暖机蒸汽系统

暖机蒸汽系统是供汽轮机起动前暖机用的蒸汽管路及附件的总称。

中文名称

暖机蒸汽系统

英文名称

engine warming steam system

定　　义

供汽轮机起动前暖机用的蒸汽管路及附件的总称。

应用学科

船舶工程（一级学科），船舶机械（二级学科）

S109FA机组联合循环蒸汽系统采用三压、再热系统。余热锅炉中产生的蒸汽有三种压力，即高压(HP)蒸汽、再热(RH)蒸汽和低压(LP)蒸汽，它们相应地进入汽轮机(ST)的高、中、低压缸做功。

主蒸汽系统的范围，从余热锅炉蒸汽出口开始至汽轮机高、中、低压进汽点，并从汽轮机(高压缸排汽)开始至余热锅炉再热器止。本节主要介绍高压蒸汽系统、再热蒸汽系统与低压蒸汽系统。

主蒸汽系统的作用是将余热锅炉产生的蒸汽送人汽轮机做功，同时保证机组的安全启停。

(1)高压蒸汽系统

高压蒸汽系统将来自余热锅炉高压过热器出口的高温高压蒸汽输送到汽轮机高压缸进口，通过高压主汽阀和高压调节阀组合阀(简称高压主汽联合阀)进入高压缸做功。

(2)再热蒸汽系统

再热蒸汽系统又分冷再热蒸汽系统和热再热蒸汽系统。冷再热蒸汽系统将高压缸排汽输送到余热锅炉再热器人口，并与中压过热蒸汽汇合；热再热(HRH)蒸汽系统将来自余热锅炉再热器出口的再热蒸汽输送到汽轮机中压缸入口，通过两组中压主汽阀和中压调节阀(简称中压蒸汽联合阀)进人中压缸做功。

(3)低压蒸汽系统

低压蒸汽系统将来自余热锅炉低压过热器出口的蒸汽输送到汽轮机低压缸入口，通过低压主汽阀和低压调节阀在连通管内与中压排汽混合，进入低压缸做功，乏汽最终排入冷凝器。

轴封蒸汽系统1．用外来汽源供汽的轴封蒸汽系统

如图1（1-高中压缸均压箱；2-低压缸均压箱；3-轴封加热器）所示，300MW机组上采用的用外来汽源供汽的汽轮机轴封蒸汽系统，该轴封蒸汽系统由减温器、均压箱、轴封冷却器(即凝结水系统中的轴封加热器)、压力调节装置及其连接管道组成。

轴封汽源从辅助蒸汽联箱接出。对汽轮机低压缸的轴封供汽，由于要求的供汽温度较低，因此在其供汽管道上安装一台喷水减温器，减温水来自于凝结水升压泵出口，通过温度调节装置自动保持减温器出口气温为160～170℃，减温器前、后隔离阀和旁路阀便于减温水系统检修。通过调节减温器旁路阀的开度，来实现向高、中压缸轴封提供温度合适的密封蒸汽，正常运行中，汽轮机高、中压汽缸的轴封供汽温度为345～350℃。

汽轮机高、中压汽缸合并使用一个均压箱，低压缸用另一个均压箱。为保持轴封供汽压力的稳定，通过轴封压力气动调节阀，控制轴封均压箱汽压保持在0.127～0.147MPa，再利用各供汽管道上进汽阀的微量调节，使供汽腔室的汽压在各种工况下始终稳定在0.1009～0.127MPa范围内。轴封蒸汽抽出腔室的汽压，通过轴封冷却器中凝结水的冷凝作用及其抽真空装置，使其保持在0．095MPa左右的微负压状态下，以达到轴封和阀杆漏汽不向外泄漏，回收工质和热量的目的。

各级抽汽管道上止回阀的阀杆均要设置汽阀，这是因为各级抽汽管道内所处的压力不同，当止回阀内是正压时，沿阀杆将向外漏汽；当处于负压时，大气就会通过阀杆漏人阀体内。在每个抽汽止回阀上均设有两道汽封接口。第二道与汽封供汽母管相连接，第一道接至汽封漏汽母管。当止回阀内部的蒸汽压力大于汽封供汽母管压力时，由汽封供汽母管供密封蒸汽，以防止空气沿阀杆漏人阀体内。另外，轴封蒸汽系统还设有完善的疏水系统，以防轴封蒸汽将水带入汽轮机。

轴封蒸汽系统2．自密封供汽式轴封蒸汽系统

典型的自密封供汽轴封蒸汽系统如图2所示。自密封轴封蒸汽系统是指在机组正常运行时，高、中压缸轴封与低压缸轴封通过母管连接起来，高、中压缸轴端汽封的漏汽经喷水减温后，作为低压轴端汽封供汽，可实现两者之间的自身平衡蒸汽密封。多余漏汽经溢流站溢流至低压加热器或凝汽器。

