CN107605541A - 防止1000mw超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统及方法，该系统包括超超临界汽轮机轴封系统，超临界汽轮机轴封系统包括轴封供汽母管，轴封供汽母管通过辅助蒸汽管道连接到辅助蒸汽系统，所述辅助蒸汽管道上安装有供汽调节阀、轴封蒸汽电动门和逆止门，逆止门与供汽调节阀之间设置有轴封电加热器系统，轴封电加热器系统包括轴封电加热器、轴封电加热器前电动门、轴封电加热器后电动门、轴封电加热器旁路门、疏水阀、就地温度表和热电偶，辅助蒸汽管道上连接有疏水管道，所述疏水管道上设置有疏水阀。本发明将轴封蒸汽温度控制在300℃左右，满足轴封温度要求，防止西门子技术超超临界汽轮机汽封抱轴。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统及方法。
背景技术
现有的西门子技术汽轮机本体轴封系统中，供汽只有一路汽源，来自机组的辅助蒸汽系统。而西门子技术汽轮机对轴封蒸汽温度有严格要求，在转子温度低于200℃时，轴封蒸汽的温度应在240℃～300℃间，转子温度升至300℃以上时，轴封蒸汽温度要求在280℃～320℃。
由于现有的西门子汽轮机本体轴封系统中只采用一路供汽汽源，该系统本身温度控制的手段匮乏。国内运行的西门子技术1000MW超超临界汽轮机曾发生过汽封抱轴事故。发生汽轮机汽封抱轴的原因是由于其轴封的结构特点汽封间隙小、轴封温度的严格要求,以及本体轴封系统设计中温度控制手段的匮乏，轴封温度控制是汽轮机运行的一个要点。当轴封蒸汽温度或轴封母管温度不满足温度要求时，端部汽封热膨胀量小于转子热膨胀量，端部汽封就会卡住汽机转子。特别是对于新建机组，由于启动炉提供的全厂辅助蒸汽温度往往偏低，不能满足温度要求时,常常在新机组启动时或者高负荷停机后，1号瓦和2号瓦由于轴封蒸汽温度不匹配，导致盘车时发生转子抱死现象发生汽封抱轴现象，如处理不当甚至造成大轴弯曲事故。
综上所述，现有技术中对于如何控制西门子技术汽轮机轴封蒸汽温度，防止西门子技术1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴的问题，尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
为了防止西门子技术1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴，本发明提供了一种防止西门子技术1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统及方法，在辅助蒸汽供汽轮机轴封管道增设了经设计核算后的大容量轴封电加热器，并在轴封电加热器后增加疏水阀，机组正常运行时为避免轴封电加热器干烧和提高电加热后管道温度，疏水阀常开，以少量的汽水损失来换取轴封电加热器的运行安全可靠性，经过加装轴封电加热器之后，轴封蒸汽温度控制在300℃左右，满足轴封温度要求，防止西门子技术超超临界汽轮机汽封抱轴。
本发明所采用的技术方案是：
一种防止1000MW超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，包括超临界汽轮机轴封系统，所述超超临界汽轮机轴封系统包括设置在高压汽轮机两端的高压缸轴封、设置在中压汽轮机两端的中压缸轴封和设置在低压汽轮机两端的低压缸轴封，所述高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封分别通过轴封蒸汽管道与轴封供汽母管连通，所述轴封供汽母管通过辅助蒸汽管道连接到辅助蒸汽系统，所述辅助蒸汽管道靠近轴封供汽母管的一端安装有供汽调节阀，所述辅助蒸汽管道靠近辅助蒸汽系统的一端安装有轴封蒸汽电动门，所述轴封蒸汽电动门的后侧设置有逆止门，所述逆止门与供汽调节阀之间设置有轴封电加热器系统，所述轴封电加热器系统包括轴封电加热器、轴封电加热器前电动门、轴封电加热器后电动门、轴封电加热器旁路门和疏水阀，所述轴封电加热器前电动门安装在轴封电加热器蒸汽入口处，所述轴封电加热器后电动门安装在轴封电加热器蒸汽出口处，所述轴封电加热器后电动门与供汽调节阀之间的辅助蒸汽管道上连接有疏水管道，所述疏水管道上设置有疏水阀；所述轴封电加热器后电动门与逆止门之间还连接有旁路通道，所述旁路通道上设置有轴封电加热器旁路门。
