布莱登汽封简要介绍

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1、布莱登汽封简要介绍一、布莱登汽封发展史布莱登汽圭寸是1989年由美国布莱登工程公司创始人Ron.Brandon 提出并完成技术设计，1995 年引入我国，同年 9 月在河南首阳山电 厂#2 机组首次采用，机组大修后一次启动成功。迄今已有 300 台各 式机组采用了布莱登汽圭技术，历经十几年，先后有 100 余台机组甚 至经过两次以上大修揭缸的检验，众多实践已充分证明了布莱登汽圭 具有良好的经济性和运行的安全可靠性。二、布莱登汽圭结构及工作原理布莱登汽圭取消了传统汽圭背部的板弹簧，取而代之的是在每圈 汽圭弧段端面处，加装了四只螺旋弹簧，并且在每一个汽圭弧段的背 部进汽侧中间位置铣出一个进汽槽，以

2、让上游来的蒸汽进入汽圭弧段 背面（见图1、图2、图 3），为保证汽圭在关闭、打开的过程中不出 现卡塞现象，增大了汽圭弧块“脖颈”与汽圭槽道处的间隙。自由状态时，在弹簧应力作用下汽圭弧块是处于张开状态而远离 转子；机组启机时，随着蒸汽流量的增加，作用在每圈汽圭汽圭弧块 背部的蒸汽压力逐渐增大，当这一压力足以克服弹簧应力、摩擦阻力 等时，汽圭弧块开始逐渐关闭，直至处于工作状态，并始终保持与转 子的最小间隙值运行；停机时，随蒸汽流量的减小，在弹簧应力作用 下，推动汽圭弧块远离转子，使汽圭与转子的径向间隙达到最大值。汽封转子自由状态下的布莱登汽封 图1汽封体弾簧开启九压力分布图图2布莱登汽封圈上的受力

3、情况如下：（1）关闭力：进汽侧蒸汽压力 p1 作用于汽封弧段背部产生的作 用力F1,出汽侧蒸汽压力p2作用于汽封弧段背部产生的作用力F2。（2）开启力：蒸汽流过汽封齿与转子轴向间的通道时，对汽封产生的作用力 F3 和汽封弧段端面间压弹簧产生的作用力 F4。（3）摩擦力：汽封弧块闭合或张开时与汽封槽道间的摩擦力 F5。 在汽轮机启动时，由于进入的蒸汽量少，相应进入汽封弧段背部的蒸汽量也少，作用于汽封弧段背部的关闭力就小，这时：F1+F2F3+F4+F5汽封弧块在关闭力的作用下逐级关闭，并最终实现汽封块的关闭 使汽封齿与转子的径向间隙减到最小值，并予以保持。布莱登汽封在机组启动时，当蒸汽流量在 3

4、30%设计流量下汽 封块开始逐级关闭；在停机时，蒸汽流量减少到23%，汽封全部张 开。这样，布莱登汽封通过汽封弧段的自动开启和关闭，实现了在机 组启、停机过程中汽封与转子的径向间隙可调，避免了由于振动产生 的动静碰磨，在机组正常运行中汽封与转子的径向间隙始终保持在较 小的范围内，即设计值的下限。三、布莱登汽封的技术特点1、有效提高机组运行的安全性布莱登汽封通过在机组启、停机过程中的自动关闭与张开，有效 地避免了汽封与转子的碰磨，因此，对提高机组运行安全性方面具有 如下特点：（1）主动安全性特点。这主要体现在机组在启机过程中，在弹 簧张力的作用下汽封主动远离转子，使机组启动更加平稳顺畅。（2）被

5、动安全性特点。这主要体现在机组在机组在事故状态下 可有效避免事故扩大化。布莱登汽封是靠作用在汽封背部的蒸汽压力 克服弹簧的张力而处于关闭状态的，当机组突发事故时，机组自动切 断蒸汽，此时，通流部分蒸汽压力骤减，布莱登汽封失去了作用在汽 封背部的蒸汽压力，汽封在弹簧张力的作用下迅速张开，避免了转子 惰走时与汽封发生碰磨，从而有效的防止转子弯曲、“抱死”等恶性 事故的发生。（3）减少轴封漏汽，避免油中含水现象，减少机组运行安全隐 患。（4）由于转子质量偏心或动不平衡，而转子摆动，由于布莱登 汽封工作间隙较小，由于阻尼加大抑制转子摆动效果明显，转子运行 更加平稳。2、有效提高机组运行的经济性 汽封工

6、作间隙的减小，无疑能够提高机组运行的经济性。布莱 登汽封经济性主要体现在：（1）轴封漏汽量的减少使机组的作功能力增加；（2）级汽封漏汽量的减少，不仅使级作功能力、效率增加，同 时也减少了级汽封漏汽对主流场的扰动，从而提高了机组的整机效率（3）一般电厂机组大修后，经过一段时间的运行，汽封都会产 生一定程度的磨损，隔板或端部汽封径向间隙一般实测值可达到 0.9-1.2mm,叶顶汽圭寸可达1.8-2.8mm。而布莱登汽圭寸端部和隔板汽圭寸 可调整到 0.4mm 左右，叶顶汽封可调整到 0.8mm 左右。按上述汽封 公式,可以计算出,通过采用布莱登汽圭可提高汽轮机内效率 1-2%, 提高机组出力约 2

