新型汽封油檔在電廠汽輪機(jī)改造中的應(yīng)用研究

李沛

（中電建甘肅能源華亭發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 平?jīng)?744106）

某電廠2×145MW 機(jī)組，均為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NZK145-13.2/535/535 型超高壓、一次中間再熱、單軸、沖動(dòng)式、雙缸雙排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。1#、2#機(jī)組從2006 年投產(chǎn)至今，汽輪機(jī)缸內(nèi)損失嚴(yán)重，通流部分內(nèi)效率偏低，造成能源浪費(fèi)，降低了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)軸端漏汽（氣）量較大，加之油檔是固定式油檔，安裝間隙較大，軸封漏汽導(dǎo)致油中進(jìn)水，潤滑油乳化,真空嚴(yán)密性不合格。在2008年1#機(jī)組大修期間進(jìn)行了通流部分汽封間隙調(diào)整，但均不理想。在2010 年7 月份2#機(jī)組A 級大修中，我們對2#機(jī)高壓后軸端汽封、高中壓間汽封、中壓后軸端汽封、低壓缸前、后軸端汽封更換為接觸式蜂窩汽封和接觸式鐵素體汽封，共計(jì)18 圈，投運(yùn)后機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

1 原設(shè)備的固有弊端

目前，我國汽輪機(jī)通流部分設(shè)計(jì)、制造技術(shù)日臻完善。漏汽損失則成為制約汽輪機(jī)效率提高的主要因素。汽輪機(jī)內(nèi)部的泄漏可影響到汽輪機(jī)效率損耗的80%左右。如果軸封、汽封磨損及葉頂汽封磨損，其效率損失可超過其余各種效率損失的總和。

東汽產(chǎn)NZK135-13.2/535/535 型汽輪機(jī)，高、中、低壓葉頂汽封均為鑲阻汽片密封，其余部位均為帶彈簧可退讓活動(dòng)式梳齒汽封。 梳齒式汽封依靠節(jié)流法增加阻力減少漏汽。蒸汽在兩側(cè)壓差作用下流經(jīng)汽封片齒尖的徑向間隙時(shí)，由于通道突然收縮，流速加大，壓力降低，通過齒尖以后，進(jìn)入小室通道又突然增大，流速急劇降低，在小室內(nèi)形成渦流，使動(dòng)能在等壓下轉(zhuǎn)變成熱能并增加了流動(dòng)阻力。汽流每經(jīng)過一個(gè)齒尖的間隙，就受到一次節(jié)流，壓力下降一次。

2 預(yù)期效果

通過對汽輪機(jī)汽封進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，不僅能保證機(jī)組的供、抽汽量的平衡，還能減少軸封的漏汽量，降低高中壓缸、低壓缸的排汽溫度、壓力。徹底改善沿軸端漏出的蒸汽至機(jī)房或進(jìn)入軸承座，既保護(hù)環(huán)境，又不會(huì)導(dǎo)致潤滑油變質(zhì)，解決油中帶水等問題，同時(shí)可進(jìn)一步提高機(jī)組汽缸效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 改造方案

（1）在現(xiàn)有有效空腔內(nèi)，增加密封齒數(shù)，增加密封效果。

（2）在不影響安全的情況下，減小密封間隙，增強(qiáng)密封效果。

（3）在不影響密封壽命的前提下，減小齒的厚度，增強(qiáng)密封效果。

（4）改善密封結(jié)構(gòu)，應(yīng)用新型汽封，增強(qiáng)密封效果，

（5）將原不可調(diào)汽封改造成微量調(diào)整的結(jié)構(gòu)形式，既能實(shí)現(xiàn)提高安裝調(diào)試的工作效率，減少工人的工作強(qiáng)度，又可以提高間隙調(diào)整精度。

方案設(shè)計(jì)。鑒于上述改造原則及出發(fā)點(diǎn)，通過新型汽封和油檔的特性對比，結(jié)合汽輪機(jī)固有結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性，現(xiàn)擬定汽輪機(jī)各部汽封和油檔改造、更換軸端汽封、隔板汽封、葉頂汽封數(shù)量見表1。