进一步的，所述轴封电加热器系统还包括依次设置在所述轴封电加热器后电动门与供汽调节阀之间的辅助蒸汽管道上的就地温度表和热电偶，通过就地温度表和热电偶监测轴封蒸汽温度。
进一步的，所述超临界汽轮机轴封系统还包括汽封冷却器，所述汽封冷却器通过管道分别与高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封连接，汽封冷却器通过管道连接至主凝汽器，将凝结的溢出蒸汽排至主凝汽器。
进一步的，所述轴封供汽母管通过轴封溢流管与主凝汽器连接，从轴封供汽母管溢出的蒸汽被输送至主凝汽器。
进一步的，所述轴封溢流管上设置有溢流调节阀，通过供汽调节阀和溢流调节阀调节轴封供汽母管中轴封蒸汽压力。
进一步的，所述汽封冷却器还连接有轴加风机，将轴封蒸汽中夹带的空气从汽封冷却器抽出，并通过轴加风机排放至大汽。
进一步的，所述超临界汽轮机轴封系统中还包括设置在高压汽轮机与门杆漏气系统连接管道上的进气阀。
一种防止1000MW超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统的工作方法，包括以下步骤：
在汽轮机启动及低负荷时，轴封蒸汽不满足温度要求，投入电加热器系统，开启轴封蒸汽电动门和轴封电加热器旁路门；
开启轴封电加热器前电动门和轴封电加热器后电动门，并保持疏水阀常开；
投入轴封电加热器，关闭轴封电加热器旁路门；
根据轴封温度限制曲线将轴封蒸汽温度调整至正常值。
进一步的，还包括：
当机组稳定运行时，汽轮机轴封系统进入自密封状态，保持轴封电加热器后疏水阀常开；
开启轴封蒸汽电动门和轴封电加热器旁路门；
开启轴封电加热器前电动门和轴封电加热器后电动门；
投入轴封电加热器，关闭轴封电加热器旁路门；
根据轴封温度限制曲线将轴封蒸汽温度调整至300℃。
进一步的，所述轴封蒸汽温度的正常值为240℃～300℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明在辅助蒸汽管道增设了轴封电加热器，并在轴封电加热器后增加疏水阀，机组正常运行时为避免轴封电加热器干烧和提高轴封电加热后管道温度，疏水阀常开，以少量的汽水损失来换取轴封电加热器的运行安全可靠性；
(2)本发明通过经过加装轴封电加热器之后，能够使轴封蒸汽温度控制在300℃左右，满足轴封温度要求，防止西门子技术超超临界汽轮机汽封抱轴；
(3)本发明在汽轮机启动及低负荷时,如轴封蒸汽不满足温度要求，则投入电加热器系统加热，将轴封蒸汽温度调整至轴封温度限制曲线范围以内；当汽轮机稳定运行时，汽轮机轴封系统进入自密封状态，供气调节阀前疏水阀保持常开，不仅考虑疏水，还应将供气调节阀前轴封蒸汽提高到300℃左右，以便机组事故跳机后，辅助蒸汽系统的蒸汽能够平稳地进入汽轮机轴封系统。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明实施例一公开的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统结构示意图；
图2是本发明实施例二公开的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统结构示意图；
其中，1、高压汽轮机，2、中压汽轮机，3、低压汽轮机，4、高压缸轴封，5、中压缸轴封，6、低压缸轴封，7、供汽调节阀，8、汽封冷却器，9、溢流调节阀，10、轴封供汽母管，11、轴封溢流管，12、排放管线，13、进气阀，14、轴加风机，15、辅助蒸汽系统，16、辅助蒸汽管道，17、轴封蒸汽电动门，18、逆止门，19、轴封电加热器，20、轴封电加热器前电动门，21、轴封电加热器后电动门，22、轴封电加热器旁路门，23、疏水阀，24、就地温度表，25、热电偶。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了防止西门子技术1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴，如图2所示，本申请提出了一种防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统及方法，在辅助蒸汽供汽轮机轴封管道增设了经设计核算后的大容量电加热器，并在电加热器后增加疏水点，机组正常运行时为避免电加热器干烧和提高电加热后管道温度，疏水点常开，以少量的汽水损失来换取电加热器的运行安全可靠性，经过加装电加热器之后，轴封蒸汽温度控制在300℃左右，满足轴封温度要求，防止西门子技术超超临界汽轮机汽封抱轴。
