汽轮机汽封改造技术分析

杨承春

【摘 要】对于火电厂来说，其设备运行经济性的好坏，主要取决于循环热效率的高低，因为循环热效率是评价热功转换效果的主要指标，它从数量上表示了热能在循环中被利用的程度，而循环热效率的高低又主要由热耗的高低来决定。所以，降低发电热耗就成为火力发电厂提高经济效益的最直接的措施。从节约有限资源和环境保护的角度，“节能减排”不仅是提高电力企业经济效益，而且是整个社会持续发展的要求，因此，电厂大修把降低热耗率作为重点工作，保证电厂在实际运行中能得到更高的经济效益。

【关键词】汽轮机；汽封；热耗率；节能降耗

1.各种类型汽封的工作原理简介

1.1传统汽封

目前被广泛应用于汽轮机的传统汽封主要为迷宫式汽封。迷宫式汽封有枞树型汽封和梳齿式汽封。其中梳齿式汽封因其汽封成本低、结构简单、安全可靠且易于安装而被广泛应用。梳齿式迷宫汽封的密封机理是在汽封环的内圆及汽封套筒的梳齿及凹凸肩，组成微小的汽封间隙及蒸汽膨胀室，以阻止蒸汽的泄漏。

传统梳齿式迷宫汽封间隙在无碰摩情况下运行中就始终保持不变。安装时如果汽封间隙过大，将引起蒸汽的泄漏增加，导致汽轮机组热效率的降低；如果汽封间隙小，机组启、停过程过临界转速时转子容易发生较大振动，导致汽封齿与转子发生擦碰，造成汽封齿磨损，增大汽封间隙进而增大热耗。擦碰严重时，会使汽封齿变形、变脆甚至破裂。

1.2蜂窝汽封

蜂窝汽封的结构特点是，将传统汽封低齿车削，由蜂窝状汽封取代，蜂窝是由六边形孔连片组成，六边形单边尺寸为2～3mm。蜂窝汽封由于具有较宽的密封带，改变了传统直形汽封低齿齿数由于受结构限制，只能布置很少（一般1～2齿）的缺点，仍保留汽封高齿。相当于增加了汽封齿数量，加大了汽流阻力，提高了密封效果。蜂窝汽封退让仍采用传统汽封的背部板弹簧结构，所以安装间隙一般取传统汽封径向间隙设计值的上限。与现传统高、低齿结构汽封相比，由于齿数量相对增加很多，从而密封效果大大提高，汽封由于仍采用原传统汽封退让结构，在启动过程中可能会产生碰磨，但由于蜂窝材质较软，不会产生大的影响。

1.3布莱登汽封

布莱登汽封可以使汽封间隙调到更小的0.35～0.45mm，运行中又可以避免转子过临界时振动过大而与汽封的擦碰。布莱登汽封取消了传统汽封背部的板弹簧，取而代之的是在每圈汽封弧段端面处加装了四只螺旋弹簧。自由状态时，在弹簧力作用下，汽封弧块是处于张开状态而远离转子；机组启机时，随着蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封弧块背部的蒸汽压力逐渐增大，当这一压力足以克服弹簧应力、摩擦阻力等时，汽封弧块开始逐渐关闭，直至处于工作状态，并始终保持与转子的最小间隙运行；停机时，随着蒸汽流量的减小，在弹簧应力作用下，推动汽封弧块远离转子。使汽封与转子的径向间隙达到最大值。

1.4接触式汽封

接触式汽封可以使汽封间隙调整到零，即汽封齿可以和转子大轴直接接触。这种汽封是在传统梳齿式汽封块中间开槽，加装一道可以与转子直接接触的汽封齿。这种汽封齿材料为复合塑料，具有自润滑特性，可以耐温700℃，具有耐磨性。设计安装时具有自动跟踪转轴偏摆及晃动性能，径向后退量2.5mm，径向前进量0.5mm，具有很高灵敏度。同时具有精确限位装置，能使汽封齿始终与转轴零间隙运行。这种新型汽封开始主要应用在汽轮机排汽缸轴端汽封上。

1.5 DAS汽封

此种汽封为东方汽轮机厂自主研制的先进性汽封（DAS为缩写）也叫“大齿汽封”，其结构形式与梳齿类似，但汽封块两侧的高齿部分齿宽加厚，它与轴的径向间隙略小于其它齿，并采用铁素体类材料将其嵌入汽封块中，与转子摩擦时产生的热量小，不易弯轴。开机过临界时如产生碰磨就会先与大齿磨，由于它厚不易磨掉故不会磨到其它的齿，保证正常运行时的汽封间隙。

2.各种类型汽封的优缺点分析

3.更换汽封的选择

汽封的特性和密封效果主要取决于三个因素，从当前实际使用中存在的问题分析，以影响效果的大、小为序，首先是汽封安装结构型式；其次是改造位置和数量；再次是密封的径向间隙大小。从试验结果表明：无论是哪一种新型汽封，均能达到较好的效果，但应根据各自的技术特点，结合汽轮机的结构和实际状况，因地制宜的使用。关键是汽封的结构设计、加工工艺与质量和安装技术水平，否则无法达到应有的效果。依据各缸内效率的高、低，判断与决策对汽封是否修复或更换和效果，不够科学和全面。评估汽封的效果应根据汽轮机结构特点，改进前、后选用相同部位测点和试验条件，对测量数据进行综合分析判断。

4.汽轮机汽封节能改造

针对本机组热耗偏高，通过检查和分析及几个同类型电厂调查结果认为影响因素是汽轮机汽封间隙大，动静叶片结垢缩小通流面积，系统阀门内漏增加漏汽损失等综合机组修前试验数据分析， 汽缸效率较投产初期有明显下降以及过桥汽封漏汽较大，因此判（下转第165页）（上接第20页）断导致机组热耗上升的主要原因是汽封磨损造成通流间隙增大。

本机组汽封改造采用了DAS汽封，改造后机组热耗有了明细下降，汽机性能试验报告主要经济指标对比改造前降低了117KJ/（KW·h）。通过这次改造也证明了DSA汽封在东汽60OMW超临界机组上应用是可行和成功的，常规汽封在一个大修期内可能会产生一定磨损， 从而引起漏汽量的增加；而DAS汽封则将能够在一个大修期内完全保证汽封间隙始终为设计值， 从而保证漏汽量始终为设计值，改造后不但提高了机组的安全性， 更重要的是提高了机组的经济性， 使机组的发电煤耗有了较大程度的降低， 为电厂带来了可观的经济性， 节能减排效果明显。

【参考文献】

[1]魏琳健，李春清.汽轮机密封技术的应用和发展[J].热能动力工程，2005，20（5）：455-459.