600 MW汽轮机使用不同形式汽封改造效果对比

周凯，孟刚，韩学文，穆肖静

(华能铜川电厂，陕西 铜川 727100)

0 引言

华能铜川电厂一期工程为2台600 MW空冷燃煤发电机组，汽轮机为NZK600-16.7-538/538型、亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、纯凝式空冷汽轮机，#1机组和#2机组在2007年11月和12月相继投入运行，2010年10月和2012年10月相继对#2机组和#1机组进行了大修。为提高机组运行的经济性，在#2机组大修中采用布莱登汽封对高、中压缸进行了改造，采用接触式汽封对低压缸端部轴封进行了改造，汽封间隙按照厂家设计下限+0.10 mm调整。在#1机组大修中，采用蜂窝浮动环汽封对高、中压缸进行了改造，采用接触式汽封对低压缸端部轴封进行了改造，采用刷式汽封对低压缸隔板汽封进行了改造，汽封间隙按照厂家设计标准下限低0.10 mm调整。结果表明，#2机组改造后热耗率降低了115 kJ/(kW·h)，#1机组改造后热耗率降低了184 kJ/(kW·h)。

1 汽轮机高、中、低压缸通流部分改造前状况

该汽轮机高、中压缸为合缸布置，高压缸共9级(1个调节级)，中压缸共5级，在转子围带和隔板之间镶有固定式阻汽片，在转子根部和隔板、轴封之间设有弹簧式迷宫汽封。

该汽轮机低压缸通流部分共有2×2×6级，2个低压缸完全相同，蒸汽沿中心线方向引入，经环形进汽室均匀进入两侧的通流部分做功，在转子围带和隔板之间镶有固定式阻汽片，在转子根部和隔板之间设有弹簧式迷宫汽封。检修前委托西安热工院对汽轮机进行了修前热力性能试验，结果显示：#2机组在汽轮机额定出力(THA)工况下热耗率为8 562.9 kJ/(kW·h)；高、中压合缸轴封漏汽量占再热蒸汽流量的3.25%。#1机组在THA工况下的热耗率为8 551.9 kJ/(kW·h)；高、中压缸之间的轴封漏汽量占再热蒸汽流量的3.37%。试验表明，#1机组和#2机组热力性能试验值与设计值8 166 kJ/(kW·h)存在一定差距，有相当大的节能潜力可挖，所以制订计划进行提效改造。

2 #2机组汽封改造方案

(1)高压缸内轴封第1、第2道采用布莱登汽封，共计2圈，保证开启间隙不小于2.5 mm，闭合间隙为(0.40±0.05)mm。

(2)高中压中间轴封采用布莱登汽封，共计5圈，保证开启间隙不小于2.5 mm，闭合间隙为(0.40±0.05)mm。

(3)高压缸隔板汽封采用布莱登汽封，共计8圈，保证开启间隙不小于2.5 mm，闭合间隙为(0.40±0.05)mm。

(4)高压缸叶顶汽封(含调节级叶顶)进行重新镶齿，间隙调整为设计下限+0.10 mm。

(5)中压缸隔板汽封采用布莱登汽封，共计5圈，保证开启间隙不小于2.5 mm，闭合间隙为(0.40±0.05)mm。

(6)中压缸叶顶汽封重新镶齿，间隙调整为设计下限+0.10 mm。

(7)中压后轴封采用布莱登汽封，共计1圈，保证开启间隙不小于2.5 mm，闭合间隙为(0.40±0.05)mm。

(8)A/B低压前后轴封采用接触式铁素体蜂窝汽封，共计8圈，其中接触齿间隙为0.20 mm，其余汽封齿间隙为设计下限+0.10 mm。

(9)A/B低压缸2～6级隔板汽封进行调整，其余汽封齿间隙为设计下限+0.10 mm。

(10)A/B低压缸叶顶汽封检查间隙值，间隙调整为设计下限+0.10 mm，大于设计间隙则不处理。

3 #1机组汽封改造方案

(1)高压缸前轴封采用接触式铁素体蜂窝汽封，共计5圈，其中接触齿间隙为0.20 mm，其余汽封齿间隙为设计下限-0.10 mm。

(2)高中压中间轴封采用接触式铁素体蜂窝汽封，共计5圈，其中接触齿间隙为0.20 mm，其余汽封齿间隙为设计下限-0.10 mm。

(3)高压缸隔板汽封采用接触式铁素体蜂窝汽封，共计5圈，其中接触齿间隙为0.20 mm，其余汽封齿间隙为设计下限-0.10 mm。

(4)高压缸叶顶汽封(含调节级叶顶)进行重新镶齿，间隙调整为设计下限-0.10 mm。

(5)中压缸隔板汽封采用接触式铁素体蜂窝汽封，共计5圈，其中接触齿间隙为0.20 mm，其余汽封齿间隙为设计下限-0.10 mm。

(6)中压缸叶顶汽封进行重新镶齿，间隙调整为设计下限-0.10 mm。

(7)中压后轴封采用接触式铁素体蜂窝汽封，共计4圈，其中接触齿间隙为0.20 mm，其余汽封齿间隙为设计下限-0.10 mm。

(8)A/B低压前后轴封采用接触式平齿汽封，共计8圈，其中接触齿间隙为0.20 mm，其余汽封齿间隙为设计下限-0.10 mm。

(9)A/B低压缸2～6级隔板汽封采用刷式汽封，共计24圈，其中刷毛间隙为(0.20±0.05)mm，其余汽封齿间隙为设计下限-0.10 mm。

(10)A/B低压缸叶顶汽封重新镶齿，间隙调整为设计下限-0.10 mm。

4 改造实施过程存在的问题

#2机组改造过程中，按照厂家标准进行高压缸半实缸找中心和调整汽封，在全实缸复查中心时，发现全实缸状态下高压转子过桥汽封处汽缸最大有约0.23 mm的下降量，至两端下降量逐步递减，虽然按照厂家提供的质量标准下限调整汽封，但正式扣缸后汽封实际间隙与验收间隙仍存在较大偏差，即下半间隙增大，上半间隙减少。

