一种用于大型背压式汽轮机的轴封系统的制作方法

本发明涉及汽轮机轴封系统设计技术领域，具体地讲，涉及一种用于大型背压式汽轮机的轴封系统。

背景技术：

汽轮机轴封系统设置在汽轮机的转子穿出汽缸处，由于汽轮机的转子必须穿过汽缸，支撑于轴承上，在转子穿出汽缸处需要有间隙，正常运行时，对于高、中压汽缸的两端，汽缸内蒸汽压力大于外界的环境压力，部分蒸汽由此处的间隙漏出，造成工质和能量的损失，而且漏出的蒸汽可能进入汽机轴承箱，影响润滑油的质量和轴承的正常工作；由此，汽轮机轴封系统的作用在于防止空气进入汽缸或蒸汽漏出汽缸，并回收汽轮机的汽封漏汽，利用其热量加热部分凝结水，同时还可抽出汽轮机轴封系统的混合物，防止蒸汽漏到机房及油系统中去。

但针对一些高参数、大容量且排汽参数接近大汽压的背压机组，现有背压机组轴封系统不能确保不同启停工况，汽轮机均能快速有效的达到暖机效果，也无法确保在所有工况均无空气进入汽轮机造成安全事故。

技术实现要素：

为解决上述现有背压机组轴封系统设计不能满足高参数、大容量、且排汽参数接近大气压力的背压式汽轮机的运行要求的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于大型背压式汽轮机的轴封系统，其目的在于在背压式汽轮机启动、运行、停机各种工况下，为汽缸端部轴封提供合适的汽源，防止空气通过轴端进入汽轮机，同时达到让汽轮机快速暖机，并减少热冲击的目的，具有很好的推广使用性。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于大型背压式汽轮机的轴封系统，包括轴封漏汽系统和轴封供汽系统；所述轴封供汽系统包括

供汽母管，所述供汽母管与汽轮机的高压缸前轴封供汽支管、高压缸后轴封供汽支管以及中压缸前轴封供汽支管和中压缸后轴封供汽支管连通；

溢流管道，所述溢流管道连接在所述供汽母管上，所述溢流管道上配置有溢流站调节阀，所述溢流站调节阀用于控制所述供汽母管压力满足设计要求；

辅助蒸汽供汽管道，所述辅助蒸汽供汽管道与所述供汽母管连通，以使机组启动时，通过辅助蒸汽供汽管道向高压缸和中压缸轴封提供外来蒸汽；

主蒸汽供汽管道，所述主蒸汽供汽管道与所述供汽母管连通，以使机组热态启动时，在辅助蒸汽参数不满足要求时，通过主蒸汽供汽管道向高压缸和中压缸轴封提供外来蒸汽。

工作原理：本技术方案轴封系统为自密封汽封系统，在机组正常运行时，汽轮机的高压缸和中压缸各段轴封均处于漏汽状态，部分工况汽轮机的中压缸后轴封需要少量供汽，该供汽由高压缸前轴封、高压缸后轴封以及中压缸前轴封漏汽提供，而多余漏气经溢流管道流出回收；根据本申请发明人发现，现有背压机组轴封系统仅设计有轴封漏汽系统而无轴封供汽系统，不能满足高参数、大容量、且排汽参数接近大气压力的背压式汽轮机的运行要求，本技术方案提供的轴封供汽系统关键在于在机组启动或低负荷运行阶段，通过辅助蒸汽供汽管道或主蒸汽供汽管道提供外来蒸汽用于轴承系统汽封供汽，汽封系统从机组启动到满负荷运行，全过程均能按机组汽封供汽要求自动进行切换。

作为优选方案，所述辅助蒸汽供汽管道上配置有辅汽站调节阀，所述辅汽站调节阀用于控制通过辅助蒸汽供汽管道向高压缸和中压缸轴封供汽的参数满足设计要求。

作为优选方案，所述主蒸汽供汽管道上配置有主汽站调节阀，所述主汽站调节阀用于控制通过主蒸汽供汽管道向高压缸和中压缸轴封供汽的参数满足设计要求。

作为优选方案，所述溢流管道连接有蒸汽回收器，以使高压缸和中压缸轴封多余漏汽经所述溢流站调节阀流至蒸汽回收器。

作为优选方案，在溢流管道上还设置有溢流站喷水减温器，所述溢流站喷水减温器位于所述溢流站调节阀的下游方向；所述溢流站喷水减温器连接有第一供水管道，在第一供水管道上设置有溢流站减温喷水阀，以使将溢流管道内溢流蒸汽减温至所述蒸汽回收器能够接受的范围之内。

