300MW汽輪機軸端汽封節能改造

（江西貴溪電力檢修公司燃修分公司，江西　貴溪　335400）

300MW汽輪機軸端汽封節能改造

黎龍醒

（江西貴溪電力檢修公司燃修分公司，江西貴溪335400）

某發電有限公司1#機組汽輪機和水泵汽輪機都存在軸封漏氣嚴重、熱耗與設計值相比偏高的問題，為此對軸端汽封進行部分改造，將原有的梳齒式汽封改為接觸式窩蜂汽封。改造后有效地提高了汽輪機和水泵汽輪機的熱效率，減少了軸封漏氣量，有利于機組經濟運行。

汽輪機；汽封；改進；節能

某發電有限公司1#機組汽輪機型號為N300-16.7/537/537-8，結構形式為亞臨界、單軸、雙缸雙排氣，再熱凝汽式。自2006年投產以來，存在機組熱耗與設計值相比偏高的問題，高、中壓部分軸端汽和低壓缸前、后軸端汽封真空泄漏量較大，嚴重影響了機組的經濟運行。

一、汽輪機系統存在的主要問題及節能改進措施

1.存在的主要問題

高壓缸效率偏低，高中缸夾層溫度高軸封內外漏嚴重等。該機組軸封及進橋汽封采用高低齒迷宮式汽封和梳齒式汽封。

根據不同電廠同類型機組大修揭缸檢查情況，汽封均沒有明顯磨損，表明設計間隙大，汽封漏氣量嚴重，密封效果差，使汽輪機缸效降低。

兩臺給水泵型號為G3.6-0.78-1，型式為單缸、單流、單軸、沖動式、純凝汽、新汽內切換。運行過程中存在軸端蒸汽以外漏氣量較大的問題，外漏蒸汽凝結成水后順著排水管流到地面。

2.節能改進措施

通過分析同類型機組改進情況，結合某廠300MW亞臨界汽輪機的結構，以及廣泛收集的接觸式汽封、布萊登汽封、窩蜂汽封、側齒汽封等資料，經對安全性、經濟性比較，決定采用某公司生產的王長春接觸式汽封，并制定了以下汽封改造和間隙調整措施和預期目標。

（1）利用機組大修的機會檢查測量汽輪機各部汽封間隙，對不改造的汽封間隙進行調整，確保汽封間隙調整到靠近最小值，減少級間漏損，提高汽輪機的缸效。

（2）將高、中、低壓軸封改造為接觸式鐵素體汽封，高中壓間汽封采用浮動齒鐵素1汽封。1#機具體改造內容如下：高中壓間軸6道，高壓缸后軸封4道，低壓缸前后軸封各3道。每臺給水泵汽輪機汽封改造3道，高壓側軸封1道，側壓軸封2道，兩臺給水泵汽輪機改造共計6道。

（3）解決高、中壓缸軸端漏氣，提高機組的效率，降低機組熱耗，避免蒸汽進入軸承室導致潤滑油乳化，確保機組安全運行；解決低壓缸軸端漏空問題，防止真空側空氣漏入，提高真空嚴密性，降低供電煤耗。

3.新型汽封

（1）汽封尖齒采用低硬度鐵素材質片。鐵素體片為鐵素體不銹鋼。鐵素體不銹鋼是在使用狀態下以鐵素體組織為主的不銹鋼。這類鋼具有導熱系數大、膨脹系數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點。

因鐵素汽封的汽封尖齒與軸發生碰磨不傷害轉軸，故汽封尖齒與轉軸的間隙較傳統汽封小，有利于提高密封效果。

（2）汽封改造方案。

①接觸式蜂窩汽封結構

接觸式窩蜂汽封密封部分主要由接觸齒、鐵素體齒、窩蜂帶組成。接觸齒的作用是保持與轉軸接觸，實現無間隙密封，并且具有自潤功能。鐵素體齒的汽封片采用低硬度鐵素體材質片，汽封尖齒與軸發生碰磨時不傷害轉軸，密封效果好。蜂窩帶由內孔表面為蜂窩形狀的六邊形小蜂窩孔組成，其芯尺寸為2.5mm、厚板0.1mm、蜂窩深度為3.2～6mm。主要作用是干擾氣流流動，降低內外氣流壓差。

②接觸式窩蜂汽封密封原理

當氣流通過高齒進入蜂窩帶時，氣流在壓力的作用下進入窩蜂汽室，氣流在六角形汽室中形成渦旋，正壓蒸汽由層流狀態轉換為紊流狀態，致使正壓蒸汽壓力減弱，減弱的正壓蒸汽同時在接觸齒的阻隔作用下形成渦旋回流蒸汽，回流蒸汽與正壓蒸汽的碰撞進一步削弱了正壓蒸汽的強度，最大限度地降低蒸汽泄漏量。

蜂窩結構是磨損材料，可以將轉子與缸體間隙設計到最小值，從而減少漏氣量，提高效率，降低能耗，同時又可提高轉動系統的穩定性，保證轉子不會與缸體產生摩擦而發生危險。

接觸式蜂窩汽封裝配中，調整汽封的徑向間隙、周向膨脹間隙、退讓間隙應在設計值范圍內，使汽封塊處于最佳安置狀態。

二、效果

（1）改造后經運行證明，軸封漏氣量大大減少，軸封供氣壓力改造前需維持在0.09MPa。

以上改造后只需維持在0.06MPa即可。改造前由于軸封漏氣過大，需要啟旁路閥運行，改造后無須再開旁路閥運行。

(2)給水泵汽輪機軸封改造前漏氣較大，并且漏氣凝結成水沿著給水泵排氣管流到地面，改造后完全消除了該現象。

(3)改造后高中壓夾層溫度降低了7～8℃，證明高中壓缸夾層漏氣大幅度減少，達到了改造的目的。

三、結語

對1#機組汽輪機和給水泵汽輪機軸端汽封進行改造后，接觸式汽封比原有的梳齒式汽封密封性更好，能確保機組安全穩定運行，節能效果明顯。汽輪機汽封改造后熱耗為8 061.485kJ/kW·h，比改造前降低93.073kJ/ kW·h，折合降低標準煤耗約3.18g/kW·h，達到了節能改造的預期目標。

[1]常咸伍，霍如恒.汽輪機本體檢修實用技術[M].中國電力出版社.

[2]王紹艷，袁紹華等.工業汽輪機技術問答[M].化學工業出版社.

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1671-0711（2014）11-0022-02

2014-07-25）