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1、利用新技术提高汽轮机安全、经济性论布莱登可调式汽封胡贵保（新余发电有限责任公司江西新余336502）摘要：简要叙述了传统汽封的不足之处，介绍了布莱登可调试汽封的优越性和实用性，并对此进行了评价及分析。 关键词：汽轮机安全性经济性传统汽封布莱登可调式汽封1传统汽封对汽轮机安全性、经济性的影响汽封是密封蒸汽的一种装置，其作用是减少和防止汽轮机动静部分间隙处的蒸汽泄漏及空气漏入汽缸，汽封按其装配位置的不同可分为轴端汽封（轴封），隔板汽封和通流部分汽封（叶顶汽封）三大类。每圈汽封分成六个汽封弧段，每个汽封弧段的背部装有两片平板弹簧片，弹簧片将汽封弧段压向汽轮机转子，使得汽封齿与转子轴径向间隙保持最小值
2、，通常为060935mm。（图1）在实际运行中，由于汽封弧段、弹簧片长期处于高温高压的蒸汽中，工作环境恶劣，本身的材质等一系列问题的存在，在检修中发现汽封弧段被结垢卡死，弹簧片弹性不良；造成汽封间隙发生变化。特别是汽轮机在启停过程中，由于汽缸内外不均匀受热而产生的变形，或过临界转速时，转子振幅较大等原因，均可能导致转子与汽封齿发生局部摩擦，这种摩擦使转子发生瞬时弯曲现象而进一步加剧了动静摩擦。这样汽轮机启动后，就不一定能保持汽封设计中所规定并在安装时已调整好的汽封间隙。从而导致蒸汽不正常泄漏损失，有的高达汽道全部热效率损失的80。在高压和中压缸中，由于汽封和叶顶汽片的过度摩损，间隙过大而引起的
3、损失，竟大于所有其他汽道损失的总和。因此汽轮机级间漏汽量大，会使汽轮机的效率降低。汽封间隙太小，对机组的安全性不利。有些异常原因引起机组振动加大而启动困难，汽机转子摩擦加剧，造成转子弯曲事故时有发生。故在现场安装和检修过程中，工作人员怕汽封间隙小而导致动静摩擦，而采取牺牲经济性来保安全性的办法。把汽封，特别是高压轴封间隙调得过大。然而过大的汽封间隙势必造成漏汽量显著增加。在汽封间隙调整问题上确实存在着安全与经济的矛盾。如何解决这一矛盾，长期以来一直困扰着汽轮机专业人员。布莱登可调式汽封使机组的安全性与经济性并存，它可以保证汽轮机在启停过程中汽封与转子有较大的间隙，动静部分不发生摩擦，机组正常运
4、行时，汽轮机能够保持合理而且较小的动静间隙，减少汽封漏汽损失，从而达到提高汽轮机效率的目的。2布莱登可调式汽封的结构及工作原理21可调式汽封的结构布莱登可调式汽封是美国布莱登工程公司专利产品，全世界已有500多台大小容量汽轮机成功地采用了该技术。该技术经过运行几年后开缸检查，证明汽封确实在运行中伸缩自如，而且未被磨损。因此可以说这一技术的有效性和可靠性已经被实践所证实了。可调式汽封弧段结构与传统汽封弧段基本相同，只是进汽面上铣出一道引汽槽，其目的是使汽封弧段背面压力（汽封体沟槽内部压力）等于进汽侧压力。而在必要汽封弧段的端面上钻孔装入螺旋圆柱弹簧，其上下汽封环中间各有两只螺旋圆柱弹簧，共四只。
5、弹簧的推力使得汽封弧段在没有蒸汽压力时呈开启状；汽封弧段与汽封体之间一般设计有3mm的退让距离，故汽封齿与轴就有3mm以上的间隙。因此布莱登可调式汽封设计不同于原有的传统汽封的设计，主要区别在于用四只螺旋圆柱弹簧，取代了十二片平板弹簧片（图2）22可调式汽封的工作原理当汽轮机尚未进行时，传统汽封环是闭合状态（图1），而可调式汽封是张开状态（图2）。汽轮机启动后，蒸汽流量逐渐增加，作用于可调式汽封弧段背面的压力会逐渐大于作用在正面的压力，产生一个压差（图4）。当这个压差达到能克服螺旋弹簧的推力时，汽封环就闭合（图3），使汽封齿与轴的间隙变小，达到按设计值而调整的数值。停机时，进汽量逐渐减少，当流
6、量减到一个数值时，也就是在2时，螺旋弹簧的推力大于压差、摩擦力、弧段重力等，就使汽封环张开。因此经过精密计算而设计的各级汽封螺旋弹簧可以使各级可调式汽封按照需要，在不同的蒸流量下，逐一关闭，使整个过程平稳有序地进行。汽轮机进行汽封改造，并非所有的汽封都必须改造为可调式汽封。在高中压缸的前后两端轴封中最靠外面的三档汽封必须保持原结构。这是因为最外一档如果完全张开，那么许多杂物和润滑油会被吸入真空系统；第二档如果完全张开，就会使引入的密封蒸汽被吸入主凝汽系统；而第三档如果是完全张开的话，那么在启动前抽真空时就难以保持汽缸内的密封性。结合实际情况，因为轴两端的汽封都十分靠近轴承，因此在这些部位的振幅
