汽輪機軸端汽封改造技術分析

韓廣祥

(冀東水泥豐潤有限責任公司,河北 唐山 064000)

汽輪機軸端汽封改造技術分析

韓廣祥

(冀東水泥豐潤有限責任公司,河北 唐山 064000)

汽輪機軸端密封技術均為梳齒式結構，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，仍能保證機組的穩定運轉，從而降低泄漏損失，提高了機組效率。

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量下仍能保證密封具有最大的強度；允許在高壓降下應用而且不增加密封的尺寸；簡化了汽輪機組安裝和修理中的裝配工作，比梳齒密封具有更好的轉子動力學特性。蜂窩狀密封要比梳齒式密封減少蒸汽泄漏量，節能效果顯著，安全經濟。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，也能保證機組的穩定運轉，從而大大降低泄漏損失，提高機組效率。

1 冀東水泥豐潤有限責任公司汽輪機軸端密封現狀分析

冀東水泥豐潤有限責任公司汽輪機軸端密封技術均為梳齒式結構，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水嚴重優質出現乳化現象，后汽封封閉不嚴真空偏低，均壓箱在機組運行中需長期供給新蒸汽閥門開度達到70%造成很大的能源浪費。這與現有的梳齒汽封密封機理有著直接的關系，它是通過多級節流膨脹產生的阻尼達到減少工質泄漏的目的。它的缺點是：梳齒容易磨損，間隙度大，泄漏量增加，降低了機組效率；同時齒片容易傷及軸表面，容易導致軸彎曲而釀成設備損壞事故，既不安全又不經濟。

為了徹底改變機組的這種運行狀況，經過反復論證并到軸端汽封應用較好的電廠進行實地考察，最終決定對現有汽輪機軸封采取蜂窩及觸及式蜂窩汽封相結合的改造方案。

2 蜂窩及觸及式蜂窩汽封改造方案分析及實施

2.1蜂窩汽封結構

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構。采用真空釬焊技術將蜂窩孔帶焊接在汽封環母體上而形成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。 蜂窩密封產生的主阻尼和剛度很大，穩定性更好。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，仍能保證機組的穩定運轉，從而降低蒸汽泄漏損失，提高機組效率。蜂窩式密封在結構上是由厚為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、密封效果好等優點。其密封機理是這種蜂窩狀結構能產生很強的渦流和屏障，從而形成很大的阻尼而達到阻止工質泄漏的密封效果。蜂窩式密封在最小的材料質量下能保證密封具有最大的強度；允許在高壓降下應用且不增加密封的尺寸；簡化了汽輪機組安裝和修理時的裝配工作，比梳齒密封具有更好的轉子動力學特性。蜂窩狀密封比梳齒式密封減少泄漏量，節能效果顯著，安全經濟。

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 環體：15CrMoA

蜂窩： Hastelloy-x

彈簧片：GH2136(高于現在應用彈片標準)，如圖3所示。

圖3 觸及式蜂窩汽封圖片

3 改造位置、內容、數量及形式(單臺)

表1 數據參數

(1)所有改造的蜂窩汽封和觸及式蜂窩汽封均包含相關的零件及彈簧等。

(2)現場進行汽封的測繪及蜂窩汽封的精調和安裝工作。

(3)所有汽封的排序均為從缸內向缸外數。

蜂窩汽封改造實施步驟：

(1)將原有的汽封環取下，套體不需做任何的改動。根據實地測繪進行新汽封環的設計，且不改變原汽封環的裝配方式和定位結構。彈簧片的材質、結構以及加工質量符合原設計，環體相關配件和間隙調整以及安裝質量標準做到符合原設計下限要求執行。

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

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

(4)現場實地測繪：根據電廠機組檢修日期工程技術員現場測量在修機組改造部位的相關實際尺寸，包括汽封套等相關尺寸，測繪復核無誤后供貨方做軟件設計及生產安排。

(5)進行改造部位汽封的現場安裝調試工作，并積極配合電廠做好相關改造工作。

(6)安裝調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、發運：約為8 d；安裝、調試：3～4 d。共計18 d。

4 蜂窩汽封改造效果

汽輪機汽封改造工作完成后，實現了“點火、沖轉、升速、并網”一次成功。目前汽輪機運行穩定，均壓箱新蒸汽供汽已全關，均壓箱壓力2 kPa，#1-#4軸振全部達到優秀值，機組真空-92 kPa，前后軸封無漏汽現象，油質良好。

5 結束語

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

(2)蜂窩汽封的安裝牢固可靠，確保運行中不發生脫落、斷落等，保證機組能運行安全、更經濟運行。

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

[1] 金杰.蜂窩式密封在汽輪機上的應用[J].華北電力技術，2007.

[2] 翟德雙.600 MW超臨界汽輪機蜂窩汽封的應用[J].上海電力學院學報,2011.

[3] 褚偉布萊登汽封在300 MW汽輪機上的應用研究[S].重慶大學，2006.

[4] 王鳳良，富學斌，劉子烈，等.600 MW汽輪發電機組汽封改進與節能分析[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，河北工業大學熱能工程專業，冀東水泥豐潤有限責任公司值班經理。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.07.009

TK263.6.3

B

1009-3230(2015)07-0029-03