300mW汽轮机采用布莱登汽封的节能技术改造

刘小峰

周口隆达发电有限公司，河南 周口 466000

1 汽轮机本体布莱登汽封改造

1.1 汽轮机概况

汽轮机型号为N300-16.7/537/537，是上海汽轮机厂引进美国西屋公司技术制造的，亚临界单轴、双缸双排汽、高中压合缸、一次中间再热凝汽式汽轮机。该机组高压缸共11级+调节级和高压排汽平衡环，中压缸共9级，中部由高压进汽平衡环、中压进汽平衡环，分别采用5圈及2圈传统高低齿迷宫汽封将内缸分为高压部分及中压部分。

1.2 汽缸内效率低的原因分析

根据汽轮机结构及在役机组的运行实践来看，该类型机组在高压进汽平衡环、中压进汽平衡环、高压排汽平衡环等处汽封磨损较大，造成汽封间隙增大，漏汽量大，严重影响机组运行的经济性和安全性。经电力试验研究院对汽轮机进行性能试验考核，发现机组存在热耗高于设计值245.84kJ/kW·h，高压缸效率低于设计值5.87%，中压缸效率低于设计值1.05%，高中压缸轴封漏汽量为设计值的1.22倍。

因该类型机组采用高中压合缸结构，转子跨度大，当转子停止并再次启动时（尤其是热态启动时），转子的静弯曲（或热弯曲）不能及时消除，会在启动的过程中造成较大的振动，从而引起转子与汽封发生碰磨，造成汽封磨损，增大了转子与汽封径向间隙。即使在机组的检修过程中能够将转子与汽封的径向间隙调整到最佳值，但经过几次启停后，汽封又被磨损。由于高压进汽平衡环、中压进汽平衡环、高压排汽平衡环等处汽封直径较大，间隙增大一点，漏汽面积就增大许多，又由于该类型机组为反动式机组，这几处的汽封前后压差也大，因此，汽封与转子的径向间隙稍增大一点，漏气量就增大很多。高压缸排汽温度高、从中压进汽平衡环漏至中压缸的漏汽量大大高于设计值、轴封漏汽量大，结果汽耗高于设计值。

1.3 布莱登汽封改造的部位

汽轮机本体通流采用布莱登汽封技术对汽封进行改造。对高、中压缸汽封进行改造。

高压进汽平衡环汽封5道，高压排汽平衡环汽封3道，高中压缸端部内汽封1道(调端)，高中压缸端部内汽封1道(电端)，中压进汽平衡环汽封2道，中压2～9级隔板汽封8道。

1.4 布莱登汽封的改造效果

1）安全性

中修后的启动中，布莱登汽封显示了其安全方面的优越性，临界转速区域和其他阶段振动均在合格及优良范围内，在负荷升至150mW时，因汽封已经全部关闭，部分汽封间隙过小，振动曾达到140um，但因布莱登汽封没有背弧弹簧，退让性好，通过调整阀门运行方式，进汽参数的控制，合理进行带负荷暖机，经一个多小时的碰磨，振动又恢复到优良值，直到满负荷阶段，汽轮机整体振动均在优良范围内。

汽轮机#1、#2轴承振动中修前、后数据对比如下：单位：μm

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2）经济性

为了检验布莱登汽封的效果，电力试验研究院做了中修前、后的热力性能试验。大修前后试验结果见附表。

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从附表中可以看出，该机通流部分汽封改为布莱登可调式汽封后，热耗率降低了107.78kJ/kW·h，扣除内外漏、低压缸及其它因素影响热耗率79.66 kJ/kW·h，降低煤耗2.15g/kW·h，若按单台机年发电量15亿kW·h，则每年可节约标煤3225t，按标煤价格1000元/t计算，约合人民币322.5万元，这次改造费用为120万元，仅考虑节约煤计算收益，则5个月即可收回投资。

由于传统汽封在启停机过程中都会存在汽封磨损，即使大修中精心调整，汽封间隙调得再理想，也只能保持较短时间的高效率。而可调式汽封避免了启停过程中汽封齿与轴的磨擦，能使汽轮机长期达到高效稳定运行。

2 存在的问题

布莱登汽封的节能效果是有目共睹的，但是在实际运行同样存下一定问题。主要是汽轮机运行到定阶段后布莱登汽封中螺旋弹簧存在卡死、断裂问题，造成汽封不能正常闭合。汽轮机的效率大幅降低，比原采用梳齿式汽封的效率还低。

3 结论

布莱登汽封的设计思路非常好，改造后汽轮机的节能效果显著。但是在实际运行中由于汽轮机内部工况恶劣，螺旋弹簧断裂现象较多，并且出现问题后汽轮机不揭缸无法处理。布莱登汽封改造的应该对汽封螺旋弹簧质量要严格把关，防止有质量缺陷的设备用在汽轮机上。同时也要严格汽轮机汽水品质防止在螺旋弹簧处结垢卡死的问题。因此，布莱登汽封改造要慎重进行。