7、比较小，汽封也不易于被轴所磨损，所以无须改为可调式汽封。3布莱登可调式汽封在新电公司的应用31可调式汽封改造部位新电公司2号机系哈尔滨汽轮机厂的N210127535535型超高压、中间再热、三缸二排汽冷凝式汽轮机，是采用梳齿形迷宫式汽封。该机在安装投产后，汽封间隙本身就偏大，运行中两端轴封漏汽相当严重，危害着机组的安全性和经济性。在1999年上半年利用大修机会，应用布莱登可调式汽封技术对该机汽封进行改造。改造部位为，高中压缸前后端汽封，除最外侧十三档维持原结构，其余部位全部改造；高中缸压隔板汽封，除中压第一级维持原结构，其余部位全部改造。改造前后端汽封41圈，隔板汽封20圈，共61圈。高中压缸
8、所有改造的汽封环全部换新。32改装可调式汽封技术要求根据该机组运行状况，在布莱登汽封技术范畴内，制定了布莱登可调式汽封改造技术要求：321高中压缸前后端汽封、隔板汽封径向间隙为045055mm；322汽封环弧段端面总间隙为030106mm；323上半压板间隙为02515mm；324汽封环弧段退让间隙为29mm；325由厂家技术指导，自己安装调整。33改造后效果为了检验可调式汽封的效果，江西省电力试验研究院做了大修前后的热力性能试验。大修前后试验结果见附表。从附表中可以看出，该机通流部分汽封改为布莱登可调式汽封后，在200 MW工况下高压缸内效率提高了108，中压缸内效率提高了213，热耗率降低
9、了6525kJk Wh，机组效率提高了032，机组降低煤耗达223gk Wh，180 MW工况下高压缸内效率提高了147，中压缸内效率提高了139，热耗率降低了7038kJk Wh，机组效率提高了057，机组降低煤耗达24gk Wh。由此可见，这次2号机布莱登可调式汽封改造是成功的。4可调式汽封安全性和经济性的评价及分析41安全性的评价及分析众所周知，大轴弯曲90以上是由于摩擦振动引起的，且基本上发生在启停机过程中。汽轮机在启动过程中，转子受热不均引起弹性弯曲，或者由于转子自身不平衡而产生异常振动，以及因汽缸受热不均，上下缸温差过大，引起汽缸变形或拱背弯曲，都可能导致动静部位间隙消失而造成摩擦
10、，使得大轴弯曲。停机过程中，汽缸、转子温度较高，因意外原因，汽缸内进入冷水而变形，轴封间隙消失，无法进行盘车，也会造成转子弯曲事故。从布莱登可调式汽封的设计思路及工作原理可知，它是通过改变汽轮机启停及运行时的汽封状态，来维持汽封齿与轴的径向间隙。在定速以前，布莱登可调试汽封为全开状态，单侧间隙达到3mm以上。换句话说，如果转子振动或热弯曲超过3mm以上，才会造成动静间隙消失产生碰磨，毫无疑问这种情况发生的概率是极少的。因此，布莱登可调试汽封具有避免动静碰磨造成大轴弯曲事故发生的比较先进的汽封。42经济性的评价及分析由试验可知，改造后，机组在额定负荷200MW时，煤耗降低了223gkWh，若按单
11、台机年发电量12亿kWh，标煤单价330元t，则全年节约发电成本为：33012108223106883080（元）883（万元）这次改造费用为100万元，仅考虑节约煤计算收益，则14个月即可收回投资。其他效果有：a减少级汽封的泄漏量汽轮机高、中压缸的级间漏汽减少，就能显著提高机组热效率。b减少叶顶阻汽片的泄漏量可调式汽封在汽机启动阶段不易发生由于汽封齿摩擦而产生的瞬时弯轴现象，所以叶顶阻汽片不会被围带磨损，降低了级间泄漏。由于汽轮机这部分损失比汽封损失要大得多，更能提高机组热效率。c减少高中压缸之间中部汽封的泄漏对于高中压合缸的汽机而言，高品质的新蒸汽通过中间汽封漏入低压再热蒸汽区是一种损失。
12、因为漏过去的蒸汽并没有在高压缸的各级作功，减少中间汽封的泄漏能显著增加高压缸的效率。d增加调节级后的压力汽轮机调节级后压力会比设计值低。这是由于一部分蒸汽从级后区通过叶轮和轴封间隙泄漏造成高压第一级的效率下降。可调式汽封能减少此种泄漏而使调节级后压力接近设计值。e减少汽轮机的过分通流量由于泄漏太大，汽机在一定功率的蒸汽流量也会超过设计量，会引起节流过大造成高压缸效率有所损失。f汽轮机内效率稳定由于传统汽封在启停机过程中都会存在汽封磨损，即使大修中精心调整，汽封间隙调得再理想，也只能保持较短时间的高效率。而可调式汽封避免了启停过程中汽封齿与轴的磨擦，能使汽轮机长期达到高效稳定运行，布莱登可调式汽封改造后，可提高汽轮机内效率12。5结论 实践证明，布莱登可调式汽封设计科学，运行安全可靠、检修调整比传统汽封方便、节能效果显著，投资见效快，是一项有推广价值的新技术。 / 文档可自由编辑打印
