研究汽轮机汽封改造的节能效果

研究汽轮机汽封改造的节能效果

发表时间：2018-07-02T11:44:08.670Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：翟峰[导读] 摘要：在我国节能降耗工作的推进下，当前的汽轮机技术也有了一定的进步，要求做好汽轮机汽封改造工作中，不断推进汽轮机的节能效果。

（神华亿利能源有限责任公司电厂内蒙古 014300）摘要：在我国节能降耗工作的推进下，当前的汽轮机技术也有了一定的进步，要求做好汽轮机汽封改造工作中，不断推进汽轮机的节能效果。

关键词：汽轮机；汽封改造；节能引言

目前，随着汽轮机设计制造技术的不断引进，国内汽轮机设计制造水平得到大幅度提升，汽轮机内效率也达到较高水平。然而机组投产后，各种容量汽轮机的内效率普遍达不到设计值，导致机组运行经济性下降。影响汽轮机内效率的因素很多，其中汽轮机通流部分动、静叶汽封和轴封漏汽是导致汽轮机内效率降低的重要原因，特别是汽轮机参数越来越高，相同密封间隙下，通过级间汽封的流量增大。现代汽轮机最常用的汽封仍为梳齿式结构。近几年来，随着技术的发展，从国外引进了多种新型汽封，较典型的有蜂窝汽封、刷式汽封、可调式汽封、接触式汽封、侧齿汽封等。尽管这些汽封结构形式不尽相同，但设计者的指导思想是通过增加齿数、减小间隙、增加阻力，来提高密封效果，减小漏汽所造成的损失。汽封的改造和改进都是为了减少漏汽，提高汽轮机内效率，但不同的汽封有着不同的技术特点和工作特性，目前各种新型汽封在汽轮机汽封节能改造中得到广泛应用。

1、刷式密封的原理

相较于传统的齿型曲径汽封，刷式汽封的密封性能更好，其泄漏量约为是齿型曲径汽封的1/5，同时，刷式汽封是一种柔性密封型式，具有高效阻尼，并能够在保证密封效果的情况下对汽轮机动叶和静叶之间瞬态不同心具有一定的容忍度，能够改善了转子的稳定性，提高机组运行安全性。刷式汽封的刷丝是由钴基高温合金制成的，钴基高温合金的特点是韧性高、脆性低，即使在汽轮机运行的高温、高压和高转速的恶劣环境中刷丝也能稳定工作。由图1可以看出：刷式汽封是由前面板、背板和夹在两者之间的高密度高温合金丝组成的刷丝组成。刷丝沿转子的旋转方向有一定倾角，机组冷态时，刷丝的尖端与转子间存在一定间隙，机组运行时其间隙在热膨胀和蒸汽压差作用下闭合；刷丝与转子表面轻微接触，刷丝的弹性可追踪转子的径向偏移，转子、气流的振动和扰动可以使刷丝恢复原状态，从而达到密封作用。这就是刷式密封的最大结构特点。刷式密封介质泄漏主要发生在密集排列的细金属丝之间形成的微小缝隙中，由于刷子中刷丝间空隙的不均匀性作用，均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀了，利用刷丝间空隙的不均匀结构产生的横向流破坏同向流，使流体产生了自密封效应。横向流动代替向前流动对流体自密封贡献最大，它能增大横流过刷丝的总压降，使汽封的泄漏量减少。随着压比的增大，刷子中刷丝的密度增加，刷丝之间的空隙减少而使有效的泄漏面积减少，同时使泄漏流动的阻力增大，从而使泄漏随压比增加的梯度降低。最终有效降低蒸汽泄漏量。

