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1、兰铝自备电厂300MW汽轮机汽封改造布莱登、蜂窝汽封优化组合应用与研究张金刚 于书岭（中铝兰州分公司自备电厂安技部 兰州市730000）摘要：本文对中铝兰州分公司自备电厂#3汽轮机汽封改造情况进行了介绍，并对现场施工 方法及改造前后效果进行了对比分析。关键字：布莱登汽封、蜂窝式汽封、改造1. 概述中铝兰州分公司自备电厂#3汽轮机为东方汽轮机厂引进西屋技术生产的 NZK3OO-16.7/537/537型亚临界、双缸双排汽、肓接空冷凝汽式机组，于2008年投入运行。 山于汽轮机效率偏低，不能达到设讣工况，为了改善汽轮机的热效率，提高机组的经济性能, 我公司于2013年6月机组的首次大修期间对汽轮机
2、汽封进行了改造，主要是将部分梳齿式 汽封更换为蜂駕式和可调式（布莱登）汽封。改造后通过机组的热力性能试验证明达到了预 期的效果。2. 机组改造前的状况改造前在机组稳定运行期间由U肃省电科院进行了热力性能试验。主要数据如下:项目单位修前额定工况设计值热耗率kJ/ (kWh)8867. 278424高压缸内效率%82. 3384.4中压缸内效率%88.9191. 5从上表可以看出：高压缸效率较设计值偏低约2.07%,中压缸效率偏低约1.59%。 效率降低的原因经分析有以下儿个方面：1、设备方而的问题1.汽轮机高、中压缸效率分别偏低于设计值2.07%,1.59%,说明汽缸通流部分效率偏低，机组做功能
3、力的下降，造成机组 经济性的降低；2.机组真空较差；3.在试验过程中，热井水位逐渐下降，系 统有不明泄漏量；2、运行调整方面的问题1.汽轮机组的进汽参数（压力、温度）较额定进汽参数 低，是影响机组热耗的原因2； 2.对主蒸汽及再热蒸汽投入减温水会造成 机组效率降低；3.高低加加热器端差较设计值大；3、汽伦机高、中压缸效率偏低于设计值，可能有调节级效率低、夹层漏气量人、上下缸温差大、汽封间隙偏大等多方面原因造成。建议利用大修机会通过对汽 封进行改造或对通流部分汽封间隙进行调整等多种手段來提高高中压缸效率。3. 汽封形式比较：汽轮机用的汽封主要代表有：疏齿汽封、蜂窝汽封、可调式汽封、刷式汽封四种,
4、汽封布莱登蜂窝刷式传统疏齿式（我厂现 状）原理在起机过程中通过汽封弧 段端面弹簧维持较人间 隙，过临界转速后，通过 蒸汽压力压缩弹簧，从而 保持相对较小间隙。靠气流在各蜂禽中形成 涡流來进行汽封刷式密封使介质泄漏主要 发生在密集排列的细金属丝Z 间形成的微小缝隙中，这些缝 隙所形成的曲折路径保了流体 在其中流动的不均匀性，使流 体产生自密封效应，从而减少 泄漏利用逐级节流膨胀增加 流阻的方法來抑制泄鉤优点汽封间隙小并且能够冇效 避免碰磨。泄漏量为传统疏齿式50%柔性密封，径向工作间隙小， 密封效果好，泄漏量为传统疏 齿式15-20%结构简单，使用方便缺点靠蒸汽压力來克服弹簧弹 力，因此在人直径
