新型汽封應用的經濟性和時效性

程貴兵，李明，徐曙，蔣北華

(湖南省電力公司科學研究院，長沙市，410007)

0 引言

近幾年來，湖南省內諸多汽輪機組圍繞揭缸提效開展了大量技改工作，其中最主要的工作是汽封改造。從2008年開始，連續3年每年均有10臺左右的汽輪機進行汽封改造，新型汽封(如布萊登、蜂窩、刷式、接觸式等)在汽輪機通流上得到應用，不同形式汽封改造后的效果和已進行新型汽封改造的機組的運行狀況，值得分析和總結。通過收集各機組的改造信息、機組改造前后的熱力性能評估試驗、大修后首次開機狀況等，全面地分析、總結新型汽封的改造成果，以進一步優化汽封間隙調整和更好地保持改造效果，達到將汽封技術改造效果發揮到最佳的目的。

1 各廠汽封改造基本方案

各廠揭缸檢修思路基本一致，大體思路是:檢查各通流部件，處理通流部件的異常狀況，如清理通流部件積鹽、積垢等;對傳統汽封進行改造;對已完成汽封改造的機組，檢查新型汽封運行1～2年后的狀況，進一步優化汽封間隙。在汽封的類型方面，各廠不盡相同，本文選用有代表性的4臺機組的改造方案進行介紹，具體見表1～4。

2 揭缸檢修過程中通流部分存在的問題及解決方案

2.1 解體過程中汽封狀況

(1)無論是新型布萊登、蜂窩汽封，還是傳統的梳齒汽封，基本沒有發生大的碰摩現象，但有一些個別問題，如1臺機組中壓末級圍帶因運行中葉片部分甩出，造成葉頂圍帶與葉頂蜂窩汽封相摩擦，致使出現葉頂圍帶摩穿現象，但這與汽封結構無關。

表1 A電廠3號機組改造方案Tab.1 Renovation of unit 3 for plant A

表2 B電廠2號機組改造方案Tab.2 Renovation of unit 2 for plant B

表3 C電廠2號機組改造方案Tab.3 Renovation of unit 2 for plant C

表4 D電廠1號機組改造方案Tab.4 Renovation of unit 1 for plant D

(2)經過改造的蜂窩、布萊登汽封經過1～2年運行，均未發現異常狀況，汽封總體狀況良好。有少量蜂窩汽封蜂窩眼里沾有異物，僅有1臺機組布萊登汽封出現一級彈簧斷裂現象。

2.2 存在的主要問題

(1)葉片、靜葉上積鹽和結垢嚴重。從大修后轉子外觀檢查看，葉片普遍存在積鹽和結垢現象，部分轉子低壓末級葉片有汽蝕現象，對于配置直流鍋爐機組，積鹽、積垢、汽蝕現象均較汽包爐嚴重。

(2)汽缸變形。幾臺機組出現了汽缸變形，扣空缸時中分面間隙超標，情況嚴重的如B電廠2號機組高中壓內缸，內缸變形量大，現場無法處理，只得返回制造廠處理。

3 揭缸檢修后首次開機機組振動狀況及分析

檢修過程中，各廠均按照廠家標準下限值進行了調整，針對各廠總體調小汽封間隙以及大修現場發現的通流部分具體問題，各廠制定了相應開機振動控制方案。一方面，既要確保開機順利，另一方面，又要保證不發生大的振動造成對汽封的破壞。機組進行新型汽封改造引起開機過程中的振動問題，國內相關文獻論述參見文獻［1-4］。從湖南省2010年改造后開機統計數據看，改造后開機過程中大部分機組(10臺機組中有8臺)出現了不同程度的碰摩問題。其中C電廠2號機組碰摩問題尤為突出，經過多次反復開機，解決了低壓脹差支座軸向碰摩、4瓦油檔碰摩、低壓刷式汽封碰摩等問題后，機組振動才趨于正常。從機組大修和開機過程來看，以下幾方面需要引起足夠重視:

(1)機組的汽封間隙一定要仔細調整，一般情況下按照制造廠家的下限值調整間隙從安全方面考慮是有保障的。對于其他的動靜間隙，如油檔、探頭等容易忽視的通流部件的間隙也需要引起足夠重視。

