基于DAS技術的600MW機組汽輪機汽封節能提效改造方法

陶文敢　劉貞福

【摘要】 介紹了600MW汽輪機汽封改造的原因，DAS汽封的結構及特點，制定600MW機組汽輪機汽封節能提效改造方案并付諸實施，汽封的徑向間隙按照新的設計標準中間值偏下限安裝。改造后機組機組熱耗率降有明顯降低，汽輪機汽缸效率明顯提高。

【關鍵字】 汽輪機 DAS汽封 改造 熱耗率 缸效

一、概述

國電民權發電有限公司汽輪機為東方汽輪機有限公司生產的N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排氣、雙背壓、凝汽式汽輪機。機組于2008年11月正式投運。2014年2月做汽輪機修前熱力性能實驗顯示： 600MW工況下熱耗率為7863.47kJ/kWh，熱耗率比額定工況設計熱耗率7506.00kJ/kWh高出357.47kJ/kWh；根據汽輪機制造廠設計的熱力計算書熱平衡圖得知：高壓缸效率為86.23%，中壓缸效率為92.55%，本次試驗600MW工況下高壓缸效率為82.03%，中壓缸效率為91.05%。高壓缸效率比設計值低4.2個百分點，中壓缸效率比設計值低1.5個百分點，嚴重影響了汽輪機運行的經濟性。

二、問題分析

針對汽輪機汽缸效率偏低、汽輪機熱耗偏高的問題，利用#2機大修機會，在汽輪機解體后，對汽輪機汽封間隙進行了測量，并根據測量數據進行分析。

從統計分析可以看出，汽輪機汽封間隙大部分偏大并已超出標準范圍，分析原因為由于運行磨損和汽缸徑向膨脹不均勻等導致間隙偏大。同時，汽封結構設計存在一定的缺陷，不能保證機組在運行中汽封間隙長期維持在規定的范圍內，造成漏汽量偏大。

通過分析研究認為可以從汽封改造入手，來解決汽缸效率低的問題。綜合考慮了目前汽輪機所采用的各種結構型式的汽封，經反復綜合比對各種結構型式汽封的優缺點，決定采用DAS汽封代替原來的梳齒迷宮式汽封。

DAS汽封把常規鐵素體汽封的兩個長齒更換成兩個寬齒，并減小了汽封間隙，同時彈簧也進行了改進。如圖1所示，1為DAS汽封齒，2為鐵素體汽封短齒，3為鐵素體汽封長齒，A為常規汽封齒設計間隙，B為DAS汽封齒設計間隙。東方DAS汽封結構中，汽封齒1與轉子的間隙B比齒2、3與轉子的間隙A小，汽封齒1采用寬齒結構。在汽輪機啟、停的過程中，由于過臨界轉速的影響，汽封齒有與轉子產生摩擦的可能，因間隙B比間隙A小，所以汽封齒1應最先與轉子產生碰摩，汽封齒1推動汽封圈退讓，保護了汽封齒2、3不與轉子產生摩擦。在汽輪機正常運行時，齒2、3的間隙A可達到設計值，從而保證了設計的密封效果。另一方面，由于間隙B比間隙A小，且齒1采用寬齒結構，材料也耐磨，即使與轉子發生碰磨，其磨損量也非常小，運行時間隙B遠小于間隙A，整個汽封的泄漏量比傳統設計的汽封泄漏量小，這樣就可解決汽輪機各處汽封蒸汽泄漏量大的問題。有效的防止了汽輪機級間漏汽，提高了蒸汽的做功能力，從而提高了汽輪機的效率。

三、改造方案

將高中壓缸隔板汽封、低壓缸隔板汽封及高中壓過橋汽封由傳統的梳齒迷宮式汽封改造為DAS汽封；更換噴嘴及高中壓隔板葉頂汽封齒并重新加工齒形；將低壓正反1～4級隔板（共16級）鑲嵌式葉頂汽封齒改造為可退讓裝配式汽封；將高中壓軸封和低壓軸封的浮動式接觸齒共16圈更換為相同的新齒。

將汽輪機高、中壓缸隔板汽封13圈、高中壓缸過橋汽封5圈和低壓缸的隔板汽封24圈由原來的疏齒迷宮式汽封改造為東汽DAS汽封，將已經嚴重磨損造成間隙嚴重超標的高中壓缸共15級隔板葉頂汽封拔出，更換為刀齒形汽封并進行重新鑲嵌安裝，將低壓缸前四級共2×2×4=16級鑲嵌式隔板葉頂汽封更換為可拆卸、調整間隙及可退讓的活動式汽封，將低壓缸間隙較大的末級隔板、次末級隔板和次次末級隔板的葉頂斜疏齒汽封更換新汽封，并將汽封間隙調整至制造廠標準的中間偏下值。

四、試驗結果

一段抽壓力由修前的7.05Mpa降至6.75Mpa，一段抽汽溫度由修前的390.0℃降至377.5℃。高排壓力由修前4.58Mpa的降至4.478Mpa，高排溫度由修前的327.9℃降至324.6℃。汽封由梳齒迷宮式汽封改造為DAS汽封，大修后其中#1抽壓力和溫度均下降明顯，證明高壓缸效率提高。

三段抽壓力由修前的2.32Mpa降至2.23Mpa，三段抽汽溫度由修前的456.1℃降至486.2℃。大修前，高中壓過橋汽封漏汽較大。大修中將高中壓過橋汽封（5圈）由傳統的梳齒迷宮式汽封改造為DAS汽封，三抽溫度升高30.1℃，證明過橋汽封已經嚴密。

四段抽壓力由修前的1.18Mpa降至1.09Mpa，四段抽汽溫度由修前的372.0℃降至368.0℃。

五段抽壓力由修前的0.37Mpa降至0.29Mpa，五段抽汽溫度由修前的286.0℃降至268.1℃。

六段抽壓力由修前的0.18Mpa降至0.12Mpa，六段抽汽溫度由修前的203.4℃降至192.8℃。

河南電力試驗研究院對汽輪機汽封改造后的效果進行了熱力性能測試，汽封改造后 600MW 工況的熱耗率為7683.73kJ/kWh。高壓缸的效率比改造前提高了1.05%，中壓缸的效率比改造前提高了1.03%，低壓缸的效率提高了約5%，汽輪機的熱耗降低了180kj/kwh。

五、結論

通過汽輪機DAS汽封改造，汽輪機缸效提升明顯，經計算，節約煤耗約6 g/kw.h，經濟效益顯著，達到了汽封改造后節能降耗的目的，并為同類型機組的技術改造提供了很好的借鑒經驗。

作者簡介： 陶文敢（1968-），男，山東寧陽人，工程師。

劉貞福（1972-），男，山東成武人，工程師。

參 考 文 獻

[1] 河南省電力科學實驗研究院.國電民權發電有限公司#2汽輪機大修前熱力性能試驗試驗報告[R].河南恩湃高科集團有限公司，2014，2.

[2] 中國能源建設安徽電建第二工程公司.國電民權發電有限公司#2汽輪機A級檢修結題解體報告[R]. 2014，4.

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