5、、低压 力、水质不好、弹费易结 垢的情况下，不宜使用间隙过小，起机时容易 抱轴，造成震动或起机 困难，间隙过大则汽封 效果差，因此通常应用 于低压末级叶顶湿蒸汽 区；易掉毛，使用寿命周期内效率 衰减快泄漏量一般比较大，由于 该汽封产品室一种菲接 触式刚性汽封，间隙太 小，汽封齿就很容易和转 子碰磨，布莱登汽封和蜂窝式汽封简介1）布莱登汽封布莱登汽封属于可调式汽封的一种，其技术特点是将传统汽封块退讣（背部采用板弹簧） 改进为由螺旋弹簧安装在两相邻汽封块垂肓断面的结构形式，如下所示。在自由和空负荷工 况下，汽封块在螺旋弹簧的作用下，汽封块张开，可退让径向间隙1.5mm左右。随着符合 增加，汽封块在
6、背弧受到蒸汽压力的作用下，克服弹簧力，各级逐渐关闭，一般设计在20% 负荷前各级汽封完全闭合，闭合后设计的径向间隙为（0.25-0.5） mm,这时汽封达到最小径 向间隙。自由状态下的布莱登汽封这种汽封的优点是机组正常运行时其径向间隙远远小于传统结构的汽封，因此何效的 减少了漏汽。但该汽封也有致命的缺点：其一是若由于某种原因导致汽封不能正常闭合，那 么其径向间隙将达到（1.75-2） mm,远大于传统汽封的间隙值0.75mm,漏汽量将大大增加。 其二是由于结垢等原因导致停机时汽封不能正常打开，则再次启机时，会因为汽封间隙较小 而出现动静碰磨，损伤转子和汽封，并可能产生振动。2）蜂窝式汽封蜂窝式
7、汽封根据蜂窝状卩FL汽原理设计，蜂窝带山厚度为0.05-0mm的海斯特傑基耐高 温合金（Hastelloyx）薄板加工成正六角形孔状结构（如下图所示），汽封背板材质为 15CrMoA,在550C以下工作时具有较高的热强性和足够的抗氧化性。蜂窝式汽封具冇以下优点：A. 蜂禹带由合金制成，耐高温、质地较软，与转子碰磨时伤害较轻；B. 由于蜂窝汽封与转子的密封是面密封，胀差变化较大时，不会出现“错台”现象;C. 同样的情况下，蜂駕汽封的蒸汽泄漏量仅为梳齿汽封的25%,甚至是更小；D. 增强轴的振动阻尼，消弱轴的振动，阻碍了汽流激振的形成。但是蜂窝汽封的制造技术涉及激光加工、电加工和高温真空钎焊等特种
8、加工工艺，制造 过程中，应保证蜂窝和背板的钎焊接头强度的同吋，保证蜂窝体的柔软（可磨性）。另一个 关键的技术问题是：在汽封背板上钎焊蜂窝带时，有一个从室温加热到1100C左右，再冷 却到室温的过程，汽封背板肯定存在变形。如何保证汽封的设计要求，是该汽封制作过程的 关键。4. 改造方案（通过汽封综合对比，选择布莱登.蜂窝汽封相结合改造）序列位置内容数量1调节级阻汽片拆除、镶嵌52高压调端内侧汽封布莱登可调式汽封43高中压过桥汽封布莱背可调式汽封94高压叶顶阻汽片（第7、8两级是用螺 栓紧固在一起，如果两级能拆开阻汽片 更换数量合计44道）拆除、镶械405中压缸叶顶阻汽片拆除、镶嵌306中压电端内
9、侧汽封布莱登可调式汽封47低压端汽封内侧蜂窝式汽封48高压隔板汽封布莱登可调式汽封99中压隔板汽封布莱登可调式汽封65. 汽封改造预期收益汽封漏气量计算公式：G严XFX匡三If ZxxV,其中：一流量系数；F间隙面积;F=hD6其中:D汽封直径；汽封间隙；Z-汽封齿数；P1, VI一-进口压力，比容；P2一-出口压力；以布莱登汽封为例，根据上述公式及机纽相关参数计算改造后的预期收益如F：布莱登、蜂窝汽封改造对机组热耗影响项目所在位置数暈机组实际运行间隙（mm）布莱登汽封运行间隙（mm）汽封改造后对机组性能的影响漏汽量减少热耗降低t/hkJ/kW. h高压后轴封（调端）高压轴端内侧40.80.
