汽輪機(jī)軸端汽封改造技術(shù)分析

韓廣祥

(冀東水泥豐潤有限責(zé)任公司,河北 唐山 064000)

汽輪機(jī)軸端汽封改造技術(shù)分析

韓廣祥

(冀東水泥豐潤有限責(zé)任公司,河北 唐山 064000)

汽輪機(jī)軸端密封技術(shù)均為梳齒式結(jié)構(gòu)，且后軸封處軸頸為光軸，汽封漏汽量大。蜂窩式汽封能有效抑制汽流在密封腔中周向流動，在高壓差、小間隙密封時，仍能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，從而降低泄漏損失，提高了機(jī)組效率。

蜂窩式汽封；間隙小；降低泄漏；提高效率

0 引 言

蜂窩式密封在最小的材料質(zhì)量下仍能保證密封具有最大的強(qiáng)度；允許在高壓降下應(yīng)用而且不增加密封的尺寸；簡化了汽輪機(jī)組安裝和修理中的裝配工作，比梳齒密封具有更好的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性。蜂窩狀密封要比梳齒式密封減少蒸汽泄漏量，節(jié)能效果顯著，安全經(jīng)濟(jì)。采用蜂窩式汽封能很好的抑制汽流在密封腔中周向流動，在高壓差、小間隙密封時，也能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，從而大大降低泄漏損失，提高機(jī)組效率。

1 冀東水泥豐潤有限責(zé)任公司汽輪機(jī)軸端密封現(xiàn)狀分析

冀東水泥豐潤有限責(zé)任公司汽輪機(jī)軸端密封技術(shù)均為梳齒式結(jié)構(gòu)，且后軸封處軸頸為光軸，汽封漏汽量大，從而造成前軸承箱進(jìn)水嚴(yán)重優(yōu)質(zhì)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，后汽封封閉不嚴(yán)真空偏低，均壓箱在機(jī)組運(yùn)行中需長期供給新蒸汽閥門開度達(dá)到70%造成很大的能源浪費(fèi)。這與現(xiàn)有的梳齒汽封密封機(jī)理有著直接的關(guān)系，它是通過多級節(jié)流膨脹產(chǎn)生的阻尼達(dá)到減少工質(zhì)泄漏的目的。它的缺點(diǎn)是：梳齒容易磨損，間隙度大，泄漏量增加，降低了機(jī)組效率；同時齒片容易傷及軸表面，容易導(dǎo)致軸彎曲而釀成設(shè)備損壞事故，既不安全又不經(jīng)濟(jì)。

為了徹底改變機(jī)組的這種運(yùn)行狀況，經(jīng)過反復(fù)論證并到軸端汽封應(yīng)用較好的電廠進(jìn)行實(shí)地考察，最終決定對現(xiàn)有汽輪機(jī)軸封采取蜂窩及觸及式蜂窩汽封相結(jié)合的改造方案。

2 蜂窩及觸及式蜂窩汽封改造方案分析及實(shí)施

2.1蜂窩汽封結(jié)構(gòu)

WZFW-蜂窩式汽封是由0.05～0.10 mm厚的哈斯特鎳基耐高溫合金防銹金屬薄板(Hastelloy-x)制成像蜜蜂巢一樣的正六邊形孔狀結(jié)構(gòu)。采用真空釬焊技術(shù)將蜂窩孔帶焊接在汽封環(huán)母體上而形成FW-蜂窩式密封。蜂窩汽封主要用蜂窩帶、汽封體經(jīng)特殊加工工藝組成一體。蜂窩汽封帶由六邊形小蜂窩孔組成，其中六邊形蜂窩孔的對邊距離為0.8～6 mm，蜂窩深度為1.6～6 mm。 蜂窩密封產(chǎn)生的主阻尼和剛度很大，穩(wěn)定性更好。梳齒式汽封的密封效果很不理想，一般是由于過量間隙造成的，采用蜂窩式汽封能有效的抑制汽流在密封腔中周向流動，在高壓差、小間隙密封時，仍能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，從而降低蒸汽泄漏損失，提高機(jī)組效率。蜂窩式密封在結(jié)構(gòu)上是由厚為0.05～0.10 mm的海斯特(Hasttelloy-X)高溫合金制成正六邊形的蜂窩狀，以取代梳齒式密封的梳齒，具有耐磨損、不傷軸、壽命長、密封效果好等優(yōu)點(diǎn)。其密封機(jī)理是這種蜂窩狀結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流和屏障，從而形成很大的阻尼而達(dá)到阻止工質(zhì)泄漏的密封效果。蜂窩式密封在最小的材料質(zhì)量下能保證密封具有最大的強(qiáng)度；允許在高壓降下應(yīng)用且不增加密封的尺寸；簡化了汽輪機(jī)組安裝和修理時的裝配工作，比梳齒密封具有更好的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性。蜂窩狀密封比梳齒式密封減少泄漏量，節(jié)能效果顯著，安全經(jīng)濟(jì)。

2.2簡圖

簡圖如圖1-2所示。

圖1 低壓軸端汽封改造方案

圖2 前軸端汽封改造方案

2.3各部位材料 環(huán)體：15CrMoA

蜂窩： Hastelloy-x

彈簧片：GH2136(高于現(xiàn)在應(yīng)用彈片標(biāo)準(zhǔn))，如圖3所示。

圖3 觸及式蜂窩汽封圖片

3 改造位置、內(nèi)容、數(shù)量及形式(單臺)

