給水泵汽輪機油中帶水原因分析及處理
2019-01-17陳松杰
（福建省電力建設公司）
（福建省電力建設公司）
福建華電可門火電廠Ⅰ期工程每臺機組配備上海電力修造總廠有限公司提供的50％容量的汽動主給水泵2臺，30％容量的啟動（備用）電動給水泵1臺。汽動主給水泵（型號為FK4E39S）安裝在汽機房內13.7m標高層，汽動給水泵組采用迷宮密封，密封冷卻水系統為開式回路。電動給水泵、汽動給水泵的密封水采用經調節后的凝結水，回流經多級水封后送入凝汽器。給水泵汽輪機為杭州汽輪機股份有限公司提供，型號為NK63/71，油系統設備的安裝設計為集裝式油站，給水泵潤滑油與給水泵汽輪機共用一個油系統。
Ⅰ期工程自2006年雙投以來，給水泵汽輪機油站的潤滑油經常出現油中帶水的現象，若油品監督不及時，還會發生油品乳化現象，嚴重影響汽動給水泵組的安全、經濟運行。及時組織專業技術人員及專家共同分析，找出給水泵汽輪機油中帶水的主要原因并能經過現場技術分析及改進，有效地避免給水泵汽輪機油站油中帶水的現象，保證給水泵及給水泵汽輪機的安全、經濟運行，是確保汽輪發電機組安全、高效、經濟運行的重要前提。
Ⅰ期工程自2006年雙投以來，給水泵汽輪機油站的潤滑油經常出現油中帶水的現象，若油品監督不及時，還會發生油品乳化現象，嚴重影響汽動給水泵組的安全、經濟運行。及時組織專業技術人員及專家共同分析，找出給水泵汽輪機油中帶水的主要原因并能經過現場技術分析及改進，有效地避免給水泵汽輪機油站油中帶水的現象，保證給水泵及給水泵汽輪機的安全、經濟運行，是確保汽輪發電機組安全、高效、經濟運行的重要前提。
1 給水泵汽輪機設備情況及潤滑油現狀分析
1.1給水泵汽輪機設備簡介
可門電廠給水泵汽輪機的型號為NK63/71；型式為單缸、單流、單軸、反動式、純凝汽、再熱器冷段蒸汽外切換；運行方式為變參數、變功率、變轉速。Z大連續功率約13200W；高壓進汽為再熱冷段汽源（管道調節閥前）；調試用汽源為輔助蒸汽。結構設計允許從零負荷和轉速不受限制地加速到額定運行工況，同時不需對汽缸的內外壁溫差、脹差等進行監視，即能適應快速啟動和負荷急劇變化情況。冷卻水水源為閉式循環冷卻水，水質為除鹽水。每臺機組的汽動給水泵為小汽機頭對頭鏡面對稱的布置型式。每臺小汽機自身配置電動油泵供油系統，供小機本體軸承和被驅動的給水泵軸承潤滑用油及小汽機保安用油。
1.2給水泵及給水泵密封水系統簡介
汽輪發電機組所配套的汽動給水泵組為上海電力修造總廠進口英國韋爾公司給水泵芯包生產的FK4E39S型汽動泵、上海電力修造總廠生產的HZB253-640型前置泵。
FK4E39S型汽動泵的密封系統為迷宮密封，主要原理是通過間隙控制泄漏的方式進行汽動給水泵的密封工作。
汽泵密封水采用凝結水泵出口母管來水，在靠近泵組部位的注水管路中設置精細的濾網進行過濾來保證密封水的純度；其回水分為2路：①經過密封水回水母管去地溝或凝汽器；②回到汽泵前置泵進口電動門前的前置泵進口管道（見圖1）。密封水的泄漏程度是采用對軸套中部注入密封水的方式來控制的，故對于注入用密封水的質量應維持有高潔凈度是基本要求。給水泵正常運行期間，給水從泵進口和泵的平衡腔室沿迷宮密封分別泄出；汽動給水泵作為備用泵時，給水仍從迷宮密封向外泄漏，流出泵的給水由來自正常運行的暖泵水所取代。
1.1給水泵汽輪機設備簡介
可門電廠給水泵汽輪機的型號為NK63/71；型式為單缸、單流、單軸、反動式、純凝汽、再熱器冷段蒸汽外切換；運行方式為變參數、變功率、變轉速。Z大連續功率約13200W；高壓進汽為再熱冷段汽源（管道調節閥前）；調試用汽源為輔助蒸汽。結構設計允許從零負荷和轉速不受限制地加速到額定運行工況，同時不需對汽缸的內外壁溫差、脹差等進行監視，即能適應快速啟動和負荷急劇變化情況。冷卻水水源為閉式循環冷卻水，水質為除鹽水。每臺機組的汽動給水泵為小汽機頭對頭鏡面對稱的布置型式。每臺小汽機自身配置電動油泵供油系統，供小機本體軸承和被驅動的給水泵軸承潤滑用油及小汽機保安用油。
1.2給水泵及給水泵密封水系統簡介
汽輪發電機組所配套的汽動給水泵組為上海電力修造總廠進口英國韋爾公司給水泵芯包生產的FK4E39S型汽動泵、上海電力修造總廠生產的HZB253-640型前置泵。