在汽封母管上设置三个汽源管道：主蒸汽、辅助蒸汽、冷再热蒸汽。在机组启动初期，由辅助蒸汽向轴封供汽。当主蒸汽参数满足轴封供汽要求时，由主蒸汽向轴封供汽。当机组负荷在(10%～20%)MCR时，由冷再热蒸汽供汽。各汽源的供汽压力由设在各汽源管道导航的气动调节阀控制。随着机组负荷的增加，当负荷大于(25%～30%)MCR时，高、中压缸的内缸漏汽压力满足低压缸汽封用汽要求时，由高、中压缸的内缸漏汽向低压缸供汽。供汽温度由减温器控制，供汽压力由溢流站控制，它将多余的蒸汽通过气动调节阀排人凝汽器，以保持低压缸供汽压力温度。这时的各供汽汽源则处于热备用状态，以便随时启用。这种轴封蒸汽系统，在机组启动或停机时由外来汽源供汽，在机组正常运行时，实现自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，运行经济、安全可靠、被普遍应用于引进型300、600MW机组上。

轴封蒸汽系统3．小汽轮机的轴封蒸汽系统

小汽轮机轴端汽封的供汽和漏汽管道、主汽阀和调节汽阀的阀杆漏汽管道以及蒸汽过滤器等组成了小汽轮机的轴封蒸汽系统，如图3所示。

小汽轮机前轴封共分为四段，从汽缸向轴端依次设有内漏汽腔室、供汽腔室、外漏汽腔室。后轴端汽封共分为三段，依次设有汽封腔室和漏汽腔室。前轴封内汽封第一段漏汽引到小汽轮机第五压力级继续做功，前后轴封外漏汽进入主汽轮机轴封冷却器。

小汽轮机轴封供汽来自主汽轮机低压缸汽封供汽母管，供汽压力一般在0.03MPa表压，供汽温度应与汽轮机转子温度相匹配，否则易在转子表面引起高的热应力而影响转子寿命，温差太大，甚至会产生轴端变形，损坏汽轮机转子，因此供汽温度要求限制在177℃以下。当引自主汽轮机汽封供汽系统的蒸汽压力和温度偏高时，轴封蒸汽系统还备有均压箱或压力调节阀、喷水减温器及一套温度控制设备。

高压主汽阀和调节汽阀阀杆漏汽均分高、低压两段漏汽。其高压段漏汽接至小汽轮机低压进汽电动截止阀前，(有的小汽轮机该段漏汽接至除氧器)，其低压段漏汽接至主汽轮机轴封冷却器。低压主汽阀和调节汽阀的阀杆漏汽进入主汽轮机轴封冷却器。

主蒸汽系统包含高压主蒸汽系统、中压(再热)主蒸汽系统和低压主蒸汽系统三个部分。其中，中压主蒸汽系统又分为两部分，高压缸排汽至锅炉再热器入口部分称为冷再热蒸汽系统；锅炉再热器出口至中压缸部分称为热再热蒸汽系统。

主蒸汽系统采用单元制的连接方式，结构简单、阀门少、阻力小，有利于整套机组的自动化控制与减少管道损失。

(1)高压主蒸汽系统

高压过热蒸汽由余热锅炉的高压过热器联箱出口引出，经过高压主汽联合阀进入汽轮机高压汽缸喷嘴室，去高压汽缸膨胀做功。主汽联合阀MSCV由主蒸汽截止阀SV和主蒸汽控制阀CV串联而成，在主汽联合阀前有一条高压蒸汽的旁路管道，在必要时将多余的高压蒸汽。

(2)中压主蒸汽系统

中压主蒸汽系统依据再热器的前后划分，可分为冷再热蒸汽系统和热再热蒸汽系统两部分。冷再热蒸汽系统为：蒸汽轮机的高压缸排汽经冷再热蒸汽管道回到余热锅炉，在进入再热器之前与余热锅炉中压过热器出来的蒸汽混合，进入再热器。

热再热蒸汽系统为：从余热锅炉的再热器联箱出口的再热蒸汽，直接接至蒸汽轮机中压缸的中压主汽阀和中压调节阀，进入汽轮机中压部分做功。

来自余热锅炉再热器的中压再热蒸汽，经过两只并联的再热蒸汽联合阀进入蒸汽轮机中压汽缸喷嘴室，去中压汽缸膨胀做功。再热蒸汽联合阀CRV由再热蒸汽控制阀IV和再热蒸汽截止阀RSV串联而成。

来自余热锅炉过热器的中压过热蒸汽和高压汽缸排出的蒸汽汇合后进人余热锅炉再热器。在汇合前，来自余热锅炉过热器的中压过热蒸汽经气动调压阀调压，所以机组运行时调压阀执行压力控制，完成中压过热蒸汽与高压汽缸排汽的并汽任务。在调压阀前有一条中压蒸汽的旁路管道，在必要时将多余的中压蒸汽经减温、减压后排向凝汽器。

(3)低压蒸汽系统

来自余热锅炉的低压过热蒸汽，经过低压蒸汽进汽截止阀ASV和低压蒸汽进汽控制阀ACV，将低压过热蒸汽汇流到汽轮机中压汽缸和低压汽缸之间的联通管内，去低压汽缸膨胀做功。低压蒸汽进汽截止阀ASV和低压蒸汽进汽控制阀ACV都是带液压执行机构的蝶阀。它们之前有一条低压蒸汽的旁路管道，在必要时将多余的低压蒸汽经减温、减压后排向凝汽器。