表1 數(shù)據(jù)參數(shù)

(1)所有改造的蜂窩汽封和觸及式蜂窩汽封均包含相關(guān)的零件及彈簧等。

(2)現(xiàn)場進(jìn)行汽封的測繪及蜂窩汽封的精調(diào)和安裝工作。

(3)所有汽封的排序均為從缸內(nèi)向缸外數(shù)。

蜂窩汽封改造實(shí)施步驟：

(1)將原有的汽封環(huán)取下，套體不需做任何的改動。根據(jù)實(shí)地測繪進(jìn)行新汽封環(huán)的設(shè)計，且不改變原汽封環(huán)的裝配方式和定位結(jié)構(gòu)。彈簧片的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及加工質(zhì)量符合原設(shè)計，環(huán)體相關(guān)配件和間隙調(diào)整以及安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)做到符合原設(shè)計下限要求執(zhí)行。

(2)新蜂窩汽封和觸及式蜂窩汽封現(xiàn)場安裝調(diào)整快捷、方便易于檢修且不影響其它設(shè)備的拆裝檢修，完全滿足機(jī)組在各種工況下運(yùn)行的需要。

(3)新蜂窩汽封和觸及式蜂窩汽封確保制造工藝精致，環(huán)體(材質(zhì)為15CrMoA-Ⅱ)及蜂窩帶(材質(zhì)為Hastelloy-X)在700 ℃的工況下工作不變形，運(yùn)行中不會發(fā)生脫落、撕裂、倒伏、吹損、缺角、壓潰、磨損等現(xiàn)象；觸及內(nèi)環(huán)(材質(zhì)為石墨為主體的復(fù)合非金屬)的耐溫大于650 ℃ ；蜂窩帶的使用硬度為HB130,運(yùn)行中即使發(fā)生了動靜干涉也決不會對轉(zhuǎn)子造成任何形式的損傷。

(4)現(xiàn)場實(shí)地測繪：根據(jù)電廠機(jī)組檢修日期工程技術(shù)員現(xiàn)場測量在修機(jī)組改造部位的相關(guān)實(shí)際尺寸，包括汽封套等相關(guān)尺寸，測繪復(fù)核無誤后供貨方做軟件設(shè)計及生產(chǎn)安排。

(5)進(jìn)行改造部位汽封的現(xiàn)場安裝調(diào)試工作，并積極配合電廠做好相關(guān)改造工作。

(6)安裝調(diào)試工期計劃測繪周期：約為3 d；軟件出圖周期：3 d；備料、加工、發(fā)運(yùn)：約為8 d；安裝、調(diào)試：3～4 d。共計18 d。

4 蜂窩汽封改造效果

汽輪機(jī)汽封改造工作完成后，實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)火、沖轉(zhuǎn)、升速、并網(wǎng)”一次成功。目前汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，均壓箱新蒸汽供汽已全關(guān)，均壓箱壓力2 kPa，#1-#4軸振全部達(dá)到優(yōu)秀值，機(jī)組真空-92 kPa，前后軸封無漏汽現(xiàn)象，油質(zhì)良好。

5 結(jié)束語

(1)蜂窩汽封能滿足需方汽輪機(jī)組各種工況下的運(yùn)行要求。蜂窩汽封在使用性能上，應(yīng)明顯優(yōu)于原來汽封的功能，汽封塊的徑向間隙保證機(jī)組在運(yùn)行中，蒸汽不外漏或空氣不漏入，滿足機(jī)組運(yùn)行的需要，能明顯提高真空，減少漏汽(氣)。

(2)蜂窩汽封的安裝牢固可靠，確保運(yùn)行中不發(fā)生脫落、斷落等，保證機(jī)組能運(yùn)行安全、更經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

(3)蜂窩汽封退讓間隙保證機(jī)組的要求。當(dāng)汽封塊和轉(zhuǎn)子碰摩時，汽封塊不傷到轉(zhuǎn)子，同時不引起汽輪發(fā)電機(jī)的振動增加。改造后的蜂窩汽封便于安裝和維護(hù)。

[1] 金杰.蜂窩式密封在汽輪機(jī)上的應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2007.

[2] 翟德雙.600 MW超臨界汽輪機(jī)蜂窩汽封的應(yīng)用[J].上海電力學(xué)院學(xué)報,2011.

[3] 褚偉布萊登汽封在300 MW汽輪機(jī)上的應(yīng)用研究[S].重慶大學(xué)，2006.

[4] 王鳳良，富學(xué)斌，劉子烈，等.600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組汽封改進(jìn)與節(jié)能分析[J].黑龍江電力,2012.

Steam Turbine Shaft Seal Transformation Technical Analysis

HAN Guang-xiang

(Fengrun Jidong Cement Co., Ltd.Tangshan 064000,Hebei Province,China)

Honeycomb seal can effectively inhibit the flow of steam in a sealed chamber circumferential flow at high differential pressure, when a small gap seals still ensure stable operation of the unit, thereby reducing leakage losses, improve unit efficiency.

Honeycomb seal small gaps reduce leakage increase efficiency

2015-06-11

2015-06-20

韓廣祥(1974-)，男，高級工程師，河北豐潤人，河北工業(yè)大學(xué)熱能工程專業(yè)，冀東水泥豐潤有限責(zé)任公司值班經(jīng)理。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.07.009

TK263.6.3

B

1009-3230(2015)07-0029-03