FK4E39S型汽動泵的密封系統為迷宮密封，主要原理是通過間隙控制泄漏的方式進行汽動給水泵的密封工作。
汽泵密封水采用凝結水泵出口母管來水，在靠近泵組部位的注水管路中設置精細的濾網進行過濾來保證密封水的純度；其回水分為2路：①經過密封水回水母管去地溝或凝汽器；②回到汽泵前置泵進口電動門前的前置泵進口管道（見圖1）。密封水的泄漏程度是采用對軸套中部注入密封水的方式來控制的，故對于注入用密封水的質量應維持有高潔凈度是基本要求。給水泵正常運行期間，給水從泵進口和泵的平衡腔室沿迷宮密封分別泄出；汽動給水泵作為備用泵時，給水仍從迷宮密封向外泄漏，流出泵的給水由來自正常運行的暖泵水所取代。
泵裝有固定襯套注射密封水卸荷型迷宮密封：迷宮密封是平行單直徑布置，軸套和襯套分別加工有反向的雙頭螺旋槽。冷凝水注射到密封腔內，在卸荷環處與泵外漏的水匯合，并由聯通管送到前置泵進口。只要保持密封水排水溫度高于注入溫度15℃，就可以用Z小的密封水量封堵泵內的熱水。排出的密封水經U形管回收到凝汽器。
所有運行條件下，壓力控制閥調節到迷宮密封水壓力至如下數值：密封水壓力=泄荷水壓力+0.1MPa，凝結水以高于泄荷水0.1MPa的控制壓力注入，壓力控制閥保持密封水與泄荷水之間的壓差在0.1MPa，壓力閥必須安裝一個差壓控制執行器，自動執行器信號取自于密封水和泄荷水上的接頭。每臺泵傳動端和自由端兩只迷宮，只須一只壓力控制閥控制。為減少控制閥和迷宮密封之間的管道損失，控制閥應盡可能的安裝在靠近給水泵處?？砷T電廠汽泵密封水調節閥位置安裝在汽機房6.9m層，汽動給水泵安裝在13.7m層。
1.3給水泵汽輪機潤滑油運行狀況
可門電廠給水泵汽輪機油系統的安裝設計為集裝式油站，給水泵潤滑油與給水泵汽輪機潤滑油共用一個油系統，油品取樣點為主油箱底部放油口。機組安裝后整套啟動前，根據汽輪機驗評標準，潤滑油經福建省中試所化驗分析符合機組整套啟動的要求，經檢測油品等級為NAS8級，油中顆粒度及水分的含量在合格范圍之內。機組連續運行168h后，由發電部化學專業組織油品跟蹤，油品跟蹤期間發現油中含有大量水分及部分懸浮顆粒，隨即維修部組織濾油機濾油并開啟在線濾油裝置。
2 給水泵汽輪機潤滑油油中帶水原因分析
給水泵汽輪機油站油中帶水，經檢查冷油器及外部管路漏水情況，未發現異常現象，同時向汽輪機、給水泵及各同類型電廠了解，由于給水泵與汽輪機采用同一個油系統，我們大致可以從以下2個方面進行原因分析：①給水泵汽輪機軸端泄漏，由于油系統的負壓，汽輪機軸承箱會將水汽吸入軸承箱體造成油中進水；②給水泵密封處密封水泄漏，密封水與軸承座共處一個箱體，很容易進入給水泵軸承內，導致潤滑油油中帶水。
2.1給水泵汽輪機軸端泄漏影響分析
給水泵汽輪機油箱的排油煙風機裝于油箱上部，風量為7m3/min，當風機運行時，可以使油箱上部及軸承回油腔室形成一定的微負壓，防止軸承油氣外泄。但同時當汽輪機軸封處有蒸汽外漏時，外漏的蒸汽也很容易被吸入軸承腔室內，蒸汽凝結后的會有大量的水分，從而造成給水泵汽輪機油中帶水。
關于給水泵汽輪機軸封部位的漏汽，我們從2個方面進行觀察。首先，給水泵汽輪機由于是剛安裝完的新機，安裝過程中間隙數據均經過3級驗收，軸封間隙均在合格范圍內，同時檢查軸封供汽壓力正常；小機軸封汽是引入大機的軸封加熱器，且檢查軸封加熱器及軸加風機工作正常，我們認為小汽機軸封蒸汽系統工作正常。其次，我們用簡易測溫儀現場測量汽輪機軸封部位的溫度，該處溫度平均在60℃左右，且未發現有蒸汽泄漏跡象。
據現場對汽輪機軸封及軸封蒸汽的觀察、試驗、分析，我們排除了由于給水泵汽輪機軸封泄漏導致的潤滑油中帶水的原因。
2.2給水泵軸端密封水進入軸承箱影響分析
該型號汽動給水泵的密封系統為迷宮密封，主要原理是通過間隙控制泄漏的方式進行汽動給水泵的密封工作。汽泵密封水采用凝結水泵出口母管來水，壓力為4MPa，經調壓閥調壓后進入給水泵軸端進行密封。其回水除泄荷水外，分為2路：①經過密封水回水母管在啟停機過程中排地溝；②機組正常運行時通過U形管排入凝汽器。
給水泵軸端密封水進入軸承箱體，導致給水泵潤滑油中帶水的現象我們從2個方面來分析：