作为优选方案，在所述供汽母管流至所述中压缸后轴封供汽支管的管路上配置有一供汽喷水减温器，所述供汽喷水减温器连接有第二供水管道，在第二供水管道上设置有喷水调节阀，以使通过供汽母管向中压缸后轴封供汽温度控制在设计要求范围内。

作为优选方案，在位于供汽喷水减温器的下游方向上设置有汽水分离器，用于分离经过所述供汽喷水减温器喷水后未充分汽化的水，如此使得喷水后未充分汽化的水被分离出来，防止中压缸后轴封进水，影响汽轮机安全运行。

作为优选方案，在靠近中压缸后轴封供汽端的所述中压缸后轴封供汽支管上连接有蒸汽排放管，所述蒸汽排放管连接至蒸汽回收器，且在蒸汽排放管上设置有节流孔板，以使在中压缸排汽超压工况下，中压缸后轴封漏汽经过节流孔板流至蒸汽回收器。本技术方案针对上一技术方案在供汽母管流至中压缸后轴封供汽支管的管路设置有供汽喷水减温器，为防止中压缸后轴封漏汽向高压缸段反流而将供汽管道上的喷水带至高压缸段轴封，影响高压缸段轴封温度，由此本技术方案提供的轴封供汽系统包括在中压缸后轴封供汽端设节流孔板接至蒸汽回收器，用以确保中压缸后轴封漏汽不反流，以使在中压缸排汽超压工况下，中压缸后轴封漏汽量较多时，不至于使中压缸后轴封漏汽将供汽母管上的喷水带至高压缸前轴封、高压缸后轴封和中压前轴封，影响高压缸前轴封、高压缸后轴封和中压前轴封供汽温度。

作为优选方案，在所述供汽母管上还配置有安全阀，所述安全阀安装在供汽母管上，用于防止轴封系统超压。

作为优选方案，所述轴封漏汽系统包括轴封加热器、轴封漏汽管道以及与轴封漏汽管道对应的疏水管道，汽轮机的高压缸轴封和中压缸轴封末段漏汽均通过所述轴封漏汽管道流至所述轴封加热器，并以使所述轴封加热器始终保持微负压运行。

如上所述，本发明相对于现有技术至少具有如下有益效果：

1.本发明轴封系统设有轴封供汽系统，结合其轴封漏汽系统，能够有效解决现有背压机组轴封系统设计不能满足高参数、大容量、且排汽参数接近大汽压力的背压式汽轮机的运行要求的技术问题，能够在背压式汽轮机启动、运行、停机各种工况下，为汽缸端部轴封提供合适的汽源，防止空气通过轴端进入汽轮机，同时达到让汽轮机快速暖机，并减少热冲击的目的，具有很好的推广使用性。

2.本发明轴封系统设有与供汽母管连接的辅助蒸汽供汽管道，以使机组热态启动时，利用其配置的辅汽站调节阀，控制通过辅助蒸汽供汽管道向高压缸和中压缸轴封供汽的参数满足设计要求；同时设计有主蒸汽供汽管道，以使机组热态、极热态启动时，轴封供汽由主蒸汽供汽管道提供，利用其配置的主汽站调节阀，控制通过主蒸汽供汽管道向高压缸和中压缸轴封供汽的参数满足设计要求。

3.本发明轴封系统在供汽母管上设溢流管道，溢流管道上溢流站调节阀的设计能够控制供汽母管压力满足设计要求；且溢流管道连接蒸汽回收器的设计，以使高压缸和中压缸轴封多余漏汽回收至蒸汽回收器；同时，溢流管道上溢流站喷水减温器的设计，能够将溢流管道内溢流蒸汽减温至蒸汽回收器能够接受的范围之内。

4.本发明轴封系统针对匹配中压缸后轴封温度，在供汽母管流至中压缸后轴封供汽支管的管路上设有供汽喷水减温器，以使通过供汽母管向中压缸后轴封供汽温度控制在设计要求范围内；且在位于供汽喷水减温器的下游方向上还设有汽水分离器，如此使得喷水后未充分汽化的水被分离出来，防止中压缸后轴封进水，影响汽轮机安全运行。

5.本发明轴封系统在靠近中压缸后轴封供汽端的所述中压缸后轴封供汽支管上连接有蒸汽排放管，蒸汽排放管上设计有节流孔板连接至蒸汽回收器，能够有效防止中压缸后轴封漏汽向高压缸段反流而将供汽管道上的喷水带至高压缸段轴封，影响高压缸段轴封温度，确保中压缸后轴封漏汽不反流，该设计巧妙合理。

