330MW汽輪機(jī)汽封改造優(yōu)化分析

秦建軍

【摘要】近年來，隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力企業(yè)的改革創(chuàng)新也如火如荼。為了滿足現(xiàn)在社會人們對電力的需求，各電力企業(yè)必須結(jié)合自身的實(shí)際情況與社會發(fā)展的需要，對330MW汽輪機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的汽封改造，并且根據(jù)汽輪機(jī)高、中、低壓缸汽封的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的創(chuàng)新改革，這就要求工作人員對330MW汽輪機(jī)低壓缸汽封的原理深入掌握和了解，這樣才能從根本上對汽輪機(jī)進(jìn)行汽封改造和優(yōu)化。改造之后的330MW汽輪機(jī)不但能夠降低整體運(yùn)行過程中的熱能損耗，還可以提高機(jī)組的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】330MW；汽輪機(jī)；汽封改造；高壓缸；中壓缸

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽輪機(jī)通流部分設(shè)計(jì)在計(jì)算流體力學(xué)的推動下有了較大進(jìn)步，漏汽損失治理逐漸成為提高汽輪機(jī)效率的主要手段。汽封性能的優(yōu)劣，不僅影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，而且影響機(jī)組可靠性。因此本文對于汽輪機(jī)汽封的形式做了簡單的介紹，就剛性密封盒柔性密封的主要特點(diǎn)和汽封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。330MW汽輪機(jī)組的運(yùn)行和各參數(shù)都影響著整體機(jī)組的運(yùn)行效率，密封狀態(tài)的完好性也是機(jī)組安全運(yùn)行的重要因素，合理的密封形式會降低流通部分的損耗，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能。

1、330MW汽輪機(jī)汽封形式

1.1 剛性密封的汽封結(jié)構(gòu)

梳齒汽封是剛性汽封的主要密封形式，其中梳齒汽封是應(yīng)用最為廣泛的一種。汽封是影響汽機(jī)熱效率c的非常重要的因素，在梳齒汽封中，氣流通過縫口之后會在膨脹室內(nèi)有動能變成熱能，但是由于通過縫口后的氣流一般都只向一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，因此氣流并不能在膨脹室內(nèi)進(jìn)行充分的能量轉(zhuǎn)換，動能向熱能的轉(zhuǎn)換不夠完全，這時(shí)就會造成透氣效應(yīng)，影響傳統(tǒng)梳齒汽封效果的密封效果。

1.2 柔性密封的汽封結(jié)構(gòu)

柔性密封的主要汽封形式是刷式汽封，刷式汽封前面板、后面板和兩者之間的金屬刷絲組成的，這種金屬刷絲是高密度高溫合金細(xì)金屬，在使用時(shí)刷絲要有一定的角度，以便吸收轉(zhuǎn)子的偏移量。柔性刷式汽封可以更好的適應(yīng)轉(zhuǎn)子的變形和偏心運(yùn)動，即便是在零接觸的情況下也不會產(chǎn)生過多的熱量，因此可以在減小密封間隙的同時(shí)保證機(jī)組的安全運(yùn)行。柔性刷式汽封的刷毛有較好的彈性，因此即便是有短時(shí)間的磨損也不會使轉(zhuǎn)子發(fā)生嚴(yán)重的變形，刷毛也不會被損傷，且刷式汽封的間隙最大時(shí)可以調(diào)整為0.2mm。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行到熱態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定，刷毛偏移，但汽封間隙不會過于增大，且在摩擦中產(chǎn)生的熱量較少，密封性較強(qiáng)。

2、330MW汽輪機(jī)汽封改造

2.1 汽封的主要形式

目前國內(nèi)新型汽封有多種形式，有梳齒型汽封、可調(diào)整汽封、蜂窩式汽封、接觸式汽封、刷式汽封等，各個廠家技術(shù)術(shù)流派不同，效果和價(jià)格也不盡相同。其中目前主流為可調(diào)整汽封和蜂窩汽封，其中可調(diào)整的以布萊登汽封為主，其應(yīng)用業(yè)績較多，效果可靠，但價(jià)格較高，主要應(yīng)用于高壓區(qū)域密封；蜂窩式等汽封價(jià)格較低，主要應(yīng)用于低壓區(qū)域。經(jīng)過對大唐大壩、六盤山電廠，寧夏馬蓮臺電廠、華電中寧電廠、國電石嘴山發(fā)電有限能公司等機(jī)組汽封改造的調(diào)研情況，各電廠均以組合式方式配置不同結(jié)構(gòu)形式汽封，以達(dá)到節(jié)能效果并降低造價(jià)，各新型節(jié)能汽封均有成功應(yīng)用。

2.2 汽輪機(jī)汽封改造所需條件

設(shè)備條件：（1）汽輪機(jī)及輔助設(shè)備運(yùn)行正常、穩(wěn)定、無異常泄漏。（2）軸封系統(tǒng)運(yùn)行良好。（3）DEH正常，能夠?qū)崿F(xiàn)定功率和定閥位控制。