?。?）機組啟停機過程中，密封水運行狀態對油中進水的影響。機組啟停機過程中，由于密封水回水排地溝門為手動門，運行人員若疏忽未提前開啟，將導致機組真空下降后密封水無法自吸入凝汽器，從而密封水回水不暢，引起密封水流入給水泵軸承箱。
可門電廠2×600MW機組在調試、試運期間，我們通過跟蹤，發現汽動給水泵密封水系統在緊急停機情況下，多次出現密封水回水不暢現象，造成小機油箱中進水，嚴重影響到汽動給水泵和小機的正常安全運行。根據汽泵密封水的結構設計，在緊急停機時需要在較短的時間內打開密封水排地溝門，否則將導致大量密封水無法正常排泄，造成密封水進入軸承室，使潤滑油中大量帶水，破壞潤滑油的油質，影響汽泵的再次啟動和軸承、油動機等重要零部件的安全運行。
1#汽輪機熱態啟動過程中，汽輪機組因高壓缸排汽溫度達428℃而打閘停機。汽泵A、B跳閘。在運行人員打開密封水回水排地溝手動門時，小機油箱中已經有相當數量的密封水進入。此外還造成密封水從汽泵軸承座呼吸器中大量涌出，造成汽泵周圍及平臺滿水，并且溢至6.9m、0m地面。在此后的油質化驗中顯示：小機潤滑油水分嚴重超標。此后不得不對小機潤滑油進行濾油工作，嚴重影響到機組的重新啟動和并網、發電，使我廠的經濟效益受到了一定的影響。
此后在1#機組后續調試及2#機組整套啟動過程中，經常發現由于密封水排地溝門未及時打開而造成油箱中進水現象。特別是一次廠用電中斷后停機過程中，由于運行人員人手不夠，未打開電動給水泵密封水排地溝門，造成給水泵潤滑油箱大量進水，直至半乳化狀態，影響了機組的再次啟動，后因機組整套啟動工期節點的需要，我們將整油箱潤滑油進行了更換，從而造成了較大的經濟損失。
?。?）機組正常運行過程中，密封水運行狀態對油中進水的影響。汽動給水泵在軸封裝置上采用反螺旋密封結構，即利用略高于前置泵進口壓力的低溫凝結水進行反螺旋密封，其密封水大部分流到靠近泵內側的間隙處，并與泵內流出的高溫給水相混合后從密封卸荷水腔室返回前置泵進口，另一部分混合水沿螺旋齒頂間隙節流降壓后流出泵外，經多級U型水封槽回凝結器。由于采用反螺旋密封裝置，使得給水泵在運行中的安全可靠性大為提高，減少了因更換填料而頻繁起停泵帶來的損失，同時也減少了運行當中的跑冒滴漏。但在現場的應用當中，經常出現給水泵發生密封水回水不暢，回水大量外漏，同時凝結水大量進入軸承室內，引起油質乳化等現象，U型水封裝置無法實現正常的疏水作用。U型水封主要是利用U型管與凝汽器2容器間的壓力差進行逐級疏水，同時利用水封中的水柱對2容器間的空氣進行必要的封堵，使2容器的壓力不發生變化。在機組投產后正常運行過程中，如果密封水引入凝汽口器的U形管安裝、設計不合理，給水泵密封水回水裝置U型水封高度在現場的實際安裝值與設計狀態參數不相符，必將導致凝汽器真空無法將U形管中的密封水引入凝汽器，造成密封水回水不暢，致使凝結水的大量流失和密封水進入軸承室，引起油質乳化。
從化學專業提供的潤滑油跟蹤統計表中，我們不難看出，Ⅰ期工程4臺給水泵汽輪機油箱中的油在運行過程中均不定期地出現油中帶水的現象，雖經濾油后會有所好轉，但1~2周后又重復出現此缺陷，給汽輪發電機組的安全運行帶來嚴重隱患。經過向運行專業人員仔細了解給水泵密封水回水系統的操作過程，也證實了如果密封水回水切換至凝汽器，給水泵汽輪機很容易出現油中進水的現象。
3 汽動給水泵密封水回水不暢問題方案研究
根據汽泵密封水系統在運行過程中出現的各種問題，并結合汽泵密封水的構造和功能，我們從以下幾個方面對該問題產生的原因展開了認真的分析：
3.1運行操作方面的原因
經過對汽泵密封水系統的原理和功能進行仔細的研究分析后，我們了解到該迷宮式密封系統在汽泵正常運行時，密封水回水是通過回水母管、U型水封回收到凝汽器。同時汽泵的迷宮式密封裝置采用螺旋型構造，當汽泵運轉時，密封水會沿著螺旋槽向汽泵內部流動，從而起到密封給水泵軸端的效果。而當汽泵停運以后，汽泵內的鍋爐給水及密封水失去此動力，因此密封槽內部的水全部向外部流出，此時只依靠U型水封回凝汽器已不能滿足排水需要。因此，必須及時打開密封水至地溝的排放門進行緊急排泄，如至地溝門不能及時打開，就會造成大量的水沿軸向串至軸承座中，導致小機潤滑油系統中進水。