附图说明

本发明将通过具体实施例并参照附图的方式说明，其中

图1是本发明实施例用于大型背压式汽轮机的轴封系统的示意图。

附图标记说明：1-供汽母管；2-高压缸前轴封供汽支管；3-高压缸后轴封供汽支管；4-中压缸前轴封供汽支管；5-中压缸后轴封供汽支管；6-溢流管道；7-溢流站调节阀；8-辅助蒸汽供汽管道；9-主蒸汽供汽管道；10-辅汽站调节阀；11-主汽站调节阀；12-蒸汽回收器；13-溢流站喷水减温器；14-第一供水管道；15-溢流站减温喷水阀；16-供汽喷水减温器；17-第二供水管道；18-喷水调节阀；19-汽水分离器；20-蒸汽排放管；22-节流孔板；23-关断阀；24-安全阀；25-高压缸；26-中压缸；27-轴封加热器；28-轴封漏汽管道；29-疏水管道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

实施例一基本如图1所示：本实施例提供了一种用于大型背压式汽轮机的轴封系统，针对解决现有背压机组轴封系统设计不能满足高参数、大容量、且排汽参数接近大汽压力的背压式汽轮机的运行要求的技术问题，该轴封系统包括轴封漏汽系统和轴封供汽系统；具体地，轴封供汽系统包括供汽母管1、溢流管道6、辅助蒸汽供汽管道8和主蒸汽供汽管道9，其中，供汽母管1与汽轮机的高压缸25前轴封供汽支管2、高压缸25后轴封供汽支管3以及中压缸26前轴封供汽支管4和中压缸26后轴封供汽支管5连通，溢流管道6连接在供汽母管1上，溢流管道6上配置有溢流站调节阀7，溢流站调节阀7用于控制供汽母管1压力满足设计要求。

本实施例提供的辅助蒸汽供汽管道8与供汽母管1连通，以使机组在冷态启动时，轴封供汽由辅助蒸汽供汽管道8提供，此时通过辅助蒸汽供汽管道8向高压缸25和中压缸26轴封提供外来蒸汽；且在辅助蒸汽供汽管道8上配置有辅汽站调节阀10，辅汽站调节阀10用于控制通过辅助蒸汽供汽管道8向高压缸25和中压缸26轴封供汽的参数满足设计要求。

本实施例提供的主蒸汽供汽管道9与供汽母管1连通，以使机组在热态、极热态启动时，轴封供汽由主蒸汽供汽管道9提供，通过主蒸汽供汽管道9向高压缸25和中压缸26轴封提供外来蒸汽，主蒸汽供汽管道9提供的蒸汽温度高于辅助蒸汽供汽管道8提供的蒸汽温度；且在主蒸汽供汽管道9上配置有主汽站调节阀11，主汽站调节阀11用于控制通过主蒸汽供汽管道9向高压缸25和中压缸26轴封供汽的参数满足设计要求。

上述技术方案的工作原理为：本实施例提供的轴封系统为自密封汽封系统，在机组正常运行时，汽轮机的高压缸25和中压缸26各段轴封均处于漏汽状态，部分工况汽轮机的中压缸26后轴封需要少量供汽，该供汽由高压缸25前轴封、高压缸25后轴封以及中压缸26前轴封漏汽提供，而多余漏气经溢流管道6流出回收；经研究发现，现有背压机组轴封系统设计不能满足高参数、大容量、且排汽参数接近大气压力的背压式汽轮机的运行要求在于仅设计有轴封漏气系统而无轴封供气系统，本实施例提供的轴封供汽系统关键在于在机组启动或低负荷运行阶段，通过辅助蒸汽供汽管道8或主蒸汽供汽管道9提供外来蒸汽用于轴承系统汽封供汽，汽封系统从机组启动到满负荷运行，全过程均能按机组汽封供汽要求自动进行切换，具体地：在机组冷态启动时，轴封供汽由辅助蒸汽供汽管道8提供，通过主蒸汽供汽管道9向高压缸25和中压缸26轴封提供外来蒸汽；在机组热态、极热态启动时，轴封供汽由主蒸汽供汽管道9提供，通过主蒸汽供汽管道9向高压缸25和中压缸26轴封提供外来蒸汽；经上述方案的实施，在背压式汽轮机启动、运行、停机各种工况下，能够为汽缸端部轴封提供合适的汽源，防止空气通过轴端进入汽轮机，同时达到让汽轮机快速暖机，并减少热冲击的目的。

