侧的次末档腔室，作为汽轮机汽封的供汽管路；多条管路中3号管路为减温水管路，通入均压箱，减温水管路上设置调节阀控制喷水量，保持均压箱内蒸汽温度≤250℃；多条管路中4号管路为空气、蒸汽混合管路，从汽轮机汽封末档腔室连接至汽封冷却器；多条管路中5号管路从汽轮机前侧轴封腔室连接至汽轮机本体真空段；多条管路中6号管路为蒸汽管路，从均压箱连接至真空凝汽器，6号管路上设置自力式压力调节阀控制蒸汽溢流，保持均压箱内压力范围在0.13～0.135MPa；1号管路从汽轮机本体中压力在0.588MP至1.2MPa范围内任一位置连接至均压箱；汽封冷却器连接抽汽风机，真空凝汽器连接汽轮机本体排汽口；2号管路与汽轮机汽封前后两侧的次末档腔室连接处的压力高于5号管路与汽轮机前侧轴封腔室连接处的压力。

2.权利要求1所述的利用汽封冷却高温汽轮机转子的系统的冷却方法，包括以下步骤：

一、1号管路中，汽轮机本体中的蒸汽进入均压箱，在均压箱内扩容、减压；经自立式压调节阀的调节，保持均压箱压力为0.13~0.135MPa；

二、2号管路中，均压箱来的低温蒸汽与汽轮机汽封前侧次末档腔室和后侧次末档腔室中的高温转子进行热交换，降低汽轮机转子温度；

三、3号管路中，减温水通过调节阀控制喷水量进入均压箱，持续保持均压箱蒸汽温度≤250℃；

四、4号管路中，汽轮机轴封末档腔室的蒸汽进入汽封冷却器，汽封冷却器通有冷却水，并连接抽汽风机，降低汽轮机转子温度；

五、5号管路中，5号管路接入汽轮机本体真空段，管路中压力为负压，自2号管路来的均压箱的蒸汽和汽轮机前端轴封漏汽都通过汽轮机轴封次末档腔室、5号管路进入汽轮机本体真空段，自2号管路来的蒸汽在汽轮机轴封次末档腔室中与高温转子进行热交换，降低汽轮机转子温度；

六、6号管路中，均压箱内多余蒸汽溢流进入真空凝汽器，通过调节系统控制蒸汽溢流量，保持均压箱内压力范围在0.13～0.135MPa。