新型汽封應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性和時(shí)效性

程貴兵，李明，徐曙，蔣北華

(湖南省電力公司科學(xué)研究院，長沙市，410007)

0 引言

近幾年來，湖南省內(nèi)諸多汽輪機(jī)組圍繞揭缸提效開展了大量技改工作，其中最主要的工作是汽封改造。從2008年開始，連續(xù)3年每年均有10臺(tái)左右的汽輪機(jī)進(jìn)行汽封改造，新型汽封(如布萊登、蜂窩、刷式、接觸式等)在汽輪機(jī)通流上得到應(yīng)用，不同形式汽封改造后的效果和已進(jìn)行新型汽封改造的機(jī)組的運(yùn)行狀況，值得分析和總結(jié)。通過收集各機(jī)組的改造信息、機(jī)組改造前后的熱力性能評(píng)估試驗(yàn)、大修后首次開機(jī)狀況等，全面地分析、總結(jié)新型汽封的改造成果，以進(jìn)一步優(yōu)化汽封間隙調(diào)整和更好地保持改造效果，達(dá)到將汽封技術(shù)改造效果發(fā)揮到最佳的目的。

1 各廠汽封改造基本方案

各廠揭缸檢修思路基本一致，大體思路是:檢查各通流部件，處理通流部件的異常狀況，如清理通流部件積鹽、積垢等;對(duì)傳統(tǒng)汽封進(jìn)行改造;對(duì)已完成汽封改造的機(jī)組，檢查新型汽封運(yùn)行1～2年后的狀況，進(jìn)一步優(yōu)化汽封間隙。在汽封的類型方面，各廠不盡相同，本文選用有代表性的4臺(tái)機(jī)組的改造方案進(jìn)行介紹，具體見表1～4。

2 揭缸檢修過程中通流部分存在的問題及解決方案

2.1 解體過程中汽封狀況

(1)無論是新型布萊登、蜂窩汽封，還是傳統(tǒng)的梳齒汽封，基本沒有發(fā)生大的碰摩現(xiàn)象，但有一些個(gè)別問題，如1臺(tái)機(jī)組中壓末級(jí)圍帶因運(yùn)行中葉片部分甩出，造成葉頂圍帶與葉頂蜂窩汽封相摩擦，致使出現(xiàn)葉頂圍帶摩穿現(xiàn)象，但這與汽封結(jié)構(gòu)無關(guān)。

表1 A電廠3號(hào)機(jī)組改造方案Tab.1 Renovation of unit 3 for plant A

表2 B電廠2號(hào)機(jī)組改造方案Tab.2 Renovation of unit 2 for plant B

表3 C電廠2號(hào)機(jī)組改造方案Tab.3 Renovation of unit 2 for plant C

表4 D電廠1號(hào)機(jī)組改造方案Tab.4 Renovation of unit 1 for plant D

(2)經(jīng)過改造的蜂窩、布萊登汽封經(jīng)過1～2年運(yùn)行，均未發(fā)現(xiàn)異常狀況，汽封總體狀況良好。有少量蜂窩汽封蜂窩眼里沾有異物，僅有1臺(tái)機(jī)組布萊登汽封出現(xiàn)一級(jí)彈簧斷裂現(xiàn)象。

2.2 存在的主要問題

(1)葉片、靜葉上積鹽和結(jié)垢嚴(yán)重。從大修后轉(zhuǎn)子外觀檢查看，葉片普遍存在積鹽和結(jié)垢現(xiàn)象，部分轉(zhuǎn)子低壓末級(jí)葉片有汽蝕現(xiàn)象，對(duì)于配置直流鍋爐機(jī)組，積鹽、積垢、汽蝕現(xiàn)象均較汽包爐嚴(yán)重。

(2)汽缸變形。幾臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)了汽缸變形，扣空缸時(shí)中分面間隙超標(biāo)，情況嚴(yán)重的如B電廠2號(hào)機(jī)組高中壓內(nèi)缸，內(nèi)缸變形量大，現(xiàn)場無法處理，只得返回制造廠處理。

3 揭缸檢修后首次開機(jī)機(jī)組振動(dòng)狀況及分析

檢修過程中，各廠均按照廠家標(biāo)準(zhǔn)下限值進(jìn)行了調(diào)整，針對(duì)各廠總體調(diào)小汽封間隙以及大修現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的通流部分具體問題，各廠制定了相應(yīng)開機(jī)振動(dòng)控制方案。一方面，既要確保開機(jī)順利，另一方面，又要保證不發(fā)生大的振動(dòng)造成對(duì)汽封的破壞。機(jī)組進(jìn)行新型汽封改造引起開機(jī)過程中的振動(dòng)問題，國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)論述參見文獻(xiàn)［1-4］。從湖南省2010年改造后開機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，改造后開機(jī)過程中大部分機(jī)組(10臺(tái)機(jī)組中有8臺(tái))出現(xiàn)了不同程度的碰摩問題。其中C電廠2號(hào)機(jī)組碰摩問題尤為突出，經(jīng)過多次反復(fù)開機(jī)，解決了低壓脹差支座軸向碰摩、4瓦油檔碰摩、低壓刷式汽封碰摩等問題后，機(jī)組振動(dòng)才趨于正常。從機(jī)組大修和開機(jī)過程來看，以下幾方面需要引起足夠重視:

(1)機(jī)組的汽封間隙一定要仔細(xì)調(diào)整，一般情況下按照制造廠家的下限值調(diào)整間隙從安全方面考慮是有保障的。對(duì)于其他的動(dòng)靜間隙，如油檔、探頭等容易忽視的通流部件的間隙也需要引起足夠重視。