作为本实施例的优选，本实施例供的溢流管道6连接有蒸汽回收器12，以使高压缸25和中压缸26轴封多余漏汽经所述溢流站调节阀7流至蒸汽回收器12，利用蒸汽回收器12回多余漏气，设计简单但巧妙合理；同时，在溢流管道6上还设置有溢流站喷水减温器13，溢流站喷水减温器13位于溢流站调节阀7的下游方向，溢流站喷水减温器13连接有第一供水管道14，在第一供水管道14上设置有溢流站减温喷水阀15，以使将溢流管道6内溢流蒸汽减温至蒸汽回收器12能够接受的范围之内。

此外，在供汽母管1上还配置有安全阀24，安全阀24安装在供汽母管1上，本实施例提供的安全阀24在供汽母管1位于高压缸25前轴封供汽支管2、高压缸25后轴封供汽支管3以及中压缸26前轴封供汽支管4和中压缸26后轴封供汽支管5的上游方向，用于防止轴封系统超压。

本实施例提供的轴封漏汽系统包括轴封加热器27、轴封漏汽管道28以及与轴封漏汽管道28对应的疏水管道29，汽轮机的高压缸25轴封和中压缸26轴封末段漏汽均通过轴封漏汽管道28流至轴封加热器27，并以使轴封加热器27始终保持微负压运行。

经上述方案的实施，上述轴封系统在背压式汽轮机启动、运行、停机各种工况下，能够为汽缸端部轴封提供合适的汽源，防止空气通过轴端进入汽轮机，同时达到让汽轮机快速暖机，并减少热冲击的目的；引导并回收汽轮机轴端汽封及高压缸25、中压缸26主汽调节阀阀杆漏汽及汽-气混合物，以防止蒸汽泄漏进入厂房甚至窜入轴承箱致使润滑油中进水。

实施例二

实施例二作为实施例一的优选方案，其与实施例一基本相同，其不同之处在于：本实施例提供了一种用于大型背压式汽轮机的轴封系统，针对在各运行工况，中压缸26后轴封温度均较低，为匹配中压缸26后轴封温度，本实施例在供汽母管1流至中压缸26后轴封供汽支管5的管路上配置有一供汽喷水减温器16，供汽喷水减温器16连接有第二供水管道17，在第二供水管道17上设置有喷水调节阀18，以使通过供汽母管1向中压缸26后轴封供汽温度控制在设计要求范围内。

作为本实施例的优选，在位于供汽喷水减温器16的下游方向上设置有汽水分离器19，用于分离经过供汽喷水减温器16喷水后未充分汽化的水，如此使得喷水后未充分汽化的水被分离出来，防止中压缸26后轴封进水，影响汽轮机安全运行。

同时由于在正常运行工况时，中压缸26排汽压力较低，与供汽母管1压力接近，因此中压缸26后轴封漏汽流量很少；但在机组启动以及部分非正常运行工况时，需要向中压缸26后轴封提供少量供汽，而在中压缸26排汽超压工况时，中压缸26轴封漏汽流量又较大；本实施例在靠近中压缸26后轴封供汽端的中压缸26后轴封供汽支管5上连接有蒸汽排放管20，蒸汽排放管20连接至蒸汽回收器12，在蒸汽排放管20上设置有节流孔板22，且在节流孔板22的上游方向设置有关断阀23，关断阀23在正常工况下为关闭状态，在中压缸26排汽超压工况下，关断阀23开启，中压缸26后轴封漏汽经过节流孔板22流至蒸汽回收器12；本实施例蒸汽排放管20及蒸汽排放管20上节流孔板22的设计，可有效防止中压缸26后轴封漏汽向高压缸25段反流而将供汽管道上的喷水带至高压缸25段轴封，影响高压缸25段轴封温度，如此本实施例提供的轴封供汽系统包括在中压缸26后轴封供汽端设节流孔板22接至蒸汽回收器12，用以确保中压缸26后轴封漏汽不反流，以使在中压缸排汽超压工况下，中压缸后轴封漏汽量较多时，不至于使中压缸后轴封漏汽将供汽母管上的喷水带至高压缸前轴封、高压缸后轴封和中压前轴封，影响高压缸前轴封、高压缸后轴封和中压前轴封供汽温度。

综上所述，本发明提供的轴封系统设有轴封供汽系统，结合其轴封漏汽系统，能够有效解决现有背压机组轴封系统设计不能满足高参数、大容量、且排汽参数接近大汽压力的背压式汽轮机的运行要求的技术问题，能够在背压式汽轮机启动、运行、停机各种工况下，为汽缸端部轴封提供合适的汽源，防止空气通过轴端进入汽轮机，同时达到让汽轮机快速暖机，并减少热冲击的目的，具有很好的推广使用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。