汽輪機汽封改造節能效果的追蹤檢測與分析

劉傳玲， 馬保會， 張學民

發電技術

汽輪機汽封改造節能效果的追蹤檢測與分析

劉傳玲1， 馬保會2， 張學民2

（1.華電電力科學研究院山東分院，山東濟南250011；2.華電濰坊發電有限公司，山東濰坊261204）

針對兩臺亞臨界330MW機組，在通流部分汽封改造后不同的時間進行性能測試，以分析汽封改造后的節能效果的變化。2臺機組經過改造后，隨機組的運行，中壓缸效率均有所下降，軸封漏汽量增加，熱耗分別上升40.67 kJ/kWh、73.60 kJ/kWh。通過對2號機組變汽溫試驗，得出高中壓缸間軸封漏汽量比改造后初期增加0.59%。分析表明：汽輪機汽封改造后，節能效果良好，但隨著汽輪機運行時間的加長，汽輪機頻繁啟停，軸封間隙必然加大，汽輪機級間汽封漏汽量、軸封漏汽量加大，汽輪機的經濟性降低，汽封改造的節能效果減弱。

汽輪機； 汽封改造； 節能分析； 歷史追蹤

0 引言

汽輪機汽封分為通流部分動、靜葉汽封和軸端汽封，能夠起到減少或防止蒸汽級間泄漏及真空側空氣漏入的作用。汽封密封性差是導致汽輪機內效率降低的重要原因，有關試驗表明，在影響汽輪機內效率的諸多因素中，由于通流部分間隙過大造成的損失占機組

通流效率損失的80%以上[1～3]。在汽輪機汽封改造中，很多新型汽封得到廣泛地應用，但改造后的效果如何，以及隨著汽輪機運行時間的加長，改造效果的持久性鮮有報道。本文以某電廠兩臺亞臨界330MW機組通流部分汽封改造為例，對汽封改造的節能效果進行追蹤分析。

1 汽封改造方案

汽輪機通流部分汽封、軸端汽封對機組的經濟性有很大影響。本文中的兩臺機組改造前采用傳統的梳齒式汽封，該類型汽封容易磨損，密封效果差。根據多臺機組汽封改造經驗，確定出各種新型汽封在汽輪機各部位的優點和劣勢[4～6]，針對該兩臺機組的特點，制定出如下不同型式汽封相組合的改造方案：

1）布萊登汽封：高壓隔板汽封、中壓隔板汽封、過橋汽封、高壓排汽端汽封、高壓軸端內側第一道汽封、中壓進汽平衡環汽封，中壓軸端內側第一道汽封；

2）蜂窩汽封：低壓軸端汽封；

3）齒窩式汽封：低壓缸葉頂汽封。

2 汽輪機汽封改造節能效果的跟蹤檢測

某電廠兩臺亞臨界330MW機組在通流部分汽封升級改造后，為了跟蹤檢測改造的節能效果，#1、#2機組在改造后初期及運行一段時間后均進行了常規熱力性能試驗，其中#2機組還進行了變汽溫試驗。通過機組的性能測試，分析機組各性能指標隨運行時間的變化。

2.1 常規熱力性能試驗結果

#1、#2機組常規性能試驗中，在改造后初期及運行一段時間后，同樣負荷條件下，對機組的缸效率、軸封至除氧器漏汽量、高壓軸封至低壓軸封漏汽量、軸封溢流量等參數進行了測試，測試結果見表1。

試驗結果表明，1號機組綜合升級改造后，經過近二年的運行，高壓缸效率變化不大，中壓缸效率下降約1.05%，軸封至除氧器漏汽增加約1630kg/h；由于軸封壓力調整的影響，高、中壓至低壓軸封漏汽和軸封溢流共增加約1046kg/h；導致機組熱耗率上升40.67kJ/kWh。2號機組改造后經過一年的運行，高壓缸效率變化不大，中壓缸效率下降2.43%；軸封漏汽至除氧器流量稍有增加；由于軸封壓力調整的影響，高、中壓軸封至低壓軸封漏汽流量和軸封溢流流量的和與改造后初期相比，稍有增加；導致機組熱耗率上升73.60kJ/kWh。