系統(tǒng)條件：（1）熱力系統(tǒng)能在試驗(yàn)規(guī)定的熱力循環(huán)下運(yùn)行并保持穩(wěn)定。（2）系統(tǒng)隔離符合試驗(yàn)要求，管道、閥門無異常泄漏。（3）在試驗(yàn)進(jìn)行中，除影響機(jī)組安全的因素外，不得對機(jī)組設(shè)備及熱力系統(tǒng)作任何操作，停止向系統(tǒng)外排污、排水、排汽和化學(xué)爆膜操作。正式試驗(yàn)前1小時(shí)，必須完成鍋爐吹灰、凝汽器補(bǔ)水、發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫、化學(xué)爆膜、系統(tǒng)隔離等操作。

運(yùn)行條件：（1）調(diào)整燃燒狀態(tài)，使汽機(jī)參數(shù)滿足要求，汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)盡可能調(diào)整到設(shè)計(jì)值，并在試驗(yàn)期間保持穩(wěn)定。（2）各加熱器水位正常、穩(wěn)定。（3）不投或盡量少投再熱器減溫水。如果必須投減溫水，則應(yīng)保持減溫水在試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間內(nèi)恒定。

2.3 改造方案的確定

汽輪機(jī)的高、中、低壓缸的效率值與設(shè)計(jì)值之間有很大的差距，因此專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過分析和討論決定對汽輪機(jī)的高、中、低壓缸汽封進(jìn)行相應(yīng)的改造和優(yōu)化創(chuàng)新?？烧{(diào)整汽封在機(jī)組啟動或停機(jī)時(shí)能減少汽封與轉(zhuǎn)子之間的接觸部分，原有汽封在啟動或停機(jī)過程中，由于轉(zhuǎn)子不定期振動，造成布局熱值過高。但通過汽封形式的優(yōu)化和間隙的調(diào)整、改造后，使得布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。在啟動過程中，不會產(chǎn)生金屬碰磨及過高的熱值。（鐵素體敏感蜂窩汽封和鐵素體蜂窩汽封的優(yōu)點(diǎn)補(bǔ)充）

改造的方案大致為：

（1）高壓缸平衡活塞汽封共5圈，改為布萊登可調(diào)汽封，原汽封設(shè)計(jì)間隙0.5±0.1mm，改造后汽封間隙0.3±0.05mm；

（2）高壓缸調(diào)端、電端軸封共12圈，改為鐵素體敏感蜂窩汽封。

（3）高壓缸隔板共計(jì)8級，隔板汽封共計(jì)9圈，改為布萊登可調(diào)汽封，原隔板汽封設(shè)計(jì)間隙0.5+0.2mm， 改造后汽封間隙調(diào)整至0.3±0.05mm。

（4）高壓缸阻汽片共計(jì)41道，葉頂阻汽片32道設(shè)計(jì)值1.2+0.15mm，重新鑲嵌，改造后間隙調(diào)整至0.6～0.8mm

（5）高壓噴嘴阻汽片9道設(shè)計(jì)值1.0±0.1mm，改造后間隙調(diào)整至設(shè)計(jì)下限值0.9mm。

（6）中壓缸平衡活塞汽封共計(jì)8圈，改為鐵素體蜂窩汽封，原汽封設(shè)計(jì)間隙0.5±0.05mm。改造后間隙控制在0.3±0.05mm。

（7）中壓缸電端、調(diào)端軸封各4圈共計(jì)8圈，原第1圈軸封設(shè)計(jì)值0.75±0.05mm，改為鐵素體敏感蜂窩形式的汽封，改造后間隙調(diào)整至下限值0.7mm；原第2、3、4圈軸封設(shè)計(jì)間隙值0.5±0.05mm，改為鐵素體蜂窩形式的汽封，改造后間隙調(diào)整至下限值0.45mm；

（8）中壓缸隔板共計(jì)7級，汽封共計(jì)10圈，第1級靜葉汽封，第2級至第7級為隔板汽封，原第1級靜葉汽封設(shè)計(jì)間隙0.15±0.1mm，改為鐵素體蜂窩汽封，改造后汽封間隙調(diào)整至設(shè)計(jì)下限值0.05mm；原第2級至第5級隔板汽封設(shè)計(jì)間隙0.5±0.05mm，改為鐵素體蜂窩汽封，改造后汽封間隙調(diào)整值為0.3±0.05mm；原第6、7級隔板汽封設(shè)計(jì)間隙0.5±0.05mm，改為鐵素體敏感蜂窩形式的汽封，改造后汽封間隙調(diào)整值為0.45mm。