從現場實際的設計情況來看，汽泵給水泵的密封水至地溝截門位置距離集控室太遠，一旦出現汽泵緊急停運情況，運行人員缺少足夠的時間來打開密封水排地溝門（從集控室到排水閥門大約需要4～6min），因此不能保證密封水在緊急情況下的正常排泄，分析認為該因素是導致密封水回水不暢的主要客觀因素之一。
3.2多級水封的安裝、設計
從工作原理上來看，汽泵密封水多級水封的制造、安裝質量問題對密封水系統的正常運行也有直接關系。分析看來，我們認為主要有以下幾個方面的因素：
?。?）軸封的回水管、泄荷管、多級U形水封槽尺寸：按照上海電力修造總廠的圖紙要求，回水總管與旁路排地溝的管徑均為89mm，泄荷管管徑為57mm。U形水封槽底部應安裝在凝汽器坑內（一般都大于-3m）。如果采用3級水封槽，引出管至凝汽器汽側接口距U形水封槽的底部要控制在6～7m之間。
（2）密封水壓力調整：汽泵密封水進水通過調節閥進行調節，閥后壓力不宜過高，比汽泵前置泵的進口壓力大0.05MPa～0.1MPa即可。在回水母管上安裝的溫度表顯示溫度不能高于90℃（該溫度與密封水差壓＜0.015MPa同時產生時跳泵。
?。?）密封軸套與襯套間隙：安裝圖紙要求是0.40～0.48mm（一般取小值）；如果間隙過大，就會造成密封水作用失效，無法保證密封效果；而間隙過小，又會造成動靜部分的摩擦，導致泵芯損壞。
（4）泄荷水管道的隔離門誤關或閥芯脫落，都會造成泄荷水無法正?；氐角爸帽眠M口。從（圖1）我們可以看出，如果泄荷水不能正常回到汽前泵入口，那么汽泵密封水的泄荷水不可避免會增加到回U形水封的水量中去，造成密封水回水量大，導致回水不暢。
3.3密封水回水不暢的原因
（1）從調試跟蹤情況和機組運行經驗來看，汽泵密封水調節閥、泄荷水閥都處于正常運行狀態，操作過程得當，因此對密封水產生的影響非常小；密封水回水溫度一般在60℃左右，當密封水壓差Δp=0時，密封水回水溫度才為57.5℃，由此可以看出，閥門運行狀況及密封水溫度的影響可以排除。
（2）在汽泵實際運行過程中，通過對密封水壓力的監視發現，密封水壓差在0.85～0.95MPa之間，符合0.05～0.1MPa的設計要求，對密封水溫度的影響也可以忽略不計。
?。?）從汽泵的出廠記錄上來看，汽泵密封軸套與襯套的間隙為0.42mm，也在要求范圍之內，結合實際運行情況，由間隙產生的影響也可以排除。
（4）通過對現場設備的安裝跟蹤調查，多級水封的安裝制造均按照設計要求進行，管道尺寸符合規定要求當凝汽器壓力為0.003MPa（全真空）時，U形管回凝汽器出水高度為6m，h3=0.38m（h3為水封內水面與水槽底部相對高度），若出水高度再小下去，則U形水封就可能遭到破壞，凝汽器真空將下降。當凝汽器壓力為0.016MPa時，U形管回凝汽器回水高度為7m，h3=2.06m，若U型管底部布置得不夠低，例如在0m，電泵也在0m，那么泵軸處將滿水，使大量水進入軸承中。
在實際安裝過程中，經過實地測量發現：密封水回水至凝汽器管道高度與設計值有一定的偏差，實際高度比設計值約高出1m，因為設計值對密封水能否正?；厥掌鸬街玛P重要的作用，對于由此產生的影響我們認為是問題產生的主要因素，通過與廠家技術人員的協商和討論，雙方取得了一致的意見。
4 汽動給水泵密封水回水不暢問題處理
在進行技術論證的同時，我們對同類型設備的使用效果也進行了大量的調查研究，根據分析的主要原因，提出改造方案并進行了實施。改造分2個步驟進行。
步驟1：將汽動給水泵密封水回水至地溝手動閥門改為電動控制閥門，開關信號來自DCS系統。凝汽器真空降低至停機報警值時，給水泵軸封密封水切換至地溝且把密封水回收至大氣式疏水擴容器。
步驟2：根據給水泵密封水回水至凝汽器管道高度與設計值有一定的偏差，實際高度比設計值約高出1m的現狀，我們在機組停機檢修中，對1#、2#機給水泵密封水回水至凝汽器的接口下降了1m，以利于密封水回水在凝汽器真空的作用下順利回流至凝汽器。
5 處理后給水泵汽輪機運行油質狀況
