汽轮机轴封新型保温材料应用改造

发表时间:2020/8/12   来源:《电力设备》2020年第10期   作者:郭龙飞
[导读] 摘要:我公司汽轮机为上海汽轮机厂生产的350MW超临界中间再热间接空冷抽气凝汽式双水内冷汽轮机。
        (内蒙古京宁热电有限责任公司  012000)
        摘要:我公司汽轮机为上海汽轮机厂生产的350MW超临界中间再热间接空冷抽气凝汽式双水内冷汽轮机。高中压缸轴封处原保温为可拆卸保温及硅酸铝针刺毯,由于轴封处与油挡间隙较小,安装以上保温后,轴封处无任何间隙,轴封散发的热量及蒸汽大量聚集在油挡处,极易造成油挡积碳及油中进水。若润滑油漏至保温上无法及时观察清理,容易引起火灾,具有极大的安全隐患。针对这一情况,我公司积极应对,对此处保温进行了改造创新应用,保证机组安全稳定运行。
        关键词:汽轮机;轴封;保温
        引言
        我公司汽轮机高中压缸轴封处与油挡距离较近,安装硅酸铝针刺毯可拆卸保温后,无任何间隙。此后果极易造成油挡积碳及油中进水,且由于无法观察到油挡是否漏油,若油挡处漏油直接漏在保温材料上,在高温环境下极易引起火灾,对机组安全稳定运行影响较大。通过对汽轮机HYBW新型绝热绝冷保温材料应用改造,改造后无超温、变形、脱落等问题。有效避免因油挡积碳及油中进水造成的机组振动及油质不合格。改造后油挡下方无保温棉,有效的避免了由于油挡漏油引起的火灾,本次创新改造达到了预期效果,同时极大的消除了安全隐患,提高了机组的可靠性。
        1目前系统存在的问题
        由于汽轮机高中压缸轴封处与前后轴承箱距离非常近,且有轴封供回汽管道遮挡。而汽缸保温设计使用的材料为硅酸针刺毯可拆卸保温,高中压缸前后轴封处设计厚度为上缸60X4mm,下缸70X4mm,保温安装完毕后,前后轴封与油挡处无任何间隙,导致空气无法流通。高中压缸轴封蒸汽温度约260℃左右,会散发处大量热量;若汽封齿与转轴间隙变大,机组投运轴封时或运行中轴封压力控制不佳,均会导致轴封蒸汽泄漏。由于此空间相对封闭,空气无法流通,轴封散发的热量及蒸汽大量聚集在油挡处,且油挡处保温棉絮及灰尘、杂物较多,极易造成油挡积碳及油中进水。
        1.1油档积碳
        目前汽轮机轴瓦振动值超标很大一部分原因便是油挡积碳引起,油挡积碳处理也越来越多各公司的高度重视。油挡积碳的沉积物主要材料为硅酸铝保温棉、油污、灰尘等,在高温下,经过不断的积累、挤压,形成坚硬的固体存在油挡铜齿内,与转子动静碰磨后容易引起汽轮机轴瓦振动值增大。
        1.2油质变差
        由于轴封处保温的不合理性,轴封散发的热量及蒸汽大量聚集在油挡处,导致轴承箱温度较高,对润滑油主要影响有油中进水、油温升高,油中进入碎棉屑和灰尘。
        1.3引起火灾
        在发电厂的生产运行中,防火防燃一直是各个电厂的重中之重。汽轮机油系统着火危险性较大,属于电力生产较为严重的着火事故,若处理不及时,可能造成事故扩大,如果威胁到邻机的安全运行、造成汽轮机油箱爆炸等重大事故。多年来,汽轮机油系统起火事故屡见不鲜,综合分析其起火原因,很多是由于缸体保温效果不理想导致缸体或轴封处表面温度过高,同时轴承座油挡密封效果不好,导致润滑油泄漏至保温棉上,由于前后轴封与油挡处无任何间隙,无法观察到油挡是否漏油且不能清理,润滑油长时间在高温条件下发生自燃,引起火灾,极大的影响机组安全稳定运行。
        2解决措施分析
        当发现汽轮机轴封保温处这个安全隐患后,积极预防、处理是工作的重点。考虑到汽轮机高中压缸轴封处与前后轴承箱油挡距离已无法改变,要改变存在的安全隐患,只能改变汽轮机高中压缸轴承处保温层的厚度来实现,所以必须寻找新型保温材料能让保温层厚度大幅度下降且保温效果达到保温要求。