实施例一
如图1所示，本申请提供了一种防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，该系统包括超临界汽轮机轴封系统，所述超超临界汽轮机轴封系统包括设置在高压汽轮机1两端的高压缸轴封4、设置在中压汽轮机2两端的中压缸轴封5和设置在低压汽轮机3两端的低压缸轴封6，所述高压缸轴封4、中压缸轴封5和低压缸轴封6分别通过轴封蒸汽管道与轴封供汽母管10连通，轴封供汽母管10与辅助蒸汽系统连接的管道上设置有供汽调节阀7；所述的超临界汽轮机轴封系统还包括汽封冷却器8，所述汽封冷却器8通过管道分别与高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封连接，从高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封过量轴封蒸汽被抽出并输送到汽封冷却器，将凝结的溢出蒸汽排至主凝汽器；为了防止轴封蒸汽溢出至大汽，所述轴封供汽母管通过轴封溢流管11与主凝汽器连通，从轴封供汽母管10溢出的蒸汽被输送至主凝汽器；所述轴封溢流管11上设置有溢流调节阀9，通过供汽调节阀7和溢流调节阀9使轴封供汽母管10中轴封蒸汽维持一定的压力(3.5kPa)。
上述的超临界汽轮机轴封系统还包括设置在高压汽轮机与阀杆漏气系统连接管道上的进气阀13，从进汽阀13进来的阀杆漏汽被输送到排放管线12。
汽轮机在正常运行期间，从高压缸轴封来的过量轴封蒸汽经轴封供汽母管向低压缸轴封蒸汽，从进汽阀门来的阀杆漏汽输送到排放管线，为了防止轴封蒸汽溢出至大气，从轴封蒸汽外侧的泄漏蒸汽被抽出并输送到汽封冷却器，凝结的泄漏蒸汽排至主凝汽器，轴封蒸汽中夹带的空气由轴加风机14从汽封冷却器抽出并排放至大气。
本申请的另一种实施例中，上述的轴封供汽母管10上设有蒸汽过滤网，当机组在启动或低负荷运行时，超临界汽轮机轴封系统的汽源主要来自轴封供汽母管，另外，还有一部分轴封气源来自阀杆漏汽系统。
随着汽轮机负荷的增加，高、中压缸轴封漏汽和高、中压缸进汽阀的阀杆漏汽也相应增加，使轴封蒸汽压力上升，于是，汽封供气阀门站逐渐将进汽阀关小，以维持轴封蒸汽压力正常值。当汽封供气阀门全关时，轴封蒸汽系统的汽源切换为高、中压缸阀杆漏汽。此时，轴封蒸汽压力改为溢流调节阀来控制，溢流调节阀将多余的蒸汽排放至凝汽器。
实施例二
如图2所示，本实施例提供了一种防止1000MW超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，包括超临界汽轮机轴封系统和轴封电加热器系统，所述超超临界汽轮机轴封系统包括设置在高压汽轮机1两端的高压缸轴封4、设置在中压汽轮机2两端的中压缸轴封5和设置在低压汽轮机3两端的低压缸轴封6，所述高压缸轴封4、中压缸轴封5和低压缸轴封6分别通过轴封蒸汽管道与轴封供汽母管10连通，所述轴封供汽母管通过辅助蒸汽管道16连接到辅助蒸汽系统15，所述辅助蒸汽管道16靠近轴封供汽母管的一端安装有供汽调节阀7，所述辅助蒸汽管道靠近辅助蒸汽系统的一端安装有轴封蒸汽电动门17，所述轴封蒸汽电动门的后侧设置有逆止门18，所述逆止门18与供汽调节阀7之间设置有轴封电加热器系统，所述轴封电加热器系统包括轴封电加热器19、轴封电加热器前电动门20、轴封电加热器后电动门21、轴封电加热器旁路门22和疏水阀23，所述轴封电加热器前电动门20安装在轴封电加热器19蒸汽入口处，所述轴封电加热器后电动门21安装在轴封电加热器19蒸汽出口处，所述轴封电加热器后电动门与供汽调节阀之间的辅助蒸汽管道上连接有疏水管道，所述疏水管道上设置有疏水阀23，该疏水阀23保持常开状态，正常运行时为避免电加热器干烧和提高电加热后管道温度，疏水阀开两圈，以少量的汽水损失来换取轴封电加热器的运行安全可靠性；所述轴封电加热器后电动门与逆止门之间还连接有旁路通道，所述旁路通道上设置有轴封电加热器旁路门22。