2007年4月22日，密封水系統改造工作結束，經過三級驗收和質量監督驗收一次合格。在1#機組小修結束后開機前后過程中，我們加強了對密封水改造效果的跟蹤，在A、B小機沖轉以及1#機組帶負荷過程中，我們對汽泵密封水系統進行了全面的檢查，發現改造后密封水在機組正常運行過程中能夠保持良好的運行工況，密封水完全能夠起到密封作用，回水可正?；氐侥鳌４送?，1#機組發電機跳閘，汽輪機、鍋爐聯跳，我們隨即對緊急情況下汽泵密封水的回水情況進行了檢查，結果發現密封水回地溝門能及時打開，密封水回水暢通無阻。經油質跟蹤檢查，跟蹤2個月期間沒有出現密封水因為回水不暢而造成小機潤滑油進水的現象。
6 進一步改造建議
給水泵密封水改造成功后，經過專業人員的精心整理及經驗總結，為確保密封水回水通暢，防患于未然，普遍認為，對于軸端采用迷宮型式密封的給水泵，加裝專門的密封水箱回收給水泵密封水回水，是解決因給水泵密封水回水不暢造成潤滑油中進水的重要手段。我們同時準備在2008年1#機大修期間進行相應的技改。
密封水箱主要是大氣式水箱，主要接收給水泵密封水回水，節省凝結水的用量。密封水箱工作原理主要是采用浮球閥門式低位水箱，由于浮球閥門的關閉及凝汽器真空的作用，將低位水箱的水吸入凝汽器中，利用浮球閥門的打開與關閉來保證凝汽器的真空不被破壞，水箱的工作原理就是利用大氣壓與凝汽器內壓力的壓差來進行工作的。首先把低位水箱安放在凝汽器坑內靠近凝汽器附近即可，把低位水箱的出水口管子（57mm）接到高出凝汽器Z高水位1m左右的位置，利用凝汽器的真空，可以將水泵的重力回水吸入凝汽器中。
經過仔細研究、討論，增加密封水回收水箱方案如下。
?。?）安裝密封水箱。我們經過研究確定了水箱和進水管、回水管的具體位置，將水箱位置定在凝汽器坑西側地面（見圖2）。
所有運行條件下，壓力控制閥調節到迷宮密封水壓力至如下數值：密封水壓力=泄荷水壓力+0.1MPa，凝結水以高于泄荷水0.1MPa的控制壓力注入，壓力控制閥保持密封水與泄荷水之間的壓差在0.1MPa，壓力閥必須安裝一個差壓控制執行器，自動執行器信號取自于密封水和泄荷水上的接頭。每臺泵傳動端和自由端兩只迷宮，只須一只壓力控制閥控制。為減少控制閥和迷宮密封之間的管道損失，控制閥應盡可能的安裝在靠近給水泵處?？砷T電廠汽泵密封水調節閥位置安裝在汽機房6.9m層，汽動給水泵安裝在13.7m層。
1.3給水泵汽輪機潤滑油運行狀況
可門電廠給水泵汽輪機油系統的安裝設計為集裝式油站，給水泵潤滑油與給水泵汽輪機潤滑油共用一個油系統，油品取樣點為主油箱底部放油口。機組安裝后整套啟動前，根據汽輪機驗評標準，潤滑油經福建省中試所化驗分析符合機組整套啟動的要求，經檢測油品等級為NAS8級，油中顆粒度及水分的含量在合格范圍之內。機組連續運行168h后，由發電部化學專業組織油品跟蹤，油品跟蹤期間發現油中含有大量水分及部分懸浮顆粒，隨即維修部組織濾油機濾油并開啟在線濾油裝置。
2 給水泵汽輪機潤滑油油中帶水原因分析
給水泵汽輪機油站油中帶水，經檢查冷油器及外部管路漏水情況，未發現異常現象，同時向汽輪機、給水泵及各同類型電廠了解，由于給水泵與汽輪機采用同一個油系統，我們大致可以從以下2個方面進行原因分析：①給水泵汽輪機軸端泄漏，由于油系統的負壓，汽輪機軸承箱會將水汽吸入軸承箱體造成油中進水；②給水泵密封處密封水泄漏，密封水與軸承座共處一個箱體，很容易進入給水泵軸承內，導致潤滑油油中帶水。
2.1給水泵汽輪機軸端泄漏影響分析
給水泵汽輪機油箱的排油煙風機裝于油箱上部，風量為7m3/min，當風機運行時，可以使油箱上部及軸承回油腔室形成一定的微負壓，防止軸承油氣外泄。但同時當汽輪機軸封處有蒸汽外漏時，外漏的蒸汽也很容易被吸入軸承腔室內，蒸汽凝結后的會有大量的水分，從而造成給水泵汽輪機油中帶水。
關于給水泵汽輪機軸封部位的漏汽，我們從2個方面進行觀察。首先，給水泵汽輪機由于是剛安裝完的新機，安裝過程中間隙數據均經過3級驗收，軸封間隙均在合格范圍內，同時檢查軸封供汽壓力正常；小機軸封汽是引入大機的軸封加熱器，且檢查軸封加熱器及軸加風機工作正常，我們認為小汽機軸封蒸汽系統工作正常。其次，我們用簡易測溫儀現場測量汽輪機軸封部位的溫度，該處溫度平均在60℃左右，且未發現有蒸汽泄漏跡象。
據現場對汽輪機軸封及軸封蒸汽的觀察、試驗、分析，我們排除了由于給水泵汽輪機軸封泄漏導致的潤滑油中帶水的原因。
2.2給水泵軸端密封水進入軸承箱影響分析
