汽輪機(jī)汽封改造技術(shù)分析

楊承春

【摘 要】對于火電廠來說，其設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的好壞，主要取決于循環(huán)熱效率的高低，因?yàn)檠h(huán)熱效率是評(píng)價(jià)熱功轉(zhuǎn)換效果的主要指標(biāo)，它從數(shù)量上表示了熱能在循環(huán)中被利用的程度，而循環(huán)熱效率的高低又主要由熱耗的高低來決定。所以，降低發(fā)電熱耗就成為火力發(fā)電廠提高經(jīng)濟(jì)效益的最直接的措施。從節(jié)約有限資源和環(huán)境保護(hù)的角度，“節(jié)能減排”不僅是提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且是整個(gè)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的要求，因此，電廠大修把降低熱耗率作為重點(diǎn)工作，保證電廠在實(shí)際運(yùn)行中能得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；汽封；熱耗率；節(jié)能降耗

1.各種類型汽封的工作原理簡介

1.1傳統(tǒng)汽封

目前被廣泛應(yīng)用于汽輪機(jī)的傳統(tǒng)汽封主要為迷宮式汽封。迷宮式汽封有樅樹型汽封和梳齒式汽封。其中梳齒式汽封因其汽封成本低、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠且易于安裝而被廣泛應(yīng)用。梳齒式迷宮汽封的密封機(jī)理是在汽封環(huán)的內(nèi)圓及汽封套筒的梳齒及凹凸肩，組成微小的汽封間隙及蒸汽膨脹室，以阻止蒸汽的泄漏。

傳統(tǒng)梳齒式迷宮汽封間隙在無碰摩情況下運(yùn)行中就始終保持不變。安裝時(shí)如果汽封間隙過大，將引起蒸汽的泄漏增加，導(dǎo)致汽輪機(jī)組熱效率的降低；如果汽封間隙小，機(jī)組啟、停過程過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子容易發(fā)生較大振動(dòng)，導(dǎo)致汽封齒與轉(zhuǎn)子發(fā)生擦碰，造成汽封齒磨損，增大汽封間隙進(jìn)而增大熱耗。擦碰嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使汽封齒變形、變脆甚至破裂。

1.2蜂窩汽封

蜂窩汽封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，將傳統(tǒng)汽封低齒車削，由蜂窩狀汽封取代，蜂窩是由六邊形孔連片組成，六邊形單邊尺寸為2～3mm。蜂窩汽封由于具有較寬的密封帶，改變了傳統(tǒng)直形汽封低齒齒數(shù)由于受結(jié)構(gòu)限制，只能布置很少（一般1～2齒）的缺點(diǎn)，仍保留汽封高齒。相當(dāng)于增加了汽封齒數(shù)量，加大了汽流阻力，提高了密封效果。蜂窩汽封退讓仍采用傳統(tǒng)汽封的背部板彈簧結(jié)構(gòu)，所以安裝間隙一般取傳統(tǒng)汽封徑向間隙設(shè)計(jì)值的上限。與現(xiàn)傳統(tǒng)高、低齒結(jié)構(gòu)汽封相比，由于齒數(shù)量相對增加很多，從而密封效果大大提高，汽封由于仍采用原傳統(tǒng)汽封退讓結(jié)構(gòu)，在啟動(dòng)過程中可能會(huì)產(chǎn)生碰磨，但由于蜂窩材質(zhì)較軟，不會(huì)產(chǎn)生大的影響。

1.3布萊登汽封

布萊登汽封可以使汽封間隙調(diào)到更小的0.35～0.45mm，運(yùn)行中又可以避免轉(zhuǎn)子過臨界時(shí)振動(dòng)過大而與汽封的擦碰。布萊登汽封取消了傳統(tǒng)汽封背部的板彈簧，取而代之的是在每圈汽封弧段端面處加裝了四只螺旋彈簧。自由狀態(tài)時(shí)，在彈簧力作用下，汽封弧塊是處于張開狀態(tài)而遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子；機(jī)組啟機(jī)時(shí)，隨著蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封弧塊背部的蒸汽壓力逐漸增大，當(dāng)這一壓力足以克服彈簧應(yīng)力、摩擦阻力等時(shí)，汽封弧塊開始逐漸關(guān)閉，直至處于工作狀態(tài)，并始終保持與轉(zhuǎn)子的最小間隙運(yùn)行；停機(jī)時(shí)，隨著蒸汽流量的減小，在彈簧應(yīng)力作用下，推動(dòng)汽封弧塊遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子。使汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙達(dá)到最大值。