4 施工方案

（1）汽封塊的更換。（2）揭開高中壓內(nèi)、外缸、低壓缸。（3）測量調(diào)整高中、低壓缸隔板、汽封凹窩中心。（4）新汽封裝入汽封體，用塞尺及過膠布法修調(diào)測量汽封軸向、徑向間隙。（5）測量調(diào)整汽封退讓間隙。（6）安裝完工后由技術(shù)部、檢修公司共同對汽封軸向、徑向、退讓間隙進(jìn)行驗(yàn)收。（7）隔板、葉頂汽封調(diào)整方案與上述軸端汽封調(diào)整方法相同。（8）所有汽封修調(diào)工作結(jié)束后，將上下隔板、汽封套、轉(zhuǎn)子依次就位后，進(jìn)行扣缸檢驗(yàn)。

5 可靠性分析

5.1 改造方案所用產(chǎn)品介紹

（1）蜂窩汽封構(gòu)成。和常規(guī)汽封比較，蜂窩汽封是在原汽封長齒中間，通過真空釬焊，將蜂窩帶釬焊牢固既而形成了蜂窩汽封。2003 年，我國首臺(tái)機(jī)組（秦山核電站）汽封改造把它應(yīng)用到汽輪機(jī)的密封上。近幾年來，開始普遍應(yīng)用于汽輪機(jī)上作為防止蒸汽外漏、安全節(jié)能及防止內(nèi)漏作為節(jié)能提效，效果顯著。

（2）蜂窩汽封特點(diǎn)。①安全性能好，不傷軸。②不會(huì)造成大軸彎曲。③防止產(chǎn)生汽流激振。④密封效果。⑤渦旋效應(yīng)劇增。⑥封嚴(yán)效果好。⑦密封效果具有長久保持性。

5.2 改造后的預(yù)期效果

（1）提高機(jī)組的安全性。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子普遍存在一定量的動(dòng)不平衡現(xiàn)象,運(yùn)行中轉(zhuǎn)子有不同程度的振幅擺動(dòng),其擺動(dòng)幅值除其自身質(zhì)量偏心外,與汽封和軸承徑向間隙的阻尼作用大小有關(guān)。

（2）機(jī)組可一次啟機(jī)成功，不發(fā)生因汽封改造所造成的軸系不穩(wěn)、動(dòng)靜碰磨、振動(dòng)現(xiàn)象，不改變機(jī)組漲差（排除其它因素的影響）。

（3）通過改造，可以避免油中進(jìn)水，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行，同時(shí)每臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)約濾油費(fèi)用約8 萬元左右，透平油再生費(fèi)用19 萬元。

6 汽封改造工程施工周期、設(shè)備制造周期、勘測設(shè)計(jì)周期

（1）現(xiàn)場測繪5 天。（2）制造周期10 ～15 天。（3）釬焊及切割4 天。（4）安裝調(diào)試7 天。

7 費(fèi)用預(yù)算（如表2）

表2

8 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)期

（1）提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。a、力爭高、中、低壓缸效率各提高1.5%。b、力爭改造后汽輪機(jī)節(jié)約標(biāo)煤5g/kw.h 以上。

（2）經(jīng)濟(jì)性回報(bào)預(yù)期。按照節(jié)約標(biāo)煤4.6g/kw.h，135MW 機(jī)組年發(fā)電7 億度，標(biāo)煤的入廠價(jià)格按445 元/噸計(jì)算，一年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3220（噸），折合人民幣約：143.3 萬元。一年零七個(gè)月可以收回投資成本。

9 結(jié)語

總之，通過這次改造投運(yùn)后機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各軸承振動(dòng)值達(dá)到優(yōu)良水平，汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性明顯提高了，機(jī)組熱效率有了一定的提高，油中帶水問題也徹底解決了，給電廠帶到來了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也積極響應(yīng)了國家節(jié)能環(huán)保的政策，對企業(yè)的長久發(fā)展有著重要的意義。