該型號汽動給水泵的密封系統為迷宮密封，主要原理是通過間隙控制泄漏的方式進行汽動給水泵的密封工作。汽泵密封水采用凝結水泵出口母管來水，壓力為4MPa，經調壓閥調壓后進入給水泵軸端進行密封。其回水除泄荷水外，分為2路：①經過密封水回水母管在啟停機過程中排地溝；②機組正常運行時通過U形管排入凝汽器。
給水泵軸端密封水進入軸承箱體，導致給水泵潤滑油中帶水的現象我們從2個方面來分析：
?。?）機組啟停機過程中，密封水運行狀態對油中進水的影響。機組啟停機過程中，由于密封水回水排地溝門為手動門，運行人員若疏忽未提前開啟，將導致機組真空下降后密封水無法自吸入凝汽器，從而密封水回水不暢，引起密封水流入給水泵軸承箱。
可門電廠2×600MW機組在調試、試運期間，我們通過跟蹤，發現汽動給水泵密封水系統在緊急停機情況下，多次出現密封水回水不暢現象，造成小機油箱中進水，嚴重影響到汽動給水泵和小機的正常安全運行。根據汽泵密封水的結構設計，在緊急停機時需要在較短的時間內打開密封水排地溝門，否則將導致大量密封水無法正常排泄，造成密封水進入軸承室，使潤滑油中大量帶水，破壞潤滑油的油質，影響汽泵的再次啟動和軸承、油動機等重要零部件的安全運行。
1#汽輪機熱態啟動過程中，汽輪機組因高壓缸排汽溫度達428℃而打閘停機。汽泵A、B跳閘。在運行人員打開密封水回水排地溝手動門時，小機油箱中已經有相當數量的密封水進入。此外還造成密封水從汽泵軸承座呼吸器中大量涌出，造成汽泵周圍及平臺滿水，并且溢至6.9m、0m地面。在此后的油質化驗中顯示：小機潤滑油水分嚴重超標。此后不得不對小機潤滑油進行濾油工作，嚴重影響到機組的重新啟動和并網、發電，使我廠的經濟效益受到了一定的影響。
此后在1#機組后續調試及2#機組整套啟動過程中，經常發現由于密封水排地溝門未及時打開而造成油箱中進水現象。特別是一次廠用電中斷后停機過程中，由于運行人員人手不夠，未打開電動給水泵密封水排地溝門，造成給水泵潤滑油箱大量進水，直至半乳化狀態，影響了機組的再次啟動，后因機組整套啟動工期節點的需要，我們將整油箱潤滑油進行了更換，從而造成了較大的經濟損失。
?。?）機組正常運行過程中，密封水運行狀態對油中進水的影響。汽動給水泵在軸封裝置上采用反螺旋密封結構，即利用略高于前置泵進口壓力的低溫凝結水進行反螺旋密封，其密封水大部分流到靠近泵內側的間隙處，并與泵內流出的高溫給水相混合后從密封卸荷水腔室返回前置泵進口，另一部分混合水沿螺旋齒頂間隙節流降壓后流出泵外，經多級U型水封槽回凝結器。由于采用反螺旋密封裝置，使得給水泵在運行中的安全可靠性大為提高，減少了因更換填料而頻繁起停泵帶來的損失，同時也減少了運行當中的跑冒滴漏。但在現場的應用當中，經常出現給水泵發生密封水回水不暢，回水大量外漏，同時凝結水大量進入軸承室內，引起油質乳化等現象，U型水封裝置無法實現正常的疏水作用。U型水封主要是利用U型管與凝汽器2容器間的壓力差進行逐級疏水，同時利用水封中的水柱對2容器間的空氣進行必要的封堵，使2容器的壓力不發生變化。在機組投產后正常運行過程中，如果密封水引入凝汽口器的U形管安裝、設計不合理，給水泵密封水回水裝置U型水封高度在現場的實際安裝值與設計狀態參數不相符，必將導致凝汽器真空無法將U形管中的密封水引入凝汽器，造成密封水回水不暢，致使凝結水的大量流失和密封水進入軸承室，引起油質乳化。
從化學專業提供的潤滑油跟蹤統計表中，我們不難看出，Ⅰ期工程4臺給水泵汽輪機油箱中的油在運行過程中均不定期地出現油中帶水的現象，雖經濾油后會有所好轉，但1~2周后又重復出現此缺陷，給汽輪發電機組的安全運行帶來嚴重隱患。經過向運行專業人員仔細了解給水泵密封水回水系統的操作過程，也證實了如果密封水回水切換至凝汽器，給水泵汽輪機很容易出現油中進水的現象。
3 汽動給水泵密封水回水不暢問題方案研究
根據汽泵密封水系統在運行過程中出現的各種問題，并結合汽泵密封水的構造和功能，我們從以下幾個方面對該問題產生的原因展開了認真的分析：
3.1運行操作方面的原因
