改造CLN600-24.2/538/566機組汽封

徐傳堂

作者通聯：華潤電力（常熟）有限公司 江蘇蘇州市 215536

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一、簡介

CLN600-24.2/538/566是典型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機。其高中壓缸是合缸結構，采用單流程、雙層缸、水平中分結構，外缸為上貓爪支撐形式，上下缸之間采用螺栓連接。高中壓內缸之間設置有分缸隔板，在高中壓外缸兩端及高中壓內缸之間設有軸端密封裝置，汽輪機的高壓部分共有8級，中壓缸6級。

由于機組安裝過程中，高、中壓缸通流部分徑向間隙偏大，尤其是高中壓缸隔板汽封和中間過橋汽封間隙偏大，出現調節級壓力偏高、高壓排汽溫度偏高等現象，造成機組熱耗偏高、效率偏低。

影響汽輪機運行經濟性的因素有化學沉積、葉片侵蝕、機械損傷、汽封間隙漏汽等，其中汽封漏汽損失通常占整個通流效率損失的80%。所以，減少通流漏汽損失，對提高機組運行經濟性至關重要。

二、布萊登汽封與梳齒式迷宮汽封

1.布萊登與梳齒式迷宮汽封的結構區別

（1）梳齒式迷宮汽封是汽封背部有板彈簧，在合金鋼環體上車制出一連串較薄的薄片，每一個扼流圈后一個膨脹室，當蒸汽通過時，速度加快，在膨脹室蒸汽的動能變化為熱能，壓力降低，比容增大，依此類推，在蒸汽通過多個扼流圈時，其每個扼流圈的前后壓差就很小，泄漏量就降低很多。

圖1

（2）布萊登汽封取消了傳統汽封背部的板彈簧，在汽封弧段端面間安裝四支螺旋彈簧（圖1），并且在每一個汽封弧段的背部進汽側中間位置銑出一個進汽槽，讓上游來的蒸汽進入汽封弧段背面，為保證汽封在關閉、打開的過程中不出現卡塞現象，增大了汽封弧塊“脖頸”與汽封槽道處的間隙，而汽封齒部分的結構仍然是梳齒式迷宮汽封。布萊登汽封在機組啟動時，當蒸汽流量在3%～30%設計流量下汽封塊開始逐級關閉；在停機時，蒸汽流量減少到2%～3%，汽封全部張開。

2.布萊登與迷宮汽封運行比較

由于高中壓合缸結構的機組，轉子跨度大，當轉子停止并再次啟動時（尤其是熱態啟動時），轉子的靜彎曲（或熱彎曲）不能及時消除，會使機組在啟機的過程中引起較大振動。由于迷宮式汽封是不可調汽封，在機組啟停過程中會使轉子與汽封發生碰磨，導致汽封磨損，增大了轉子與汽封徑向間隙，即使機組在檢修過程中將轉子與汽封的徑向間隙調整到了最佳值，但經過幾次啟停后，汽封仍被磨損。

布萊登汽封是可調式汽封，通過汽封弧段的自動開啟和關閉，實現在機組啟、停機過程中汽封與轉子的徑向間隙可調，避免了由于振動產生的動靜碰磨，在機組正常運行中汽封與轉子的徑向間隙始終保持在較小的范圍內，即設計值的下限。

三、改造實施

1.改造部位

高壓第2～8級隔板汽封（7圈），高中壓間汽封（4圈），中壓第1～6級隔板汽封（6圈），共計17圈。

2.改造技術要求

改造后汽封、汽封齒的材料、型式必須與改造前一致，汽封及汽封齒材料為0Cr15Mo（鐵素體）。汽封張開的間隙為2.2±0.2mm。汽封塊頸部與汽封槽部進汽側應有0.6～0.7mm的間隙，以保證汽封塊能夠徑向自由運動，形成密封腔室，以防產生氧化皮卡死現象。

汽封端面彈簧孔深公差±0.13mm，垂直度90±3°，汽封圈上半左右應設計有止動片，以防汽封脫落，且滿足汽封周向膨脹的需要。汽封弧塊頸部出汽側與汽封體結合面，兩面要求粗糙度Ra3.2μm。汽封徑向間隙采用全實缸滾膠布驗收（汽缸中分面0.1mm不入、轉子位于軸向正確位置）。