本发明在辅助蒸汽管道增设了轴封电加热器19，并在轴封电加热器后增加疏水阀23，机组正常运行时为避免轴封电加热器干烧和提高轴封电加热后管道温度，疏水阀常开，以少量的汽水损失来换取轴封电加热器的运行安全可靠性。经过加装轴封电加热器之后，轴封蒸汽温度控制在300℃左右，满足轴封温度要求，防止西门子技术超超临界汽轮机汽封抱轴。在汽轮机启动及低负荷时,如轴封蒸汽不满足温度要求，则投入电加热器系统加热，将轴封蒸汽温度调整至轴封温度限制曲线范围以内。当汽轮机稳定运行时，汽轮机轴封系统进入自密封状态，供气调节阀前疏水阀保持常开，不仅考虑疏水，还应将供气调节阀前轴封蒸汽提高到300℃左右，以便机组事故跳机后，辅助蒸汽系统的蒸汽能够平稳地进入汽轮机轴封系统。
为了检测轴封蒸汽的温度，上述的轴封电加热器系统还包括依次设置在所述轴封电加热器后电动门与供汽调节阀之间的辅助蒸汽管道上的就地温度表24和热电偶25，通过就地温度表24和热电偶25监测轴封蒸汽温度。
为了进一步避免高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封蒸汽溢出至大气以及供汽中夹带的空气，所述汽封冷却器8通过管道分别与高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封连接，所述汽封冷却器8还连接有轴加风机14，将供汽中夹带的空气从汽封冷却器8抽出，并通过轴加风机14排放至大气，凝结的泄漏蒸汽排至主凝汽器。
为了防止轴封蒸汽溢出至大汽，所述轴封供汽母管通过轴封溢流管11与主凝汽器连通，从轴封供汽母管10溢出的蒸汽被输送至主凝汽器；所述轴封溢流管11上设置有溢流调节阀9，通过供汽调节阀7和溢流调节阀9使轴封供汽母管10中轴封蒸汽维持一定的压力(3.5kPa)。
上述的超临界汽轮机轴封系统还包括设置在高压汽轮机与阀杆漏气系统连接管道上的进气阀13，从进汽阀13进来的阀杆漏汽被输送到排放管线12。
本申请的另一种实施例中，上述的轴封供汽母管10上设有蒸汽过滤网，当机组在启动或低负荷运行时，超临界汽轮机轴封系统的汽源主要来自轴封供汽母管，另外，还有一部分轴封气源来自阀杆漏汽系统。
实施例三
本实施例提出的了一种防止1000MW超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统的工作方法，包括以下步骤：
在汽轮机启动及低负荷时，轴封蒸汽不满足温度要求，投入电加热器系统，开启轴封蒸汽电动门和轴封电加热器旁路门；
开启轴封电加热器前电动门和轴封电加热器后电动门，并保持疏水阀常开；
投入轴封电加热器，关闭轴封电加热器旁路门；
根据轴封温度限制曲线将轴封蒸汽温度调整至240℃～300℃。
上述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统的工作方法，还包括：
当机组稳定运行时，汽轮机轴封系统进入自密封状态，保持轴封电加热器后疏水阀常开；
开启轴封蒸汽电动门和轴封电加热器旁路门；
开启轴封电加热器前电动门和轴封电加热器后电动门；
投入轴封电加热器，关闭轴封电加热器旁路门；
根据轴封温度限制曲线将轴封蒸汽温度调整至300℃。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
(1)本发明在辅助蒸汽管道增设了轴封电加热器，并在轴封电加热器后增加疏水阀，机组正常运行时为避免轴封电加热器干烧和提高轴封电加热后管道温度，疏水阀常开，以少量的汽水损失来换取轴封电加热器的运行安全可靠性；
(2)本发明通过经过加装轴封电加热器之后，能够使轴封蒸汽温度控制在300℃左右，满足轴封温度要求，防止西门子技术超超临界汽轮机汽封抱轴；
