600MW汽轮机组汽封改造的经济性评价

600MW汽轮机组汽封改造的经济性评价

文章通过把东方汽轮机公司的DAS汽封与传统式汽封作对比，介绍了引入东方汽轮机公司的DAS汽封技术以后，有效降低各级漏气量，确保汽轮机三缸的运行效率，尽可能减少热损耗，创造更多的经济效益。

标签：DAS汽封汽封；迷宫式汽封；经济性评价；机组热耗

1 概述

最近几年，环保意识逐渐加强，而且火电技术逐渐完善，600MW 汽轮机已经成为火力发电的重要设备，这种设备内部压力比较大，漏气现象比较严重，但是为了防止汽封片过度磨损，间隙必须维持在一定的水平。那么汽封的质量将直接决定漏气量，优质的汽封将有效的降低系统内部的无规律振动，确保系统高度稳定。对于汽轮机而言，迷宫式汽封将导致内部侧漏占总体损失的30%以上。而如果是高压缸，每级叶顶泄漏损失和隔板泄漏损失在总损失中占比分别为23%与7%。如果按照理论状态计算，叶顶间距降低2%，那么同级出力将上升2%。通过实验实际测试与具体实践数据表明，DAS 汽封式汽封的总体侧漏量只有迷宫式汽封的三分之一～六分之一，确保转子稳定运作，有效的降低局部性摩擦。

2 机组概况

汽轮机型号：N600-24.2/566/566；汽轮机型式：超临界、一次中间再热、三缸四排汽、冲动式、单轴、双背压凝汽式；铭牌出力（TRL）：600MW；最大连续出力（TMCR）：642MW；阀门全开（VWO）下出力：670MW；额定主蒸汽流量：1715.510t/h；额定主蒸汽压力：24.2MPa；额定主蒸汽温度：566℃；额定再热蒸汽温度：566℃；额定背压：5.88kPa；最终给水温度：287.7℃；工作转速：3000r/m；保证热耗：7564kJ/kWh。

缸效率：高压缸：86.3%（含阀门压损），88.1%（不含阀门压损）；

中压缸：92.6%（含阀门压损），93.9%（不含阀门压损）；

低压缸：93.4%（含阀门压损），93.6%（不含阀门压损）。

通流级数：42。高压缸：1个单列调节级+7个压力级；中压缸：6个压力级。

低压缸：2×2×7个压力级；末级叶片高度：1016mm；回热系统：8级（3高加+1除氧+4低加）；给水泵配置：2×50%汽动泵+1×30%电动泵；汽封系统：采用自密封系统（SSR）；轴颈振动两个方向最大值：0.05mm；临界转速时轴振动最大值：0.15mm。

3 东方汽轮机公司的DAS汽封结构与设计

汽封的质量受密封的径向间隙距离、汽封齿轮的结构两个影响因素的干扰。东方汽轮机有限公司经过多年的研究和摸索，在铁素体迷宫汽封结构的基础上开发了新型的汽封结构——DAS汽封，对汽轮机经济性的提高和节能减排做出了巨大贡献。DAS汽封在常规铁素体结构的基础上进行了重大改进，弥补了铁素体汽封齿在机组运行过程中被转子磨损从而使汽封间隙变大的缺点，从而达到既对转子磨损小，又不容易被转子磨损的效果，保证其密封性能。DAS汽封把铁素体汽封的两个长齿更换成两个宽齿，并减小了汽封间隙。如图1所示，1为DAS汽封齿，2为铁素体汽封短齿，3为铁素体汽封长齿，A为常规汽封齿设计间隙，B为DAS汽封齿设计间隙。DAS汽封结构中，汽封齿1与转子的间隙B 比齿2、3与转子的间隙A小，汽封齿1采用宽齿结构。在汽轮机启、停的过程中，由于过临界转速或其他异常。

4 改造方案

4.1 对机组性能的分析

根据性能诊断试验分析，汽轮机各汽缸效率均显著偏低，有必要对通流部分汽、轴封进行全面的改造以提高机组的经济性。

高中压缸平衡盘对机组热耗及高、中压缸效率影响较大。理论计算表明：高中压缸间轴封漏汽率每增加1个百分点影响热耗率升高16.46kJ/kWh。性能试验表明，机组运行过程中高中压平衡盘漏汽量大。决定采用东汽公司DAS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。

低压缸设计作功份额大，提高低压缸效率对经济性的影响更明显。性能试验结果表明：低压缸效率显著低于设计值，较设计值低13.89%。因此决定采用东汽公司DAS汽封产品或侧齿汽封对此处原有汽封进行改造升级，以提高缸效率。

为了更加有效的防止高中压轴封高品质蒸汽的外漏及低压轴封汽轮机外侧的空气向汽轮机内泄漏，决定将高低压轴封改造成DAS汽封和侧齿汽封。

根据对机组结构和性能的分析，结合汽封的改造原则，制定机组汽封改造方案如下：

4.2 汽封间隙优化调整方案

隔板汽封径向间隙优化原则如下：优化设计间隙为原设计下限圆整（+0.25，-0.05）；总装控制间隙为原设计下限圆整（+0.10，0）。

（1）以低压2级～6级为例

原设计间隙：上下 1.07～1.33（1.2±0.13）、左0.31～0.57（0.44±0.13）、右0.71～0.97（0.84±0.13）；优化设计间隙（合格值）：上下1.0～1.30、左0.25～0.55、

右0.65～0.90。总装控制间隙（目标值）：上下1.05～1.15、左0.30～0.40、右0.70～0.80。

（2）以高压2级～8级为例

原设计值：上下0.87～1.13（1.0±0.13）；左右0.25～0.51（0.38±0.13）；优化设计间隙（合格值）：上下0.80～1.10、左右0.20～0.50。总装控制间隙（目标值）：上下0.85～0.95、左右0.25～0.35。

4.3 预期效果

汽封改造的预期效果需要考虑以下因素：

（1）计算的收益为与机组当前状态进行对比，而不是与机组采用传统汽封并调整到最佳状态进行对比；

（2）中压缸的实际状况有待揭缸检查进一步确认，目前对中压缸效率提高的程度必须保守估计；

（3）高中压缸间轴封漏汽不能完全认为是由于汽封间隙增大引起，因此减少汽封间隙对轴封漏汽量的降低程度须保守估计；

（4）按照目前机组状况，机组高压缸、中压缸轴端汽封漏汽量接近设计值，通过汽封改进使之进一步减小的空间不大；

（5）低压轴封间隙减小不能直接提高机组的经济性，但低压轴封间隙减小可使轴封供汽流量降低，自密封时所需的蒸汽流量降低，可避免高中压轴封漏汽量减小后需要额外轴封供汽的情况。

根据对汽轮机性能的分析，保守估计汽封改造后取得的效果见表1。预计改造后可降低热耗率77.7kJ/kWh左右，约相当于降低煤耗率2.91g/kWh左右。

5 结束语

（1）维修前机组的热耗率为8266.901kg/（kW·h），检修以后的值变为7970.092kg/（kW·h），将两者对比发现，检修以后该项数值增加了185.79kg/（kW·h），整体的运行效率远远没有达到预期水平，经济性能降低值为296.809kg/（kW·h），供电煤耗的值下降了10.99g/（kW·h）。

（2）确保所有调阀处于开启状态，检修前高压缸的效率值为

83.719%，检修以后变为85.815%，而预期的设计值为87.636%，不管是检修前还是检修以后，都没有达到标准。检修以后该项数值提高了 2.096%，机组的热损耗、中压缸效率等与设计值相差无几，低压缸的效率值为4.079%。