(2)改造后首次開機一定要采取逐步提升轉速，分階段穩定的措施，將摩擦振動控制在一定的范圍內，既保證轉子能磨掉汽封與其輕微接觸的部分，又保證避免因急于求成導致嚴重摩擦損害汽封。

(3)高中壓轉子摩擦振動容易發生在機組啟停、空負荷階段和布萊登汽封閉合階段，低壓轉子摩擦振動容易發生在帶負荷階段。在啟動過程中，當摩擦振動處于快速增長或超過了開機方案制定的上限值時，應果斷采取打閘停機措施，投入盤車運行。連續盤車一段時間，以消除摩擦引起的轉軸臨時熱彎曲，不得采取降轉速暖機等措施，避免摩擦振動由早期過渡到中晚期，導致摩擦振動發散。

(4)要慎重使用接觸式、刷式汽封。開機實例證明，這類汽封耐磨性好，消除摩擦振動需要更長的時間。

4 揭缸檢修效果評價

評價機組改造前后熱經濟性一般應通過改造前后熱力性能對比試驗，機組改造前后試驗結果見表5。

表5 揭缸檢修前后熱耗對比Tab.5 Comparison of heat rate before and after transformation

機組改造前后試驗依據GB/T 8117.2—2008《汽輪機熱力性能驗收試驗規程》進行，主流量以進入除氧器的凝結水流量為基準，采用標準孔板測量，在機組檢修中將孔板拆下進行檢測，對其他溫度、壓力測點也進行了校核。如果現場具備條件，最好改造前后在凝結水主流量管道上安裝高精度流量長頸噴嘴，以保證試驗的準確性。

總體來說，汽封改造后機組熱耗率明顯下降，運行經濟性明顯改善，機組供電煤耗降低了6～8 g/(kW·h)，汽封改造取得了很好的效果，效果與文獻［3-4］基本吻合。

5 結論

(1)機組經過汽封改造后熱耗率明顯下降，運行經濟性明顯改善。一般可降低機組熱耗150～200 kJ/(kW·h)，降低供電煤耗6～8 g/(kW·h)，在投入不大的情況下取得的效益是可觀的。近2年湖南省的供電煤耗指標大幅度改善，與各廠大力推廣汽輪機汽封改造工作密不可分。

(2)汽封改造后大修開機發生摩擦振動是正常現象，需要認真對待摩擦振動問題。由于汽封間隙調至下限，改造后首次開機多數機組發生了摩擦振動問題，要制定合理的方案和措施來消除摩擦振動，保證機組安全啟動。

(3)經過改造的汽封，從安全運行角度講是有保障的。從各廠大修檢查情況看，已完成汽封改造的機組經過1～2年運行后，汽封基本未發生異常情況。

(4)需要加強水質控制，對配置直流鍋爐的水質控制要求更加嚴格。從2010年機組揭缸檢查情況看，動葉、隔板等部套，各機組均不同程度出現了葉片積鹽、結垢、銹蝕等問題。要避免這些問題，關鍵是對水質控制要嚴格，對于直流鍋爐的水質尤其要引起足夠重視。

(5)機組運行中需要加強汽溫控制，防止汽缸冷熱變化過大引起的缸變形。從多臺機組發生解體發現汽缸變形情況看，造成汽缸變形原因很多，在運行中需要嚴格控制主再熱汽溫。汽缸變形會帶來中分面漏汽和改變通流原有的動靜間隙，給機組安全和經濟運行帶來極大的影響。

［1］王家勝，鄧彤天，冉景川.某300 MW汽輪機組汽封改造后啟動振動故障的排除［J］.熱力透平，2010，39(2):134-137.

［2］王雙同，王晉權.一臺300 MW汽輪發電機組汽封改造后振動故障診斷及處理［J］.江蘇電機工程，2009(3):15-17.

［3］王勇，于德超.600 MW 機組汽輪機汽封改造及經濟性對比［J］.華電技術，2010，32(5):60-62.

［4］沈發榮，周留坤，王俊，等.新型汽封在國產機組的應用及經濟性分析［J］.南方電網技術，2009，3(11):184-186.