經過對汽泵密封水系統的原理和功能進行仔細的研究分析后，我們了解到該迷宮式密封系統在汽泵正常運行時，密封水回水是通過回水母管、U型水封回收到凝汽器。同時汽泵的迷宮式密封裝置采用螺旋型構造，當汽泵運轉時，密封水會沿著螺旋槽向汽泵內部流動，從而起到密封給水泵軸端的效果。而當汽泵停運以后，汽泵內的鍋爐給水及密封水失去此動力，因此密封槽內部的水全部向外部流出，此時只依靠U型水封回凝汽器已不能滿足排水需要。因此，必須及時打開密封水至地溝的排放門進行緊急排泄，如至地溝門不能及時打開，就會造成大量的水沿軸向串至軸承座中，導致小機潤滑油系統中進水。
從現場實際的設計情況來看，汽泵給水泵的密封水至地溝截門位置距離集控室太遠，一旦出現汽泵緊急停運情況，運行人員缺少足夠的時間來打開密封水排地溝門（從集控室到排水閥門大約需要4～6min），因此不能保證密封水在緊急情況下的正常排泄，分析認為該因素是導致密封水回水不暢的主要客觀因素之一。
3.2多級水封的安裝、設計
從工作原理上來看，汽泵密封水多級水封的制造、安裝質量問題對密封水系統的正常運行也有直接關系。分析看來，我們認為主要有以下幾個方面的因素：
?。?）軸封的回水管、泄荷管、多級U形水封槽尺寸：按照上海電力修造總廠的圖紙要求，回水總管與旁路排地溝的管徑均為89mm，泄荷管管徑為57mm。U形水封槽底部應安裝在凝汽器坑內（一般都大于-3m）。如果采用3級水封槽，引出管至凝汽器汽側接口距U形水封槽的底部要控制在6～7m之間。
（2）密封水壓力調整：汽泵密封水進水通過調節閥進行調節，閥后壓力不宜過高，比汽泵前置泵的進口壓力大0.05MPa～0.1MPa即可。在回水母管上安裝的溫度表顯示溫度不能高于90℃（該溫度與密封水差壓＜0.015MPa同時產生時跳泵。
?。?）密封軸套與襯套間隙：安裝圖紙要求是0.40～0.48mm（一般取小值）；如果間隙過大，就會造成密封水作用失效，無法保證密封效果；而間隙過小，又會造成動靜部分的摩擦，導致泵芯損壞。
（4）泄荷水管道的隔離門誤關或閥芯脫落，都會造成泄荷水無法正?；氐角爸帽眠M口。從（圖1）我們可以看出，如果泄荷水不能正常回到汽前泵入口，那么汽泵密封水的泄荷水不可避免會增加到回U形水封的水量中去，造成密封水回水量大，導致回水不暢。
3.3密封水回水不暢的原因
（1）從調試跟蹤情況和機組運行經驗來看，汽泵密封水調節閥、泄荷水閥都處于正常運行狀態，操作過程得當，因此對密封水產生的影響非常小；密封水回水溫度一般在60℃左右，當密封水壓差Δp=0時，密封水回水溫度才為57.5℃，由此可以看出，閥門運行狀況及密封水溫度的影響可以排除。
（2）在汽泵實際運行過程中，通過對密封水壓力的監視發現，密封水壓差在0.85～0.95MPa之間，符合0.05～0.1MPa的設計要求，對密封水溫度的影響也可以忽略不計。
?。?）從汽泵的出廠記錄上來看，汽泵密封軸套與襯套的間隙為0.42mm，也在要求范圍之內，結合實際運行情況，由間隙產生的影響也可以排除。
（4）通過對現場設備的安裝跟蹤調查，多級水封的安裝制造均按照設計要求進行，管道尺寸符合規定要求當凝汽器壓力為0.003MPa（全真空）時，U形管回凝汽器出水高度為6m，h3=0.38m（h3為水封內水面與水槽底部相對高度），若出水高度再小下去，則U形水封就可能遭到破壞，凝汽器真空將下降。當凝汽器壓力為0.016MPa時，U形管回凝汽器回水高度為7m，h3=2.06m，若U型管底部布置得不夠低，例如在0m，電泵也在0m，那么泵軸處將滿水，使大量水進入軸承中。
在實際安裝過程中，經過實地測量發現：密封水回水至凝汽器管道高度與設計值有一定的偏差，實際高度比設計值約高出1m，因為設計值對密封水能否正?；厥掌鸬街玛P重要的作用，對于由此產生的影響我們認為是問題產生的主要因素，通過與廠家技術人員的協商和討論，雙方取得了一致的意見。
4 汽動給水泵密封水回水不暢問題處理
在進行技術論證的同時，我們對同類型設備的使用效果也進行了大量的調查研究，根據分析的主要原因，提出改造方案并進行了實施。改造分2個步驟進行。
步驟1：將汽動給水泵密封水回水至地溝手動閥門改為電動控制閥門，開關信號來自DCS系統。凝汽器真空降低至停機報警值時，給水泵軸封密封水切換至地溝且把密封水回收至大氣式疏水擴容器。