10、35. 531764.92高压隔板汽封高压隔板90.80.316. 746881& 57髙中压过桥汽封高中压过桥90.80.37. 2509619. 86中压隔板汽封中压隔板60.70. 255.8234810. 76中压端外汽封（电端）中压轴封外侧30.60. 151.304792. 74低床轴端（蜂窝汽封）电端外侧封40. 70. 157. 3961710. 26合计67. 11高中压缸阻汽片的更改对机组热耗影响序号改造部位机组实际运行间隙(mm)汽封、阻汽片改后间隙(mm)改造后对机组性能的 影响热耗降低(kJ/kW. h)1调节级1.51.09. 722高压叶顶1.200.712. 5
11、23中斥叶顶汽封1.30.68.92合计31. 16改造后对机组性能的影响热耗降低98. 27kJ/kW. h,考虑到计算少实际有差界，按一克标煤发热量29. 308kJ/kW. h扣除，即改造后降低热耗69 (kJ/kW. h)6. 汽封间隙的现场整定1)汽封间隙的最终确定根据机组的设计要求以及汽封厂家的改造经验，我们确定了汽封调整的最终间隙，如F 表：(单位：mm)序列位置内容数量设计值修正值(协商确 定)1调节级阻汽片拆除、镶嵌51.30. 852高压调端内侧汽封布莱登可调式汽封40. 50. 300. 053髙中压过桥汽封布莱登可调式汽封910. 350. 054高压叶顶阻汽片(笫7、
12、 8两级是川螺栓紧固在 一起，如果两级能拆开 阻汽片更换数量合计44道)拆除、镶嵌401.20. 655中压缸叶顶阻汽片拆除、镶恢301.30. 656中压电端内侧汽封布莱登可调式汽封40.50. 300. 057低压端汽封内侧蜂窝式汽封40. 550. 300. 058高压隔板汽封布莱登可调式汽封90. 760. 350. 059中压隔板汽封布莱登可调式汽封610. 350. 057. 机组改造后的效果改造后仍然委托甘肃电科院进行热力性能试验。如下表:项目单位修前额定 工况修后额定 工况差值修正后热耗率kJ/ (kWh)8867. 278400.20467. 07高压缸内效率%82. 338
13、3.42%1. 09%中压缸内效率%8& 9191.29%2. 38%（改造后汽封照片）通过本次汽伦机汽封改造，在#3机组启动以后：1、改造后机组在300MW工况下高压缸效率为83.42%,比改造前82.33%提高T 1. 08%。2、改造后机组在300MW I况下中压缸效率为91.29,比改造前88. 91%提高了2.38%3、真空大大捉高。真空下降速度，后三分钟为0.383 kpa/min.【修前，后三分钟为0.746 kpa/min 1、经济效益分析汽封改造后对机组性能的影响热耗降低98. 27kJ/kW. h,考虑到计算与实际有差杲,按一克标煤发热fi 29. 27kJ/kW. h扣除
14、，即改造后降低热耗授低69 （kJ/kW.h） o 机组每发一度电节省的标煤耗用为（标煤发热量按照29271KJ/Kg）：69kJ/kW h-r29271kJ/Kg=0. 0023573Kg/kW h按照#3机组每年正常运转7200小时、标煤的成木价500元/吨计算:300MWX6700 hXO. 0023573 Kg/kW h =47381367195 Kg二4738. 2 吨473& 2X500=2369100 元即#3机纟fl汽封改造示每年节省煤耗的费用236. 91力元，8. 结术语目前300MW机组是国内电厂的主力机组，虽然制造技术比较成熟，但在节能降耗方面仍 有较大潜力可以挖掘。在保证安装质量以及安装间隙的前提下，布莱登汽封和蜂窝汽封均具 有良好的阻汽节能效果。继#3机汽封成功改造后，我厂另外2台机组也即将实施改造。由于#3汽伦机节能改造 效果显著，我公司获得了 2013年中铝兰州分公司科技进步特等奖，