3.布萊登汽封安裝條件

高中壓缸解體后，發現高壓內缸變形較大，在自由狀態下高壓內缸中分面間隙達到3.4mm，呈內張口，冷緊全部螺栓仍不能消除間隙。在全部中分面螺栓熱緊的情況下，仍存在一定的內張口，最大達1.2mm，但內張口沒有貫穿到中分面螺栓處，汽缸中分面仍能滿足機組安全運行嚴密性要求。咨詢制造廠家，廠家認為，對于該類機組的首次大修，由于運行時間不長，汽缸變形趨勢還未穩定，若實施機加工處理中分面變形，存在周期長、更換件多等問題。因此，建議機組首次大修時，不對高壓內缸變形做大的處理，但汽缸中分面存在過大間隙，必然對高壓部分徑向通流間隙的調整帶來一定難度。

4.布萊登汽封的間隙調整與正式安裝

在高中低對輪中心合格、油擋洼窩確定后，以油擋洼窩作為假軸找中心的依據，利用假軸測量、調整高中壓內外缸洼窩中心，算出高中壓內外缸的中分面變形量，調整隔板、軸封套洼窩中心。利用假軸來調整汽封、軸封徑向間隙，用特制的內徑千分尺測量汽封至假軸的徑向距離，再與真軸在該處的直徑相比較，對照汽封間隙標準計算出調整量。最后用滾膠布方法測量與調整汽封和軸封徑向間隙。

對布萊登汽封進行預安裝，即通過全實缸滾膠布驗收的方法（汽缸中分面0.1mm不入，轉子位于軸向正確位置），在高壓內外缸全部冷、熱緊的狀態下進行滾膠布檢查徑向間隙，汽缸經過三次汽封調整后（對汽封背板內緣采取“小削大沖”的調整方法），隔板汽封、軸封徑向間隙合格。

最后，在扣缸時仔細檢查確無工具或其他雜物遺留，用壓縮空氣吹掃，拆除孔洞封堵，內窺鏡檢查，確認夾層、孔洞內無雜物遺留后，對布萊登汽封進行正式安裝，進行高中壓內外缸正式扣缸。

四、改造后運行狀況及節能效果

1.運行狀況

1#機組大修后初次啟動帶600MW時，1#瓦X，Y振動分別為 66.65，53.50；2#瓦 X，Y 振動分別為 63.17，51.30。機組正常運行一周后，1#瓦 X，Y 振動分別為 25.00，25.13；2#瓦 X，Y 振動分別為48.13，57.13。振動均在要求范圍內，軸瓦回油溫度也符合標準，高中壓缸啟動平穩正常。

2.節能效果

在節能效果上，參照“南京方天公司”現場試驗得出的參數進行分析比較認為，高、中壓缸效率在三個負荷工況下，高壓缸效率都有小幅提升，但中壓缸效率除了在620MW工況時比修前提高外，其他兩個工況均比修前有所下降。故綜合高中壓缸整體效率來看，改造前后高中壓缸綜合效率僅在620MW工況時有一定提升，其他工況下并不明顯。

比較修前高、中壓缸效率的設計值，各工況下高壓缸效率均遠低于設計值，但中壓缸效率則比較接近設計值，甚至出現400MW工況下中壓缸效率比設計值還高的情況。這是不合情理的，分析造成這種中壓缸效率偏高的表象，認為實質是過橋汽封處存在較大漏氣，即高壓缸的進汽通過過橋汽封漏進中壓缸，從而造成高壓缸效率遠低于設計值，而中壓缸效率比較接近甚至超過設計值的現象。這樣便可以解釋為何改造后高壓缸效率各工況均有所提升而中壓缸反而效率下降的現象，也說明過橋汽封改造后對于減少漏汽方面有顯著作用，而且在啟動時汽封間隙較大，對汽輪機的啟動安全有保障。另外，機組在額定狀態下運行，在凝汽器真空相近的情況下，調節級壓力較檢修前提高了0.5MPa，說明在汽封改造后，高壓缸提高了做功能力，尤其在“迎峰度夏”期間，調節級壓力的降低對機組帶高負荷的能力提供了有利的保障。在T-MCR工況下（該工況下機組出力是634.18 MW），檢修前機組維持該工況運行要靠噴射再熱器減溫水來保證調節級不超壓，機組負荷才能達到634MW，而檢修后則不再需要對再熱器噴水，大大降低了機組運行工質的損失。

五、結束語

在選用布萊登汽封進行汽封改造時，尤其要注意其彈簧，可以說彈簧質量的好壞會直接影響機組的經濟性。如機組啟動過程中彈簧出現卡澀，則汽輪機的汽耗非但不會減少，反而會比梳齒汽封還要大。為此，在采用布萊登汽封改造時，一定選用原裝的美國進口彈簧。另外，布萊登汽封畢竟屬于可調式汽封，其中彈簧的壽命如何，還有待于下次大修確定。