(3)本发明在汽轮机启动及低负荷时,如轴封蒸汽不满足温度要求，则投入电加热器系统加热，将轴封蒸汽温度调整至轴封温度限制曲线范围以内；当汽轮机稳定运行时，汽轮机轴封系统进入自密封状态，供气调节阀前疏水阀保持常开，不仅考虑疏水，还应将供气调节阀前轴封蒸汽提高到300℃左右，以便机组事故跳机后，辅助蒸汽系统的蒸汽能够平稳地进入汽轮机轴封系统。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，其特征是，包括超超临界汽轮机轴封系统，所述超超临界汽轮机轴封系统包括设置在高压汽轮机两端的高压缸轴封、设置在中压汽轮机两端的中压缸轴封和设置在低压汽轮机两端的低压缸轴封，所述高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封分别通过轴封蒸汽管道与轴封供汽母管连通，所述轴封供汽母管通过辅助蒸汽管道连接到辅助蒸汽系统，所述辅助蒸汽管道靠近轴封供汽母管的一端安装有供汽调节阀，所述辅助蒸汽管道靠近辅助蒸汽系统的一端安装有轴封蒸汽电动门，所述轴封蒸汽电动门的后侧设置有逆止门，所述逆止门与供汽调节阀之间设置有轴封电加热器系统，所述轴封电加热器系统包括轴封电加热器、轴封电加热器前电动门、轴封电加热器后电动门、轴封电加热器旁路门和疏水阀，所述轴封电加热器前电动门安装在轴封电加热器蒸汽入口处，所述轴封电加热器后电动门安装在轴封电加热器蒸汽出口处，所述轴封电加热器后电动门与供汽调节阀之间的辅助蒸汽管道上连接有疏水管道，所述疏水管道上设置有疏水阀；所述轴封电加热器后电动门与逆止门之间还连接有旁路通道，所述旁路通道上设置有轴封电加热器旁路门。
2.根据权利要求1所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，其特征是，所述轴封电加热器系统还包括依次设置在所述轴封电加热器后电动门与供汽调节阀之间的辅助蒸汽管道上的就地温度表和热电偶，通过就地温度表和热电偶监测轴封蒸汽温度。
3.根据权利要求1所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，其特征是，所述超临界汽轮机轴封系统还包括汽封冷却器，所述汽封冷却器通过管道分别与高压缸轴封、中压缸轴封和低压缸轴封连接，所述汽封冷却器通过管道连接至主凝汽器，将凝结的溢出蒸汽排至主凝汽器。
4.根据权利要求1所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，其特征是，所述轴封供汽母管通过轴封溢流管与主凝汽器连接，从轴封供汽母管溢出的蒸汽被输送至主凝汽器。
5.根据权利要求3所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，其特征是，所述轴封溢流管上设置有溢流调节阀，通过供汽调节阀和溢流调节阀调节轴封供汽母管中轴封蒸汽压力。
6.根据权利要求1所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，其特征是，所述汽封冷却器还连接有轴加风机，将轴封蒸汽中夹带的空气从汽封冷却器抽出，并通过轴加风机排放至大汽。
7.根据权利要求1所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统，其特征是，所述超临界汽轮机轴封系统中还包括设置在高压汽轮机与门杆漏气系统连接管道上的进气阀。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统的工作方法，其特征是，包括以下步骤：
在汽轮机启动及低负荷时，轴封蒸汽不满足温度要求，投入电加热器系统，开启轴封蒸汽电动门和轴封电加热器旁路门；
开启轴封电加热器前电动门和轴封电加热器后电动门，并保持疏水阀常开；
投入轴封电加热器，关闭轴封电加热器旁路门；
根据轴封温度限制曲线将轴封蒸汽温度调整至正常值。
9.根据权利要求8所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统的工作方法，其特征是，还包括：
当机组稳定运行时，汽轮机轴封系统进入自密封状态，保持轴封电加热器后疏水阀常开；
开启轴封蒸汽电动门和轴封电加热器旁路门；
开启轴封电加热器前电动门和轴封电加热器后电动门；
投入轴封电加热器，关闭轴封电加热器旁路门；
根据轴封温度限制曲线将轴封蒸汽温度调整至300℃。
10.根据权利要求8所述的防止1000MW超超临界汽轮机汽封抱轴轴封电加热器系统的工作方法，其特征是，所述轴封蒸汽温度的正常值为240℃～300℃。
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