        由于汽轮机高中压缸轴封处的位置、结构特殊性,必须使用较薄且能够满足对不规则形状设备进行保温的材料,具有一定的机械强度,保温材料耐热性能好,最低耐热温度必须大于被保温金属表面温度,高温情况下性能稳定,且材料应无尘、无害、无污染、不燃防火,无放射性物质,无挥发性气体。
        通过多方对比了解,HYBW新型绝热绝冷保温材料,是一种以特有的含硅酸盐非金属矿物质为基料,混合辅助原料和填充剂,采用高分子化合工艺制浆浇制而成的高端绝热保温产品。最早应用于我国航天、军工等领域,之后逐渐应用于电力、化工、冶金等产品中,具有保温、绝热、绝冷、防火、阻燃等特点。HYBW新型保温材料绝热效果好,施工5cm到6cm即可达到传统保温材料30cm到40cm厚度的保温效果,可以采用方式喷涂施工,在给不规则设备做保温时,不受任何限制,能够随意造型,保持设备的外观外貌。
        3措施实施
        根据可研分析,HYBW新型保温材料具有导热系数低、保温效果好、施工方便等特点,确定了此创新改造项目。
        在机组检修期间汽轮机盘车停运后方可施工,但汽轮机转轴上部的保温喷涂也可在机组启动后施工,但对机组运行及人身安全造成一定安全隐患,建议在机组停运时施工完毕。本项目施工主要采用喷涂方式,转轴下部采用涂抹方式,且施工不需要包扎、加固等辅助工序,施工方式相对简单。但喷涂还需要较大技术力量,每次喷涂要均匀,不得产生裂纹,还需要保持一定的厚度。施工过程必须符合技术规范并满足验收标准。
        4实施效果
        在汽轮机本体HYBW新型保温材料应用改造施工完毕后,整体检查保温层无裂纹、脱落,保温层厚度均达标。机组启动带满负荷运行后,检查保温层表面温度均未超过环境温度25℃,且保温层没有产生裂纹等缺陷。此项目实施后,在以下三个方面具有显著的安全效益及一定的经济效益。
        4.1避免油挡漏油引起火灾
        由于汽轮机高中压缸原保温为可拆卸硅酸铝针刺毯保温材料,设计厚度较厚,高中压缸前后轴封与油挡处无任何间隙,无法观察到油挡是否漏油,且其中填满了保温棉,若油挡处漏油至保温材料上,在长时间高温环境下极易引起火灾,严重影响机组安全稳定运行。通过新型保温材料的应用改造,汽轮机高中压缸油挡与轴封处留有间隙,且将油挡下部硅酸铝针刺毯保温材料彻底清除,避免油挡漏油至保温材料上引起火灾,同时可以定期检查油挡是否漏油并及时清理,有效保证机组安全稳定运行。
        4.2避免油挡积碳及油中进水
        由于汽轮机高中压缸前后轴封与油挡处无任何间隙,导致空气无法流通,轴封处散发的热量及蒸汽大量聚集在油挡处,极易造成油挡积碳及油中进水。而油挡积碳易造成汽轮机轴瓦振动值增大,油中进水会破坏轴承油膜的质量,造成烧瓦事故。通过应用改造后,轴封与油挡处留有间隙,空气可正常流通,轴封散发的热量及蒸汽可及时散去,且新型保温材料保温效果好、无尘无脱落,可有效避免油挡积碳及油中进水,为了进一步减少油挡积碳及油挡漏油,将主油箱负压调整至最佳状态,前后轴承箱油挡更换为气密型油档,保证汽轮机组安全稳定运行。
        4.3避免油质参数变差
        若汽轮机润滑油中进水或由于保温效果差导致高温引起润滑油油质参数变差,可能导致润滑油氧化加速、酸值升高、油质碳化,破乳化度、液相锈蚀等各项参数不合格。轻度情况下需要增加油过滤耗材及处理油质参数异常等大量费用,严重时可能造成轴承烧瓦、保安系统异常等严重事故。通过新型保温应用改造后,油挡处温度可以大幅度下降,蒸汽也可以及时向上散去,避免以上两项原因引起的质参数变差。
        结束语
        本次通过汽轮机HYBW新型保温材料应用创新改造后,具有很大的安全效益和经济效益。若因保温的不合理而引起火灾、轴瓦振动达到跳机值或烧瓦等事故发生,不仅会消耗大量费用,可能会发生较大安全事故。因此,本项目应用实施后,达到了预期效果,极大的消除了安全隐患,提高了机组的安全可靠性。
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