（9）中壓缸阻汽片共計(jì)56道，葉頂阻汽片56道，其中（1、2、3、4、5、7）級葉頂汽封設(shè)計(jì)值1.2+0.15mm，6級葉頂汽封設(shè)計(jì)值1.5+0.15mm，重新鑲嵌，改造后阻汽片間隙調(diào)整至0.6～0.8mm。

（10）低壓缸葉片共計(jì)12級，正6級、反6級。原正反第1級葉頂汽封為阻汽片，設(shè)計(jì)間隙為0.9～1.2mm，原正反第2級葉頂汽封為阻汽片，設(shè)計(jì)間隙為1.2～1.5mm，重新鑲嵌，改造后阻汽片間隙調(diào)整至設(shè)計(jì)值下限0.9～1.2mm；原正3級，反3級葉頂汽封設(shè)計(jì)間隙是2.0～2.3mm，改為鐵素體敏感汽封，間隙調(diào)整至2.0mm；原正4、5級，反4、5級葉頂汽封設(shè)計(jì)間隙是3.1～3.4mm，改為鐵素體敏感汽封，間隙調(diào)整至3.1mm；原正6級，反6級葉頂汽封設(shè)計(jì)間隙是5.1±0.25mm，改為鐵素體敏感汽封，間隙調(diào)整至4.8mm。

2.4 汽封改造效果分析

一般來說，汽輪機(jī)汽封改造之后，機(jī)組的運(yùn)行情況和啟動情況會得到明顯的改善和提高，汽輪機(jī)的機(jī)組不會發(fā)生運(yùn)行過程中系統(tǒng)不穩(wěn)定，摩擦振動幅度過大的現(xiàn)象，機(jī)組的運(yùn)行會更加的高效。經(jīng)過對比分析之后可以得出結(jié)論，汽輪機(jī)經(jīng)過汽封改造之后高、中、低壓缸的工作效率明顯提高，機(jī)組的熱損耗也隨之減少。汽封改造后預(yù)計(jì)高中壓缸效率可提高1-2%，低壓缸效率可提高3%，估算供電煤耗可降低2-3g/kwh，按機(jī)組每年工作小時(shí)數(shù)5400小時(shí)計(jì)算，煤價(jià)330元，年可節(jié)約標(biāo)煤5500噸，價(jià)值約200萬元。 投資回收期為18個月。通過采用新型汽封對現(xiàn)有設(shè)備性能進(jìn)行改進(jìn)，高、中、低壓缸效率值與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的偏差減小，這就使得機(jī)組的運(yùn)行效率提升，進(jìn)而使汽輪機(jī)的安全使用性從根本上得到提高，保證了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3、330MW汽輪機(jī)汽封改造的意義

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各式各樣的新技術(shù)、新工藝在電力行業(yè)的發(fā)展前進(jìn)道路上發(fā)揮著越來越重要的作用，并且在電力行業(yè)的發(fā)展建設(shè)中得到廣泛的運(yùn)用。因此傳統(tǒng)的汽輪機(jī)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需要，而且還會浪費(fèi)大量的建設(shè)資源，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以對于330MW汽輪機(jī)的汽封改造非常重要。對汽輪機(jī)汽封改造是為了促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展建設(shè)，工作人員對汽輪機(jī)的汽封情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析和優(yōu)化，并且針對實(shí)際的狀況歲汽輪機(jī)采取有效的措施進(jìn)行改良，這樣才能從根本上提高汽輪機(jī)整體機(jī)組的運(yùn)行效率，從而提高電力行業(yè)的發(fā)展建設(shè)能力，為電力企業(yè)的發(fā)展提供保障。

結(jié)語：

近年來，汽輪機(jī)通流部分設(shè)計(jì)在計(jì)算流體力學(xué)的推動下有了較大進(jìn)步，漏汽損失治理逐漸成為提高汽輪機(jī)效率的主要手段。汽封性能的優(yōu)劣，會影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。因此對于330MW汽輪機(jī)進(jìn)行汽封改造也是為了電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的提高，這就要求工作人員熟練掌握汽輪機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范，了解汽封密封原理和具體的操作形式，根據(jù)要求有針對性的對汽輪機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠飧脑?，明確實(shí)際的數(shù)據(jù)情況，并且對流通間隙進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，制定合適的改造方案，使機(jī)組的運(yùn)行效率能夠得到有效的提高，為電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]苑志軍.某600 MW汽輪機(jī)汽封間隙調(diào)整對機(jī)組效率的影響分析[J].陜西電力，2013，41（7）：97-99.

[2]馬修光.達(dá)拉特發(fā)電廠#3汽輪機(jī)大修后熱力試驗(yàn)報(bào)告[R].呼和浩特：內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院，2014：6-7.

[3]都明亮.達(dá)拉特發(fā)電廠綜合升級改造實(shí)施后3號機(jī)組性能測試暨實(shí)施效果報(bào)告[R].長春：吉林省電力科學(xué)研究院有限公司，2014：24-26.