步驟2：根據給水泵密封水回水至凝汽器管道高度與設計值有一定的偏差，實際高度比設計值約高出1m的現狀，我們在機組停機檢修中，對1#、2#機給水泵密封水回水至凝汽器的接口下降了1m，以利于密封水回水在凝汽器真空的作用下順利回流至凝汽器。
5 處理后給水泵汽輪機運行油質狀況
2007年4月22日，密封水系統改造工作結束，經過三級驗收和質量監督驗收一次合格。在1#機組小修結束后開機前后過程中，我們加強了對密封水改造效果的跟蹤，在A、B小機沖轉以及1#機組帶負荷過程中，我們對汽泵密封水系統進行了全面的檢查，發現改造后密封水在機組正常運行過程中能夠保持良好的運行工況，密封水完全能夠起到密封作用，回水可正?；氐侥鳌４送?，1#機組發電機跳閘，汽輪機、鍋爐聯跳，我們隨即對緊急情況下汽泵密封水的回水情況進行了檢查，結果發現密封水回地溝門能及時打開，密封水回水暢通無阻。經油質跟蹤檢查，跟蹤2個月期間沒有出現密封水因為回水不暢而造成小機潤滑油進水的現象。
6 進一步改造建議
給水泵密封水改造成功后，經過專業人員的精心整理及經驗總結，為確保密封水回水通暢，防患于未然，普遍認為，對于軸端采用迷宮型式密封的給水泵，加裝專門的密封水箱回收給水泵密封水回水，是解決因給水泵密封水回水不暢造成潤滑油中進水的重要手段。我們同時準備在2008年1#機大修期間進行相應的技改。
密封水箱主要是大氣式水箱，主要接收給水泵密封水回水，節省凝結水的用量。密封水箱工作原理主要是采用浮球閥門式低位水箱，由于浮球閥門的關閉及凝汽器真空的作用，將低位水箱的水吸入凝汽器中，利用浮球閥門的打開與關閉來保證凝汽器的真空不被破壞，水箱的工作原理就是利用大氣壓與凝汽器內壓力的壓差來進行工作的。首先把低位水箱安放在凝汽器坑內靠近凝汽器附近即可，把低位水箱的出水口管子（57mm）接到高出凝汽器Z高水位1m左右的位置，利用凝汽器的真空，可以將水泵的重力回水吸入凝汽器中。
經過仔細研究、討論，增加密封水回收水箱方案如下。
?。?）安裝密封水箱。我們經過研究確定了水箱和進水管、回水管的具體位置，將水箱位置定在凝汽器坑西側地面（見圖2）。
（2）管道、閥門連接。密封水箱入口管連接到原密封水水封入口管道（0m位置），水箱出口管連接到原密封水水封至凝汽器管道（0m位置）上。水箱入口前增加一截止閥（型號：J41H-25DN100），位置在零m密封水回水管處。汽泵密封水回水至水封壓力應為微正壓，我們在汽泵密封水回水封前管道上安裝了負壓表，調節水封注水門來消除汽泵軸封系統漏真空。將原U形水封后真空門關閉，作為緊急情況的備用保留。
7 結論
給水泵密封回水系統改進后已經受了各種工況的考驗，證明改造是成功的，基本解決了給水泵汽輪機油站油中帶水的現象，解決了給水泵密封回水一直不能回收的問題。4臺汽動給水泵經改造若按每臺泵設計回水量20m3/h、年運行300d計算，每年可回收除鹽水約576000m3，對于可門電廠作為淡水水源極其缺乏（生產用水從距電廠29km以外水庫引水）的沿海地區，經濟效益和社會效益十分可觀。更重要的是小機潤滑油油質得到保證，減少現場濾油的次數，現場文明生產和設備安全運行系數都得到很大的提高。
針對Ⅰ期工程給水泵密封水回水不暢的現象，在緊接進行的Ⅱ期工程建設中，可門電廠吸取Ⅰ期工程經驗，采用了成熟可靠的機械密封技術，徹底解決了給水泵密封水泄漏及回水不暢帶來的問題，提高了機組運行的安全可靠性，為接管好、運營好600MW機組奠定更好的基礎。
給水泵密封回水系統改進后已經受了各種工況的考驗，證明改造是成功的，基本解決了給水泵汽輪機油站油中帶水的現象，解決了給水泵密封回水一直不能回收的問題。4臺汽動給水泵經改造若按每臺泵設計回水量20m3/h、年運行300d計算，每年可回收除鹽水約576000m3，對于可門電廠作為淡水水源極其缺乏（生產用水從距電廠29km以外水庫引水）的沿海地區，經濟效益和社會效益十分可觀。更重要的是小機潤滑油油質得到保證，減少現場濾油的次數，現場文明生產和設備安全運行系數都得到很大的提高。
針對Ⅰ期工程給水泵密封水回水不暢的現象，在緊接進行的Ⅱ期工程建設中，可門電廠吸取Ⅰ期工程經驗，采用了成熟可靠的機械密封技術，徹底解決了給水泵密封水泄漏及回水不暢帶來的問題，提高了機組運行的安全可靠性，為接管好、運營好600MW機組奠定更好的基礎。
（來源：能源與環境）