DAS汽封在600MW超臨界直接空冷機組的應用實例分析

鄭富

（大唐彬長發電有限責任公司 陜西長武縣 713602）

DAS汽封在600MW超臨界直接空冷機組的應用實例分析

鄭富

（大唐彬長發電有限責任公司 陜西長武縣 713602）

分析了彬長電廠NZK600-24.2/566/566型汽輪機熱耗大的原因，提出了改造方案，介紹了DAS汽封結構及特點，對比了改造前后熱耗及缸效率的變化，對改造效果做出了評價。

汽輪機；DAS汽封；改造；熱耗；缸效率

1 機組概況

大唐彬長發電有限責任公司1號汽輪機為東方電氣集團東方汽輪機有限公司設計制造的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷、凝汽式汽輪機，機組型號：NZK600-24.2/566/566。于2009年09月投運。

該汽輪機汽封均為金屬迷宮式汽封。汽封圈后裝有彈簧片，每個汽封圈分成幾個弧段，固定于汽封體或隔板的汽封槽中。汽封圈加工成高低齒（考慮到脹差較大，低壓汽封為平齒）結構，以最小間隙與汽輪機轉子上相應的凹槽及凸臺配合。汽封圈高低齒相間的結構及最小間隙配合能有效將蒸汽泄漏降到最小。在端汽封體上有中間抽口、靠近大氣側的抽口和汽封送汽口，密封蒸汽通過汽封送汽口被送入汽封體的密封腔室。

2015年1月，中國大唐集團科學技術研究院有限公司西北分公司對該汽輪機進行了修前性能試驗，結果顯示，在611MW負荷工況下，汽輪機熱耗率為8308kJ/（kW·h），比設計值8120kJ/（kW·h）高188kJ/（kW·h）；高壓缸效率為82.14%，比設計值84.79%低2.65%，中壓缸效率為89.65%，比設計值92.21%低2.56%。

2 存在問題及分析

該汽輪機存在的問題主要為高、中壓缸效率偏低，汽輪機熱耗率較設計值偏大，不能滿足節能降耗的要求。經測試分析，造成汽輪機效率低的原因主要為汽輪機動靜部分間隙變大，導致蒸汽短路，形成所謂的“竄汽”現象，造成做功蒸汽減小，同時引起蒸汽流動混亂，從而造成缸效率降低。

由于該電廠機組參與到電網調峰，啟停次數較多，該廠目前采用的常規鐵素體汽封因材質較軟，在機組啟停過程中過臨界時，容易被轉子磨損，使汽封間隙變大，不能達到預期的密封效果。通過對適用于該類型機組且目前使用較多的汽封形式進行比較，發現DAS汽封可較好的解決該廠汽輪機存在的問題。

DAS汽封的特點如下：

（1）DAS汽封在常規鐵素體結構的基礎上的重大改進，彌補了鐵素體汽封齒在機組運行過程中被轉子磨損從而使汽封間隙變大的缺點，從而達到既對轉子磨損小，又不容易被轉子磨損的效果，保證其密封性能。

（2）DAS汽封把鐵素體汽封的兩個長齒更換成兩個寬齒。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。

圖1 DAS汽封結構圖

（3）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。

3 改造方案

結合該機組實際情況，最終確定改造方案如下：

3.1 軸端汽封改造方案

高壓后軸封共5圈，改造前為鐵素體汽封，改造后，第1、5圈為接觸式汽封，其余為DAS汽封。

中壓后軸封共4圈，改造前為鐵素體汽封，改造后，第1、4圈為接觸式汽封，其余為DAS汽封。

低壓軸封每處各3圈，改造前為銅汽封，改造后，第1、3圈為接觸式汽封，其余DAS汽封。

3.2 過橋汽封改造方案

過橋汽封共5圈，改造前均為鐵素體汽封，改造后第1-4圈為DAS+刷式汽封；第5圈不改造。

3.3 隔板汽封改造方案

隔板汽封共33級，其中高壓隔板汽封共7級，中壓隔板汽封共6級，低壓隔板汽封共2×2×5級，改造前高、中壓隔板汽封為鐵素體汽封，低壓隔板汽封為銅汽封，改造后均為DAS汽封。

3.4 葉頂汽封改造方案

按照圖2所示加工齒形，更換噴嘴及高、中壓隔板（共13級）、低壓末兩級（共8級）葉頂汽封齒，圖中A值為0.20mm、B值為1.5mm、C值為R1.6mm。

圖2 葉頂汽封齒加工示意圖

低壓正反1～4級隔板徑向汽封改造前為鑲片式阻汽片結構，改造為DAS+刷式汽封，低壓正反1～4級隔板需補充加工徑向汽封圈安裝槽、汽封圈壓板槽等；示意圖如圖3。

3.5 汽封塊所有彈簧片均改為圓柱形彈簧。

4 改造效果及分析

大修改造后，經中國大唐集團科學技術研究院有限公司西北分公司對該汽輪機進行了修后性能試驗，結論如下：

在611MW負荷工況下，汽輪機熱耗率為8115kJ/（kW?h），較修前熱耗率8308kJ/（kW·h）降低193kJ/（kW·h），比設計工況熱耗率8120kJ/（kW·h）低5kJ/（kW·h）。

圖3 低壓正反1～4級隔板徑向汽封圈改造方案示意圖

在611MW負荷工況下，汽輪機高壓缸效率為86.18%，較修前高壓缸效率82.14%提高4.04%，比設計高壓缸效率84.79%高1.39%。

在611MW負荷工況下，汽輪機中壓缸效率為93.36%，較修前中壓缸效率89.65%提高3.71%，比設計中壓缸效率92.20%高1.16%。

5 結論

通過汽封改造，該汽輪機效率得到了明顯提升，汽輪機熱耗率降低達193kJ/（kW·h），經濟效益顯著，達到了節能降耗的目的，同時也為同類型機組的汽封改造提供了借鑒經驗。

[1]大唐電力科學技術研究院西北分公司大唐彬長發電有限公司1號機A修前熱力試驗報告.

[2]大唐電力科學技術研究院西北分公司大唐彬長發電有限公司1號機A修后熱力試驗報告.

[3]東方汽輪機有限公司D600H型汽輪機主機證明書.

TM311

A

1004-7344（2016）06-0101-02

2016-2-10

鄭富（1988-），男，陜西咸陽人，助理工程師。