(2)改造后首次開機(jī)一定要采取逐步提升轉(zhuǎn)速，分階段穩(wěn)定的措施，將摩擦振動(dòng)控制在一定的范圍內(nèi)，既保證轉(zhuǎn)子能磨掉汽封與其輕微接觸的部分，又保證避免因急于求成導(dǎo)致嚴(yán)重摩擦損害汽封。

(3)高中壓轉(zhuǎn)子摩擦振動(dòng)容易發(fā)生在機(jī)組啟停、空負(fù)荷階段和布萊登汽封閉合階段，低壓轉(zhuǎn)子摩擦振動(dòng)容易發(fā)生在帶負(fù)荷階段。在啟動(dòng)過程中，當(dāng)摩擦振動(dòng)處于快速增長或超過了開機(jī)方案制定的上限值時(shí)，應(yīng)果斷采取打閘停機(jī)措施，投入盤車運(yùn)行。連續(xù)盤車一段時(shí)間，以消除摩擦引起的轉(zhuǎn)軸臨時(shí)熱彎曲，不得采取降轉(zhuǎn)速暖機(jī)等措施，避免摩擦振動(dòng)由早期過渡到中晚期，導(dǎo)致摩擦振動(dòng)發(fā)散。

(4)要慎重使用接觸式、刷式汽封。開機(jī)實(shí)例證明，這類汽封耐磨性好，消除摩擦振動(dòng)需要更長的時(shí)間。

4 揭缸檢修效果評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)機(jī)組改造前后熱經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)通過改造前后熱力性能對(duì)比試驗(yàn)，機(jī)組改造前后試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 揭缸檢修前后熱耗對(duì)比Tab.5 Comparison of heat rate before and after transformation

機(jī)組改造前后試驗(yàn)依據(jù)GB/T 8117.2—2008《汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行，主流量以進(jìn)入除氧器的凝結(jié)水流量為基準(zhǔn)，采用標(biāo)準(zhǔn)孔板測量，在機(jī)組檢修中將孔板拆下進(jìn)行檢測，對(duì)其他溫度、壓力測點(diǎn)也進(jìn)行了校核。如果現(xiàn)場具備條件，最好改造前后在凝結(jié)水主流量管道上安裝高精度流量長頸噴嘴，以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

總體來說，汽封改造后機(jī)組熱耗率明顯下降，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性明顯改善，機(jī)組供電煤耗降低了6～8 g/(kW·h)，汽封改造取得了很好的效果，效果與文獻(xiàn)［3-4］基本吻合。

5 結(jié)論

(1)機(jī)組經(jīng)過汽封改造后熱耗率明顯下降，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性明顯改善。一般可降低機(jī)組熱耗150～200 kJ/(kW·h)，降低供電煤耗6～8 g/(kW·h)，在投入不大的情況下取得的效益是可觀的。近2年湖南省的供電煤耗指標(biāo)大幅度改善，與各廠大力推廣汽輪機(jī)汽封改造工作密不可分。

(2)汽封改造后大修開機(jī)發(fā)生摩擦振動(dòng)是正常現(xiàn)象，需要認(rèn)真對(duì)待摩擦振動(dòng)問題。由于汽封間隙調(diào)至下限，改造后首次開機(jī)多數(shù)機(jī)組發(fā)生了摩擦振動(dòng)問題，要制定合理的方案和措施來消除摩擦振動(dòng)，保證機(jī)組安全啟動(dòng)。

(3)經(jīng)過改造的汽封，從安全運(yùn)行角度講是有保障的。從各廠大修檢查情況看，已完成汽封改造的機(jī)組經(jīng)過1～2年運(yùn)行后，汽封基本未發(fā)生異常情況。

(4)需要加強(qiáng)水質(zhì)控制，對(duì)配置直流鍋爐的水質(zhì)控制要求更加嚴(yán)格。從2010年機(jī)組揭缸檢查情況看，動(dòng)葉、隔板等部套，各機(jī)組均不同程度出現(xiàn)了葉片積鹽、結(jié)垢、銹蝕等問題。要避免這些問題，關(guān)鍵是對(duì)水質(zhì)控制要嚴(yán)格，對(duì)于直流鍋爐的水質(zhì)尤其要引起足夠重視。

(5)機(jī)組運(yùn)行中需要加強(qiáng)汽溫控制，防止汽缸冷熱變化過大引起的缸變形。從多臺(tái)機(jī)組發(fā)生解體發(fā)現(xiàn)汽缸變形情況看，造成汽缸變形原因很多，在運(yùn)行中需要嚴(yán)格控制主再熱汽溫。汽缸變形會(huì)帶來中分面漏汽和改變通流原有的動(dòng)靜間隙，給機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來極大的影響。

［1］王家勝，鄧彤天，冉景川.某300 MW汽輪機(jī)組汽封改造后啟動(dòng)振動(dòng)故障的排除［J］.熱力透平，2010，39(2):134-137.

［2］王雙同，王晉權(quán).一臺(tái)300 MW汽輪發(fā)電機(jī)組汽封改造后振動(dòng)故障診斷及處理［J］.江蘇電機(jī)工程，2009(3):15-17.

［3］王勇，于德超.600 MW 機(jī)組汽輪機(jī)汽封改造及經(jīng)濟(jì)性對(duì)比［J］.華電技術(shù)，2010，32(5):60-62.

［4］沈發(fā)榮，周留坤，王俊，等.新型汽封在國產(chǎn)機(jī)組的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性分析［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3(11):184-186.