降低汽輪機漏汽損失的新技術
——薄葉式汽封

王淑琴

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

降低汽輪機漏汽損失的新技術
——薄葉式汽封

王淑琴

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

使用新型汽封、間隙控制技術的優點毋庸置疑，除了可以降低漏汽損失、提高汽輪機的性能之外，還可以避免間隙減小時的軸系振動的問題。通過維持原有汽封性能，可防止長期運行后性能的逐年惡化，而且在部分改造老機組時也可以予以使用，所以具有很高的投資價值。

漏汽損失；薄葉式汽封

0 引言

在環境問題備受全球關注時，發電設備的高效率作為CO2減排的切實措施已成為更加重要的課題。汽輪機效率低下的主要原因是蒸汽泄漏問題，為此開發了降低泄漏損失的新型汽封，以及將密封件碰磨控制在最低限度的汽封間隙控制技術。

1 薄葉式汽封

1.1 原理

薄葉式汽封是和以往的拉別林汽封不同的新型汽封。薄葉式汽封是將許多被稱之為"薄葉"的薄板向旋轉方向傾斜排列。這種汽封的原理主要有以下3點：

1）通過減少蒸汽泄漏提高汽輪機的性能；

2）利用轉子旋轉產生的動壓效果及汽封壓差使薄葉的端部上抬，避免與轉子接觸，從而可以避免薄葉的碰磨及接觸發熱；

3）通過板狀增大軸向剛性，可提高汽封前后的壓差。

1.2 基本結構

每個薄葉就是5 mm、厚0.1 mm的金屬板。薄葉的前后與薄葉夾持之間設有間隙，通過汽封前后的壓差來控制薄葉表面的壓力分布，使薄葉產生上抬力。

1.3 工作原理

薄葉汽封的工作原理是：薄葉上作用著由設定預載荷產生的壓緊力、轉子運行時動壓產生的上抬力、各氣封壓差產生的上抬力，通過這些力的平衡作用，使薄葉在轉子運行時上抬。

1.4 與以往汽封的比較

1）拉別林汽封。拉別林汽封采用的是傳統的非接觸式結構，為了避免轉子和汽封齒的接觸，在設計上允許存在一定程度的間隙，從而限制了漏汽的進一步降低。且漏汽量由于間隙變化會發生變化；運行中汽封齒和轉子發生接觸磨損后間隙變大，漏汽量也就隨之增大。

2）刷子汽（氣）封。刷子汽（氣）封主要用于燃氣輪機及其它某些汽輪機，是一種接觸式汽（氣）封，其漏汽（氣）量約為拉別林汽（氣）封的40%，因為刷子單體剛性較低，故存在高壓差條件下為增大朝轉子方向的壓緊力而產生的高壓差問題和使用壽命問題，特別是當汽輪機內壓差很大時，要采用刷子汽封有困難。

1.5 性能驗證試驗結果

依據薄葉汽封的工廠試驗將漏汽量確認試驗結果和上抬特性驗證試驗結果確認，漏汽量可以降低到以往拉別林汽封的30%左右。而且通過導通試驗確認了在轉子旋轉時導通電位差下降、薄葉上抬。

1.6 實機驗證結果

薄葉汽封在驗證設備汽輪機上進行了實機驗證。在LP平衡環和IP平衡環上使用了薄葉汽封，然后測量其漏汽量，經確認，實測和設計值相符，比以往拉別林汽封結構的漏汽量減少。

2 ACC（間隙有效控制）汽封

2.1 特征和基本結構

ACC汽封的結構就是一種拉別林汽封弧段，可以沿著徑向移動，利用蒸汽壓差力和彈簧力，使啟停時和帶負荷運行中間間隙發生變化。據判斷，汽封齒的碰磨主要是由于停機過程中汽缸的貓拱狀變形和啟動過程中轉子軸心在上下方向的移動造成的，所以將汽封弧段設計成上下可去、左右固定的結構。

以往的拉別林汽封，在汽輪機停機時因為間隙減小，汽封有發生接觸的可能性。而ACC汽封在汽輪機啟停時間隙并不減小，避免了汽封的接觸，而在汽輪機帶負荷運行時，間隙保持在較小的狀態，從而降低了漏汽量。

2.2 工作原理

汽輪機啟停時通過彈簧力使汽封弧段上抬，以保持轉子和汽封之間的間隙為較大狀態；汽輪機帶負荷運行時，利用汽封壓差使汽封弧段朝轉子方向靠近，以保持運行中的間隙在較小狀態。

2.3 實機驗證結果

ACC汽封已在驗證設備上進行了實機驗證。確認了其工作良好，在汽輪機停機時間隙擴大、而在帶負荷運行時間隙減小。使用ACC汽封連續運行之后進行檢查，確認汽封齒尖端沒有碰磨、沒有接觸痕跡，彈簧力也沒有變化。

3 結語

為了滿足高效環保的需求，開發了降低汽輪機漏汽量、提高效率的新型汽封技術和間隙控制技術。這些新技術都是在驗證設備上對實用性能及可靠性進行驗證后在實機上應用的，在所有機組上都沒有出現問題。除了在新機組上應用之外，還可以用于舊機組的小范圍改造，得到較高的投資回報。新技術在單缸汽輪機上使用可以根據不同機組的運行狀況、工程進度、經濟性評價選擇其使用范圍。今后將繼續致力于擴大汽輪機新型汽封技術和間隙控制技術的應用，力求通過高可靠性的產品對節能減排作出貢獻。

（編輯：立 明）

TK 269

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1002－2333（2014）04－0263－02

王淑琴（1961—）女，工程師，主要從事汽輪機技術工作。

2014-01-06