1.4接觸式汽封

接觸式汽封可以使汽封間隙調(diào)整到零，即汽封齒可以和轉(zhuǎn)子大軸直接接觸。這種汽封是在傳統(tǒng)梳齒式汽封塊中間開槽，加裝一道可以與轉(zhuǎn)子直接接觸的汽封齒。這種汽封齒材料為復(fù)合塑料，具有自潤滑特性，可以耐溫700℃，具有耐磨性。設(shè)計(jì)安裝時(shí)具有自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)軸偏擺及晃動(dòng)性能，徑向后退量2.5mm，徑向前進(jìn)量0.5mm，具有很高靈敏度。同時(shí)具有精確限位裝置，能使汽封齒始終與轉(zhuǎn)軸零間隙運(yùn)行。這種新型汽封開始主要應(yīng)用在汽輪機(jī)排汽缸軸端汽封上。

1.5 DAS汽封

此種汽封為東方汽輪機(jī)廠自主研制的先進(jìn)性汽封（DAS為縮寫）也叫“大齒汽封”，其結(jié)構(gòu)形式與梳齒類似，但汽封塊兩側(cè)的高齒部分齒寬加厚，它與軸的徑向間隙略小于其它齒，并采用鐵素體類材料將其嵌入汽封塊中，與轉(zhuǎn)子摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量小，不易彎軸。開機(jī)過臨界時(shí)如產(chǎn)生碰磨就會(huì)先與大齒磨，由于它厚不易磨掉故不會(huì)磨到其它的齒，保證正常運(yùn)行時(shí)的汽封間隙。

2.各種類型汽封的優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.更換汽封的選擇

汽封的特性和密封效果主要取決于三個(gè)因素，從當(dāng)前實(shí)際使用中存在的問題分析，以影響效果的大、小為序，首先是汽封安裝結(jié)構(gòu)型式；其次是改造位置和數(shù)量；再次是密封的徑向間隙大小。從試驗(yàn)結(jié)果表明：無論是哪一種新型汽封，均能達(dá)到較好的效果，但應(yīng)根據(jù)各自的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和實(shí)際狀況，因地制宜的使用。關(guān)鍵是汽封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝與質(zhì)量和安裝技術(shù)水平，否則無法達(dá)到應(yīng)有的效果。依據(jù)各缸內(nèi)效率的高、低，判斷與決策對汽封是否修復(fù)或更換和效果，不夠科學(xué)和全面。評(píng)估汽封的效果應(yīng)根據(jù)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，改進(jìn)前、后選用相同部位測點(diǎn)和試驗(yàn)條件，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析判斷。

4.汽輪機(jī)汽封節(jié)能改造

針對本機(jī)組熱耗偏高，通過檢查和分析及幾個(gè)同類型電廠調(diào)查結(jié)果認(rèn)為影響因素是汽輪機(jī)汽封間隙大，動(dòng)靜葉片結(jié)垢縮小通流面積，系統(tǒng)閥門內(nèi)漏增加漏汽損失等綜合機(jī)組修前試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析， 汽缸效率較投產(chǎn)初期有明顯下降以及過橋汽封漏汽較大，因此判（下轉(zhuǎn)第165頁）（上接第20頁）斷導(dǎo)致機(jī)組熱耗上升的主要原因是汽封磨損造成通流間隙增大。

本機(jī)組汽封改造采用了DAS汽封，改造后機(jī)組熱耗有了明細(xì)下降，汽機(jī)性能試驗(yàn)報(bào)告主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比改造前降低了117KJ/（KW·h）。通過這次改造也證明了DSA汽封在東汽60OMW超臨界機(jī)組上應(yīng)用是可行和成功的，常規(guī)汽封在一個(gè)大修期內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生一定磨損， 從而引起漏汽量的增加；而DAS汽封則將能夠在一個(gè)大修期內(nèi)完全保證汽封間隙始終為設(shè)計(jì)值， 從而保證漏汽量始終為設(shè)計(jì)值，改造后不但提高了機(jī)組的安全性， 更重要的是提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性， 使機(jī)組的發(fā)電煤耗有了較大程度的降低， 為電廠帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)性， 節(jié)能減排效果明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]魏琳健，李春清.汽輪機(jī)密封技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J].熱能動(dòng)力工程，2005，20（5）：455-459.