蜂窝汽封安装应注意的问题

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Industrial & Science Tribune 2012.（11）.17
产业与科技论坛 2012 年第 11 卷第 17 期
中，保留高齿，在低齿地方用蜂窝带填满。 五、改造范围 4 号汽轮机全部轴封及通流部分汽封，两台小汽轮机的
轴封及隔板汽封（ 见表 1） 。
表 1 4 号机蜂窝汽封改造范围
序号
部位名称
数量
1 汽轮机高压叶顶汽封
11
2 汽轮机高压进汽平衡活塞汽封
5
3 汽轮机高压排汽平衡活塞汽封
3
4 汽轮机中压叶顶汽封
9
5 汽轮机中压隔板汽封
8
6 汽轮机中压进汽平衡活塞汽封
2
7 汽轮机高中压轴端汽封
8
8 汽轮机低压叶顶汽封
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
9 汽轮机低压隔板汽封
12
10 汽轮机低压轴端汽封
8
11 小汽轮机隔板汽封
12
12 小汽轮机轴端汽封
14
合计
102 圈
六、改造方案 一是轴上原凸台式结构形状仍保留不变，即汽轮机转子 不须改变； 原汽封套（ 汽封体） 及退让弹簧保持不变； 将原长 短齿交替形状的汽封环拆掉，换上蜂窝式密封即可。二是蜂 窝汽封安装结构不采用可调式，汽封块上不设计调整块； 现 场安装时不允许采用捻点的方式调整汽封间隙。三是蜂窝 汽封厂家人员根据设备制造厂的相关图纸资料设计、加工蜂 窝汽封，包括蜂 窝 带 规 格、型 式 的 选 用。 四 是 汽 封 环 本 体 材 质为 15CrMoAⅡ锻件，蜂窝汽封的蜂窝带由哈斯特镍基耐高 温合金制作，厚度为 0． 10mm，经热处理后有较低的硬度，不 会对与其相接触的任何钢质物件产生磨损，汽封蜂窝带在高 度方向有较高的强度，与转子接触时不会被压溃； 蜂窝带及 蜂窝带焊料采用了进口成品。 七、改造过程中应注意的问题 （ 一） 留出足够的轴向膨胀安全裕量。根据上海汽轮机 厂提供的机组热 膨 胀 曲 线，查 出 每 道 汽 封 处 的 转 子、静 子 在 启动、停机、甩负荷、正 常 运 行 工 况 下 的 热 膨 胀 值，认 真 核 对 汽封改造厂家要求的汽封的轴向间隙是否满足机组安全运 行的要求，在轴向 布 置 允 许 的 条 件 下，尽 可 能 将 轴 向 尺 寸 留
产业与科技论坛 2012 年第 11 卷第 17 期
蜂窝汽封安装应注意的问题
□张金飞
【内容摘要】2009 年 2、3 月份，秦皇岛发电有限责任公司 4 号汽轮机进行了 A 级检修，为提高安全经济性能将机组梳齿汽封全部 更换为蜂窝汽封，修后机组效率明显提高，本文针对蜂窝汽封的特点及改造过程中应注意问题进行了分析、探讨。
来达到良好的密封效果。
图 1 蜂窝汽封简图
四、蜂窝汽封的特点 显著降低汽封的泄漏量，提高机组的效率； 有效抑制汽 封流体激振，提高机组的稳定性； 保证叶片不会与缸体产生 摩擦而发生危险； 叶顶对应的缸体上安装蜂窝汽封可以有效 去湿，减少水蚀，提 高 叶 片 的 安 全 性。 与 梳 齿 汽 封 和 布 莱 登 汽封相比，蜂窝汽 封 不 易 倒 伏，同 时 可 以 提 供 较 大 的 阻 尼 来 抑制转子振动。高齿依然保留，起节流密封效果，而气流经节 流降压后进入蜂 窝 区，进 一 步 加 大 密 封 效 果，两 种 密 封 技 术 综合应用，起到最佳的效果； 在设计中，蜂窝带加工成比原来 的低齿高出一部 分，即 轴 先 同 蜂 窝 接 触 而 不 同 齿 接 触，从 而 保护轴不被磨损。