表1 亞臨界330MW機組常規熱力性能試驗結果

2.2 變汽溫試驗結果

2號機組改造后及經一年運行后，均進行了變汽溫工況的試驗，以計算高中壓缸間軸封漏汽量和實際中壓缸效率。變汽溫試驗采用分別降低主蒸汽、再熱蒸汽溫度的方法，在三閥點工況下進行，試驗時維持機組功

率和主汽壓力穩定，三閥全開。圖1、圖2分別為通流部分改造后及運行一年后，2號汽輪機中壓缸效率與高中壓缸間軸封漏汽量的關系曲線。

試驗結果表明，機組通流部分改造后，高、中壓缸間軸封漏汽量占主蒸汽流量的份額為1.02%。經過一年的運行，軸封漏汽量有所增加，高、中壓缸間軸封漏汽量占主蒸汽流量份額達到1.61%，比改造后增加0.59%，按照文獻[7]給出的結果，此漏汽量的增加導致機組熱耗率上升約9.72kJ/kWh，說明經過長時間的運行，軸封漏汽量有所增加，汽封改造、更換、調整的節能效果隨運行時間的加長有所降低。

3 汽封改造對機組振動和經濟性的影響

#1機組經過通流部分汽封改造后，從開始沖轉到帶負荷啟動中，兩天內出現打閘11次，經5次沖轉才成功，與改造前相比，開機過程中振動容易超標。#2機組通流部分改造后，至運行一年后檢查性大修期間，六次啟停，有三次啟動不順利，每次開機沖轉4～6次，汽輪機軸承振動大，高達200～300μm。圖3為#2機組因汽輪機軸系和軸瓦振動大，造成汽封磨損、損壞情況。

通過對上述啟機記錄的分析可知：一方面，汽輪機進行汽封改造后，調整的動靜間隙小，引起動靜摩擦，汽輪機軸承振動大，造成機組改造后啟動困難；另一方面，汽輪機軸系和軸瓦振動大，必然造成汽封磨損、損壞，長時間運行后通流部分汽封、軸封間隙逐漸加大，減弱汽封改造的節能效果。

4 結語

兩臺亞臨界330MW機組在經過通流部分汽封改造后，隨著機組的正常運行，性能均有所下降，#1、#2機組熱耗率分別上升了40.67 kJ/kW.h、73.60 kJ/kWh；同時兩臺機組在改造后均出現了啟機過程振動大的情況。分析表明：汽輪機汽封改造后，節能效果良好，但隨著汽輪機運行時間的加長，汽輪機的經濟性降低，汽封改造的節能效果減弱；汽封改造中，調整的動靜間隙小，引起汽輪機啟動中的動靜摩擦，軸承振動大，易造成改造后機組啟動困難，反之汽輪機的頻繁啟停，必然造成汽封磨損、損壞，長時間運行后通流部分汽封、軸封間隙逐漸加大，減弱汽封改造的節能效果。

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Tracking Test and Analysis of Energy Saving Effect of Steam Seal Modification for Steam Turbine

LIU Chuan-ling1， MA Bao-hui2， ZHANG Xue-min2
（1.Shandong Branch of Huadian Electric Power Research Institute，Jinan 250011，China；2.Huadian Weifang Power Generation Co.，Ltd.，Weifang 261204，China）

Theperformanceindexoftwo330MW steamturbineunitswastestedafterupgradingmodificationforflow passageinorder toanalyzeitschangingregulation.Bothof thetwounits，after therenovation，thethermal efficiency of HP cylinderefficiency aredeclined，thesteamseal leakageareincreased，heatconsumptionincreaseby about40.67 kJ/kWh and73.60 kJ/kWh.For NO.2 unit，thesteamseal leakageincreases of 0.59%.Thereasonthat causes theresults aboveis analyzed.Therotor vibrationincreasedsubstantially for thesmall gap betweenrotor and stator，whichseverely damagethe steamseal structureandincreasetheseal gapbothinflowpassageandshaftend，causingtheincreaseofsteamseal leakage，weakeningtheeffect of steamseal modification.Theeffect of seal leakageonthermal efficiency is alsocalculated and analyzedinthispaper.

steamturbine； steamseal modification； energysavinganalysis； historictrack

TK263.2

B

2095-3429（2016）03-0043-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.03.010

2016-01-27

修回日期：2016-04-15

劉傳玲（1985-），女，山東濟南人，碩士，中級工程師，長期從事電站機組熱力系統節能分析和檢測等專業工作。