#1机组改造过程中，高压缸按照全实缸找中心和调整验收汽封，同样发现在半缸和全实缸状态下，高压转子过桥汽封处最大有约0.25 mm的下降量，且两端下降量逐步递减，遂按照全实缸要求进行汽封间隙调整。该汽轮机为上缸猫爪支撑，因扣缸后调整中心时又对#1轴瓦微调，同步进行了猫爪支撑垫片调整，保证了汽封间隙不变。

#2机组通流部分除垢采用人工砂布打磨，效率较低，#1机组通流部分除垢采用喷珠法，效率较高且除垢彻底。

2台机组改造后首次冲转以及后续历次启动都十分顺利，说明厂家提供的汽封调整间隙偏大，还有余量可挖。

5 改造效果

5.1 #2机组改造后性能试验结果

5.1.1 高中压合缸处轴封漏汽量

在#2机组汽轮机检修前，高中压合缸处轴封漏汽量占再热蒸汽流量的3.25%，检修后高中压合缸处轴封漏汽量占再热蒸汽流量的1.94%。

5.1.2 缸效率

#2机组检修前汽轮机高、中、低压缸效率分别为82.07%，89.59%和87.35%，检修后效率分别为83.68%，90.21%和89.35%。

5.1.3 热耗率和真空严密性

#2机组汽轮机THA工况下的热耗率为8 450.2 kJ/(kW·h)，比检修前THA工况下热耗率8 562.9 kJ/(kW·h)降低了112.7 kJ/(kW·h)。另外，机组真空严密性试验压降小于100 Pa/min。

5.2 #1机组改造后性能试验结果

5.2.1 高中压合缸处轴封漏汽量

#1机组汽轮机B 级检修前，高中压合缸处轴封漏汽量占再热蒸汽流量的3.37%，B 级检修后高中压合缸处轴封漏汽量占再热蒸汽流量的2.43%。

5.2.2 缸效率

#2机组汽轮机高、中、低压缸检修前效率分别为82.30%，90.81%和88.02%，检修后效率分别为85.03%，92.53%和91.03%。

5.2.3 热耗率和真空严密性。

检修前#1机组汽轮机经过一类、二类修正后的热耗率为8 551.7 kJ/(kW·h)，检修后#1机组汽轮机经过一类、二类修正后的热耗率为8 367.9 kJ/(kW·h)，#1机组汽轮机的热耗率下降约184.0 kJ/(kW·h)。另外，机组真空严密性试验压降小于100 Pa/min。

5.3 改造结果

高压缸部分，采用布莱登汽封和浮动环汽封效率基本相当，布莱登汽封启机顺利，可以减少过临界时汽封磨损。铁素体浮动环蜂窝汽封的浮动环密封间隙更小一些，可以长久保持汽封高效率运行。影响高压缸部分效率的重要因素是叶顶固定式阻汽片间隙值的调整。

在中压缸部分，三段抽汽口以前采用布莱登汽封和浮动环汽封效率基本相当，三段抽汽口以后因汽压逐渐降低，布莱登汽封闭合能力变差，可多用铁素体浮动环汽封，叶顶阻汽片间隙值的大小对效率同样有重要影响。

在低压缸部分，由于不能采用布莱登汽封，采用刷式汽封或浮动环汽封时效率要高于平齿汽封，此时由于体积流量变大，叶顶阻汽片的间隙值大小对效率影响不太明显，但空冷机组低压缸叶顶阻汽片间隙设计明显偏大(从叶顶围带和阻汽片接触很好判断)，在隔板汽封改造的同时，适当压缩叶顶阻汽片间隙是很有必要的。

2台机低压缸轴封采用接触式平齿汽封，改造后真空泄漏率试验均小于100 Pa/min。

适当减小汽封和阻汽片间隙，节能效果明显，建议在充分考虑安全性、可靠性的基础上减小汽封间隙。

汽轮机通流部分除垢采用喷珠法(喷丸采用的玻璃珠材质为二氧化硅，粒径0.25～0.35 mm，硬度45～55 moh)对汽轮机隔板静叶和转子叶片进行清洗，可以大幅提高通流部分光洁度，从而提高效率。

6 结束语

经过对几种汽封使用情况以及采购费用对比，总体来说，刷式汽封由于费用太高，多采取部分改造且在叶顶处使用较多，而刷式汽封最关键的2个问题尚待时间检验：一是刷毛能否在高温下保持自身的弹性和寿命，至少在一个大修周期内保持完好；二是在与转子(轴和叶轮)碰磨后产生的摩擦发热危害，现多用在低压缸部分，性价比较差。布莱登汽封因受工作区蒸汽压力限制，多用在高压缸部分，性价比居中，铁素体浮动环蜂窝汽封在高压缸和低压缸都可使用，没有特殊材料和专利限制，且加工制造厂家较多，性价比最高。