在安装过程中，由于高齿高度大于蜂窝带， 避免了蜂窝带被异物撞击损伤； 在高压侧，最外边高齿起到 了保护作用，防止了工质对蜂窝带边缘的冲刷伤害； 设计人 员可以根据用户 的 要 求，设 计 不 同 形 状 的 系 列 汽 封，有 针 对 性解决现场实际问题。 蜂窝汽封和传统梳齿式汽封的间隙比较，其主要特性在 于可以极大地缩小汽封齿与转子间的间隙，甚至可以调整间 隙为零，以减小漏汽量。经有关专家计算： 200MW 汽轮机组 轴端 采 用 蜂 窝 汽 封 替 换 传 统 汽 封，汽 封 间 隙 由 原 来 的 0． 50mm ～ 0． 80mm 调整到 0． 30mm ～ 0． 50mm。机组热耗可降 低 40 ～ 60kJ / kWh。 高低齿式蜂窝汽封是蜂窝技术和迷宫汽封的完美结合， 其密封效应是迷 宫 效 应 和 蜂 窝 效 应 的 综 合 组 成 ，是 高 效 性、 稳定性和安全性的完美结合，主要设计思想是在原疏齿结构
【关键词】蜂窝汽封； 安装技术； 注意问题 【作者简介】张金飞（ 1978 ～ ） ，男，秦皇岛发电有限责任公司助理工程师； 研究方向： 电厂汽轮机本体与辅助设备生产技术管理
一、概述 秦皇岛发电有限责任公司 4 号机为上海汽轮机厂生产， 机组型 号 为 N300 － 16． 7 /538 /538，制 造 厂 型 号 为 F156，于 1996 年 8 月投产。汽轮机通流部分共 35 级，其中： 高压缸 1 + 11 级； 中压缸 9 级； 低压缸 7 × 2 级，全部动叶自带围带成 圈联接。通流部分高压缸隔板汽封为镶嵌式汽封； 其余汽封 及轴端汽封为梳齿式汽封。2009 年 2、3 月份，4 号机进行了 A 级检修，大修中对机组高、中、低压缸及小汽轮机梳齿汽封 进行了改造，全部更换为蜂窝汽封。 二、传统梳齿式汽封的弊端 传统梳齿式汽封又可细分为迷宫式 、斜齿式及镶嵌齿片 式等。由于其结构模式及材质的固有缺陷，存在以下无法克 服的弊端： 梳齿式汽封的密封原理是通过多级节流膨胀以消 耗汽流能量产生阻尼效果，从而达到减少蒸汽沿轴向间隙泄 漏之目的，由于齿 间 为 环 形 腔 室，环 向 流 动 大 大 减 少 了 涡 流 降速效果，其阻汽效果差，泄漏量较大，无法达到所要求的密 封效果。当汽封间隙出现不均时，在实际检修过程中很难避 免，由于泄漏量较大，产生激振的能量也大，对汽轮机高压转 子产生的汽 流 激 振 一 旦 发 生 就 很 难 解 决，危 及 机 组 安 全 运 行。由于汽封间隙测量普遍采用压胶布等传统方法，精确度 较差。为确保机组运行安全，多数电厂在检修过程中人为将 汽封间隙放大以避免汽封齿与轴的碰磨。然而由于蒸汽的 泄漏量与汽封间隙成正比，间隙增长必然导致机组漏气损失 增加，从而降低 机 组 效 率。 计 算 表 明，汽 轮 机 的 泄 漏 损 失 占 内部损失的 30% 左右，整个通流部分因密封部位泄露造成的 损失大约影响机组效率 2% 左右。 三、蜂窝汽封技术介绍 蜂窝汽封，即密封环的内表面是由正六面体形状的蜂窝 孔规则排列而成的蜂窝带构成。蜂窝带是由厚度仅为 0． 05mm ～ 0． 20mm 的哈斯特镍基耐高温合金薄板在特殊成型 设备上制成的正六面体网格型材，再经特殊焊接设备焊接而 成的。其芯格尺寸 0． 8mm ～ 6mm，蜂窝深 1． 6mm ～ 6mm，芯 格尺寸越小，板材越薄。然后根据密封环体尺寸制作成蜂窝 带，在真空钎焊炉中通过真空钎焊技术被焊接在母体密封环 上，即形成了蜂窝式密封。工艺十分复杂。蜂窝式密封是气 流经过蜂窝带时 产 生 湍 流 效 应，增 加 气 流 阻 尼 作 用，同 时 由 于蜂窝带的特殊结构，产生吸附效应，以及摩擦密封等功能，