7、%。（4）采用布莱登汽封的经济性还体现在：能够完全避免汽封的 磨损，从而避免了每次大修需要更换大量汽封备品的费用和缩短大修 工期费用。（5）减少机组启动次数，降低启动成本，布莱登汽封较大的启 动间隙，能够确保一次启动成功，避免了因动静碰磨造成的多次启动 所增加的直接燃料费用。（6）从布莱登改造投入成本来看，按300MW机组为例，只改造 高中压缸，煤耗可下降2g/kW.h, 年即可收回全部投资，具有很高 的性能价格比。四、使用该汽封所关注的问题1、冷态启动差胀大根据该汽封工作原理，在启动和初始负荷阶段，汽封在弹簧作用 下，处于全开位置，此时间隙在最大值，汽封漏汽量大，转子加热快， 而汽缸加热跟不

8、上，暖机时间安排不当，易出现正差胀大。开启间隙设计上一般是34mm,开启间隙愈大，完全关闭的初 负荷就愈高，若暖机时间不足，在机组冷态启动时，易造成启动和初 负荷阶段差胀大。2、运行中关不住在对所调查了解的机组中，确实出现有些单位在仿造该技术改造 的机组，如开封125MW、荆门200MW机组和新疆地区的几个100MW和 50MW 机组出现运行中汽封不能闭合。并且是大修后首次启动后一直 关不住，从揭缸检查发现，主要是加工尺寸，弹簧质量和安装工艺等 存在问题。现已改进的机组，除上述机组外，从运行中各缸的效率来分析，如 首阳山的电厂200MW机组，ABE公司在改前揭缸时进行汽道评估，结 论为高压缸效

9、率可提高3.8 个百分点，大修后试验，高压缸效率实际 提高了 4 个百分点。又如外高桥 300MW 机组汽封改进后，高压缸排汽 温度下降5C左右，经一年多运行，现中压缸效率仍保持在92%左右。 新海、焦作、新余等电厂反映大修前油中带水严重，现油中带水问题 基本消除。可以证明，正常运行中该汽封处在正常闭合位置。否则， 高、中压缸排汽温度会较高，缸效率会降低。3、运行中汽封闭合后，启、停机时打不开 用户担心若因汽水品质差，通流积垢严重，若经较长时间运行 后，停机过程汽封不能打开。通过对改后在运行的机组进行调查时， 用户普遍反映机组启、停未出现过异常情况。 1997 年 1 月首阳山 2 号机组现场

10、揭缸检查和随后进行的 1、2 机正常大修，以及焦作等电 厂的正常大修，这些机组中通流部分虽也有不同程度结垢现象，但汽 封各弧段拆卸很轻松。五、对可能出现的问题建议采取的技术措施对于用户所担心的冷态启动在汽封完全打开和带初始负荷汽封 关闭前易出现差胀大，正常运行汽封不能关闭或关闭后停机时打不开 问题，建议采取以下技术措施。1、适当缩小汽封完全打开时的最大设计间隙，减小完全关闭时 的初始负荷值。 300MW 机组轴向间隙设计值较大，运行数量表明，当 缸胀在45mm以上时，即使转子加热较快，其差胀也不可能达到跳机保护动作值。但在冷态启动时，若暖机时间安排不当，则有可能出 现较大差胀，为了避免这一可能

11、性，根据机组可能出现的振动强度和 揭缸检查结果，可将汽封完全打开时的最大间隙值设计在1.52.0mm, 而不是且完全没有必要设计为34mm，这样可以减小汽封完全关闭 时的初始负荷，又可以减小若汽封关闭不住所带来的影响。其最坏的 结果，相当于现结构汽封被磨损到 2mm 左右的实际情况。2、合理设计汽封完全关闭时的最小间隙值。机组在正常负荷下 运行时，各缸径向间隙一般可在 0.50mm 左右。但为防止汽封完全关 闭后，又因某种因素影响而停机后打不开，造成下次启动时因径向间 隙过小，出现动静碰磨而产生振动的可能性。保守起见，可将汽封完 全关闭的最小径向间隙设计在现制造厂所需求设计值内。3、严格要求设

12、计、加工、安装、弹簧质量。据调查，分析不同 类型机组使用该技术的成功经验和失败教训，使用能否达到预期效果 设计、加工、安装、弹簧质量十分重要。所以决定使用该项技术改进 时，谨慎选择设计和施工单位以及严格要求现场安装、调整质量十分 重要，是成败的关键。六、常规梳齿型汽封的改造必要性汽轮机目前使用的是疏齿型汽封，疏齿汽封的密封机理是通过蒸 汽经过“环形孔”及“环形汽室”反复节流膨胀过程，达到减少漏汽 的目的。影响汽封性能的关键因素是汽封与转子径向间隙“ 5 ”及 “汽室”空间的大小，汽轮机在安装好后时“5 ”值是一定的，只 要“6 ”值不变，汽缸效率就基本不变。但根据实际运行、检修情 况来看，在汽轮机负荷变动尤其是过临界转速时，汽封必然会有一定 的动静磨损，而且汽轮机运行时间越长、启停越频繁，“ 6 ” 值就 越大，造成漏汽量增加缸效率降低。疏齿汽封在动静碰磨时无退让，更容易造成汽轮机振动增大。汽 轮机轴封漏汽量增大也会汽轮机局部超温和轴向推力增大。疏齿汽封随着汽轮机时间增加，间隙会越来越大，汽轮机效率逐 渐下降。