2、浅谈几个汽封技术改造方案 2.1、技术原则

高压缸部分：根据汽轮机通流部分的原理，越是压力高的级组汽封漏汽量对级效率的影响越大，高压缸的汽封治理尤为重要。根据机组高压缸效率的高低而考虑对高压缸调节级及第几级压力级隔板汽封及叶顶汽封的改造。中压缸部分：考虑到中压缸效率提高对机组热耗率的影响较大(理论计算表明：中压缸效率每提高1%，可使机组热耗率减小23.09kJ/(KW•h))。根据机组效率与设计值的偏差，来决定对中压缸隔板及动叶叶顶汽封改造多少，对于动叶叶顶汽封，可根据揭缸后汽封检查情况，进行汽封间隙调整或者部分汽封升级改造。低压缸部分：低压缸设计作功份额大，提高低压缸效率对经济性的影响更明显，故可采用新型先进汽封对低压缸隔板及动叶叶顶汽封进行升级改造。轴封部分：从汽轮机高中压平衡盘轴封漏汽量、自密封系统的运行以及轴封加热器的运行状况判断，高中压平衡盘汽封漏量较大、轴端泄漏量处于良好的状态，因此可根据揭缸后检查情况，对平衡盘汽封、轴端汽封进行部分汽封升级改造或者汽封间隙调整。

2.2、技术方案

通过性能分析，高压缸效率与设计值低对比，中压缸实际效率与设计值低的对比，低压缸效率和设计值的对比。来决定对通流部分汽封改造的多少以提高机组的经济性。蜂窝汽封具有有效除湿作用。低压缸叶顶汽封采用蜂窝式密封，利用蜂窝的网络结构可以把甩到蜂窝上的水珠吸附住，通过蜂窝背板上设计的疏水槽将收集的水排走，降低了蒸汽湿度，可以有效地保护低压缸末几级动叶片免受水力冲蚀，有利于动叶片的长期安全运行。在低压缸后部湿蒸汽区可采用蜂窝汽封。高中压缸平衡盘轴封漏汽对机组热耗及高、中压缸效率影响较大。计算结构表明：高中压缸间轴封漏汽率每增加1t，影响热耗率升高1.05kJ/(kW•h)。如机组高中压缸间轴封漏汽量大影响机组热耗,应采用自调整汽封产品对此处原有汽封进行改造升级，以保证此处的良好密封效果。低压缸轴封为光轴梳齿汽封，宜改为接触式汽封。

3、汽轮机汽封改造后的测试分析某发电公司两台330MW汽轮机进行综合升级改造，全面更换了汽轮机高、中、低压缸通流部分，通流部分汽封也做了改造，换成新型汽封，机组缸效率和热耗率指标得到大幅度改善。汽封型式的改变和动静间隙的调整，对汽轮机缸效率的提高和热耗率的降低也起到了重要作用，但这不能作为汽封改造评价的依据，因此对于通流部分综合升级改造的汽轮机，可以利用轴封漏汽量、轴封压力、轴加进汽参数和水侧参数等来评价和判断汽封改造的效果。3.1汽封改造前后性能试验数据两台330MW机组汽封改造前后进行性能考核试验，得到轴封漏汽压力、温度、漏汽量以及轴加进汽压力、轴加进汽温度、经过轴加的凝水温升等数据，如表1所示。表1试验结果表明，汽轮机汽封改造后，高压后轴封至除氧器漏汽量、高中压后轴封至低压轴封漏汽量、经过轴加的凝水温升都有明显的降低；1号机组高压后轴封至除氧器漏汽量由9208.5kg／h降低到3042.4kg／h，高、中压后轴封至低压轴封漏汽量由5161.0kg／h降低到2613.5kg／h，经过轴加的凝水温升由2.8℃下降到2.2℃；2号机组高压后轴封至除氧器漏汽量由4805.5kg／h降低到3610.2kg／h，高、中压后轴封至低压轴封漏汽量由2079.0kg ／h降低到1176.1kg／h，经过轴加的凝水温升由4.4℃下降到2.6℃。2号机组汽封改造后，利用变汽温法，进行高、中压缸间平衡盘汽封漏汽量的测量计算。

表1汽封改造前后性能试验数据