汽輪機轉子軸封汽封的修復改造技術

呂 強

萊蕪鋼鐵集團有限公司 山東 濟南 271104

一、概述

汽輪機轉子的汽封片損壞將會造成汽輪機內部的蒸汽外泄，降低汽輪機的效率造成巨大浪費。萊鋼熱電廠老區8＃9＃風機的汽輪機一直存在此問題。一旦出現故障，返廠修復時間需25天，耗時較長；聘請廠家專業人員現場修復，費用較高。嚴重制約了檢修效率和設備的正常運行。

二、技術分析

(一)汽輪機汽封機理。汽輪機是將蒸汽的熱能轉變為機械能的一種動力機械，級是其最基本的工作單元，在結構上它是由噴嘴和其后的動葉柵所組成，蒸汽進入噴嘴后其熱能轉變為動能，然后進入動葉給動葉片以沖動力，使葉輪旋轉而輸出機械功。大型汽輪機就是由多個級組成，每個級都有動、靜兩部分組成，因此整個汽輪機也就由動、靜兩部分組成。汽輪機的轉動與靜止部件之間必須留有一定的間隙，以防相互摩擦。由于汽缸內外、隔板前后以及帶反動度的動葉兩側存在壓差，而相應各處動靜部分之間又必須保持一定間隙以使它們不致相碰，因此必須設置汽封裝置，汽封裝置可分為內汽封，端部汽封和轉子汽封。內汽封一般包括隔板汽封、葉頂汽封，其作用是高位能的蒸汽向低位能的區域泄露，端部汽封又稱為軸封，轉子汽封主要是配合端部汽封一起使用，前軸封的作用是防止減少汽缸內蒸汽向外泄露，防止高溫蒸汽漏人軸承座致使軸瓦溫度升高及潤滑油含水，后軸封是防止外界的空氣進入汽輪機排氣缸內，破壞真空度，影響汽輪機的安全穩定運行。

(二)汽輪機汽封機構及工作原理。封的結構類型有曲徑式和迷宮式。曲徑式汽封有梳齒形(平齒、高低齒)、j形、樅樹形三種。曲徑式汽封的工作原理：一定壓力的蒸汽流經曲徑式汽封時，必須依次經過汽封齒尖與軸凸肩形成的狹小間隙，當經過第一個間隙時通流面積減小，蒸汽流速增大，壓力降低。隨后高速汽流進入小室，通流面積突然變大，流速降低，汽流轉向，發生撞擊和產生渦流等現象，速度降到近似為零，蒸汽原具有的動能轉變成熱能。當蒸汽經過第二個汽封間隙時，又重復上述過程，壓力再次降低。蒸汽流經最后一個汽封齒后，蒸汽壓力降至與大氣壓力相差甚小。所以在一定的壓差下，汽封片越多，每個汽封片前后的壓差就越小，漏汽量也越小。當汽封片數足夠多時，漏汽量為零。迷宮式汽封的工作原理是通過多次的截留膨脹產生的阻尼效果，減少蒸汽沿軸向泄露。

三、實施過程

(一)汽封片及壓條的型號和尺寸的確認。8＃9＃汽輪機結構相同，轉子的汽封裝置是鑲片式結構，汽封片由耐熱的1cr18ni9ti材料制成，截面成j形，厚0.20mm，汽封片的j形根部厚1.1mm，壓條是0.9*0.9mm的方鋼材質是鉻鎳不銹鋼，用壓條將j形的汽封片壓鉚在轉子的汽封槽內，汽封槽的槽寬是1.5mm，將汽封片壓鉚在槽內有0.5mm的過盈配合，非常的牢固。汽封片與汽封體形成曲徑通道，汽封片與汽封體徑向距離之間始終保持0.2-0.4mm的間隙。

(二)施工過程。將汽輪機的轉子放置于汽缸內的2個軸瓦之上，將推力瓦安裝到位，避免轉子轉動起來軸向位移過大，用鋸弓將損壞的汽封片j形的根部位置破壞掉，(鋸條的厚度只有0.5mm，壓條的寬度是0.9mm)，用鏨子慢慢將汽封片跟壓條一起取出來，用鋼絲鉗捏緊，轉動轉子，用錘子鏨子輕輕敲擊汽封槽的底部將汽封片跟壓條一起往外拉，這時候一定要輕，避免傷到轉子的汽封槽，汽封片取出后，將取出的舊的汽封片用游標卡尺測量原始的厚度，做好記錄。用什錦挫修正一下汽封槽的兩側打毛的位置，然后再用砂紙打磨干凈，用醫用酒精將槽內清理干凈，晾干，準備裝配新的汽封片。在裝配新汽封片之前先將新的汽封片與取出來的汽封片對比一下高度，用剪刀修剪新汽封片的高度略高于取出的汽封片0.2mm左右。

在裝配汽封片與壓條的時候，必須保證這一圈的壓條為一整段，不能拼接，壓條的接縫與汽封片的接縫至少應錯開450，相鄰的汽封片的接縫應錯開1800，每圈汽封片的接口間隙是0—0.5mm，從一側開始慢慢鑲配，自始至終需要兩個人的緊密配合，前邊用一把鏨子往汽封槽壓，另一把鏨子配合著鉚，用密封鏨均勻在細鋼絲上沖點，將汽封片擠壓在轉子的密封槽中。難點：沖點的力度要適中，既不能將細鋼絲沖斷，又要保證在轉子高轉速下不能將其甩出。直至這一圈汽封片裝配結束。汽封片裝配結束后，將其平均的分成8等分，用銼刀慢慢打磨修正圓滑過渡，修正過渡期間用深度游標卡尺反復的測量汽封片的高度，確保加工后的不出現波浪形，當汽封片高度還差0.05mm就要達到設計尺寸時，將白鋼條固定在轉子的一側，投入手動盤車，同時給軸瓦跟推力瓦手動加潤滑油，盤動轉子進行最終的修正，直到達到設計的尺寸。將跟換的汽封片位置的汽封體翻轉到汽缸內，用塞尺檢查左右兩側的汽封間隙，間隙過小則繼續加工，直到合格。最終的裝配加工結束后，再將醫用膠布貼到轉子的汽封片上慢慢轉動轉子一圈，檢查醫用膠布的接觸情況。

四、實施效果

更換汽封后，各項尺寸都達到了汽輪機廠的設計要求，機組運行穩定，無泄漏。通過本次技術攻關，總結了一套快速更換汽封的核心技術，工藝簡單操作實用，不受場地和特種設備的限制，及時高效的完成更換的任務，減少因返廠造成的維修等待時間，大大降低了施工的成本費用，具有高度的推廣應用價值。