背壓式汽輪機(jī)汽封改造

李艷奇+佟興強(qiáng)+劉磊+李輝+唐文龍

摘要：本文針對(duì)抽汽背壓汽輪機(jī)汽耗升高現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，并對(duì)梳齒式汽封和蜂窩式汽封的特點(diǎn)進(jìn)行比較說明，介紹接觸式蜂窩汽封在汽輪機(jī)組上的應(yīng)用情況，以及汽封改造后所取得的效果。

關(guān)鍵詞：背壓式汽輪機(jī)；蜂窩汽封；熱效率；可靠性；經(jīng)濟(jì)性

1 背景

熱電作業(yè)區(qū)25MW抽汽背壓汽輪機(jī)采用的是曲徑梳齒汽封，在使用3年后，汽輪機(jī)汽耗較投產(chǎn)初增加0.03kg/KW·h，另外經(jīng)常出現(xiàn)由于運(yùn)行工況變化后，軸封蒸汽壓力調(diào)整不及時(shí)，造成前汽封泄漏，部分蒸汽進(jìn)入油中，嚴(yán)重影響到了汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；后軸封內(nèi)漏，造成排汽溫度升高。為徹底解決這一問題，減少汽輪機(jī)內(nèi)部及外部的漏汽損失，提高機(jī)組熱效率和安全可靠性，對(duì)汽輪機(jī)各級(jí)隔板（通常稱為級(jí)間）汽封及軸端汽封由原來的梳齒式汽封改造為新型接觸蜂窩式汽封，達(dá)到提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性目的。

2 梳齒汽封與蜂窩式汽封的對(duì)比

2.1梳齒汽封

梳齒汽封是通過齒的多級(jí)節(jié)流作用，減少汽體沿軸向泄漏，一般每圈汽封環(huán)分成6～8塊，每個(gè)汽封塊的背部裝有平板彈簧片，彈簧片將汽封塊壓向汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，使得汽封齒與轉(zhuǎn)子軸向間隙保持較小值（見圖1），在運(yùn)行中汽封間隙不可調(diào)整。主要優(yōu)點(diǎn)就是安全。

主要缺點(diǎn)：（1）汽輪機(jī)在啟停機(jī)過程中過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子振幅較大，若汽封徑向安裝間隙較小，汽封齒很容易磨損，且磨損是永久性的；

（2）由于軸封漏汽量較大（尤其在汽封齒被磨損后），蒸汽對(duì)軸的加熱區(qū)段長(zhǎng)度有所增加，并且溫度也有所升高，使脹差變大，軸上凸臺(tái)和汽封塊的高、低齒發(fā)生相對(duì)位移而倒伏（見圖2），造成漏汽量增加，密封效果得不到保證；

（3）汽封齒與軸發(fā)生碰磨時(shí)，瞬間產(chǎn)生大量熱量，造成軸局部過熱，甚至可能導(dǎo)致大軸彎曲。所以在機(jī)組檢修安裝時(shí)，電廠只能把汽封徑向間隙調(diào)至設(shè)計(jì)高限，以犧牲經(jīng)濟(jì)性為代價(jià)來確保機(jī)組的安全性，容易導(dǎo)致油中進(jìn)水，滑銷系統(tǒng)卡澀等不良后果。

2.2蜂窩汽封

蜂窩式汽封是根據(jù)蜂窩狀阻汽原理設(shè)計(jì)，氣流在六角形汽室中形成蝸旋，使氣流由水平方向改變?yōu)橄蛳碌拇怪狈较颍M(jìn)而借助氣流壓力形成一道汽墻，并形成一道汽密封，達(dá)到阻流、擾流的作用，組件包括汽封環(huán)、蜂窩帶、調(diào)整塊和調(diào)整墊片等部件（見圖3）。

蜂窩汽封特點(diǎn)：（1）蜂窩帶由合金制成，耐高溫、質(zhì)地較軟，與轉(zhuǎn)子碰磨時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子傷害較輕；

（2）蜂窩式汽封的安裝間隙可取原標(biāo)準(zhǔn)間隙的下限，密封間隙較小，能保持良好的密封間隙。此外蜂窩結(jié)構(gòu)相對(duì)于曲徑汽封的環(huán)形腔室可大大降低泄露蒸汽的流速，使渦流阻尼作用增強(qiáng)，進(jìn)入蜂窩孔的蒸汽充滿蜂窩孔后反流出，對(duì)迎面泄漏來的蒸汽產(chǎn)生阻滯作用，因此密封效果較好，試驗(yàn)表明，在相同汽封間隙和壓差的條件下，蜂窩式汽封比曲徑汽封平均減小泄漏損失約30%～50%；

（3）每個(gè)蜂窩帶都可收集水，并通過背部的環(huán)形槽將水疏出，提高濕蒸汽區(qū)葉片通道上的去濕能力，減少末幾級(jí)動(dòng)葉的水蝕，其缺點(diǎn)是易于結(jié)垢；

（4）蒸汽充滿蜂窩孔后反流出，在軸的汽封套表面形成一層汽墊，增強(qiáng)了軸的振動(dòng)阻尼，削弱軸的振動(dòng)，阻礙了汽流激振的形成。

3 改造情況及效果

根據(jù)汽輪機(jī)揭缸原汽封的相對(duì)位置及外形尺寸情況結(jié)合接觸式蜂窩汽封的特點(diǎn)進(jìn)行改造。對(duì)前軸封、后軸封及部分隔板汽封改造。

（1）從上述數(shù)據(jù)表可以看出，4號(hào)機(jī)組汽耗降低0.09kg/KW·h。

（2）改造后定期油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.1降低發(fā)電機(jī)組汽耗，提高熱效率

實(shí)踐證明同等發(fā)電負(fù)荷條件下，主蒸汽量減少1.5～2t/h。汽封改造為接觸式蜂窩汽封，有效降低機(jī)組的內(nèi)部及外部漏氣損失，降低機(jī)組汽耗，大幅度提高機(jī)組熱效率。

3.2 提高了密封可靠性

通過汽封改造，可減少汽輪機(jī)內(nèi)部及外部的漏汽損失，消除汽流激振的發(fā)生，防止機(jī)組振動(dòng)，提高了密封的可靠性，有效解決油中進(jìn)水問題和排汽溫度高問題，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到降能節(jié)耗的效果。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：李艷奇（1981-），男，河北省唐山市人，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)發(fā)電研究.