50MW机组汽封改造及效果分析

寇顺福

（山东新龙集团有限公司，山东 潍坊 262709)

某公司自备电厂6 号机组为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的50 MW 机组，由于该机组运行时间比较长，存在轴封漏气量大、机组效率较低等问题，因此急需对汽封进行改造。经过对比分析，决定选用刷式汽封来进行改造。

1 刷式汽封介绍

1.1 刷式汽封的工作原理

刷式汽封源于国外航空发动机，是一种柔性阻尼密封汽封，能适应转子瞬间振动而产生的偏心。因此，可在保证安全的前提下尽量减小密封间隙，从而达到减少漏气、节能降耗的目的。

刷式汽封的刷环由紧密排列的特种细金属丝组成，每根钢丝就是一端为支点的梁(见图1)，刷丝可以弹性退让，不易被磨损，保证了机组在微小间隙甚至零间隙下的安全运行。即便机组过临界转速或变工况时，刷丝都会跟随轴退让，不会被磨损；待机组稳定之后，刷丝又恢复良好的密封性能。而传统刚性汽封齿只要和转子碰擦就会很快磨损，形成永久性的泄漏通道，增大了泄漏量。实验证明：刷式汽封的漏汽量仅为梳齿式汽封的10 %～20 %。

1.2 刷式汽封结构及材质

刷式汽封的刷丝为0.05～0.08 mm 的高温合金丝，装夹在不锈钢挡板之间，如图2 所示。刷丝厚度0.8 mm 左右，刷丝与转子表面有一定的角度。汽封环本体采用与原汽轮机密封相同的材质。刷丝与转子的间隙不大于迷宫齿间隙的1/2。

1.3 刷式汽封优点

对于传统机组，由于受梳齿式汽封制造及运行条件的限制，汽封间隙设计较大。梳齿式汽封如果要保持良好的密封效果，又要维持安全稳定的运行，必须满足3 个条件：

(1)封齿端部厚度尽可能小；

(2)密封腔室尽可能多；

(3)安装间隙尽可能小。

图1 刷式汽封结构组成

前2 个条件受汽封材料、工艺和汽轮机设计等诸多因素的限制和影响，很难再有突破。而减小间隙就会引起机组汽流振动，特别是机组过临界转速时，常常导致汽封片磨损，严重的会导致转子热弯曲变形，给机组带来很大的安全隐患。

图2 刷式汽封整体结构

为了机组的安全，机组检修人员常常把间隙人为放大，导致梳齿式汽封发生泄漏，造成机组经济性变差。

相对于传统汽封，刷式汽封的优点主要体现在以下2 点。

(1)安装间隙小。由于刷式汽封的刷丝与转子有30°～50°角，存在一定的弹性退让。为了尽量减少刷丝与转子发生摩擦，实际设计刷丝安装间隙为原汽封齿间隙的1/2，这样不但增强了汽封的密封性能，同时又能够保证机组运行的安全性。

(2)安全性高。刷丝的退让间隙比传统汽封大约0.5 ～1 mm，且在运行过程中不会对转子造成伤害。当机组正常运行时，刷丝可以恢复到原有较小的间隙。

2 改造方案

根据机组现状，结合以往改造经验，决定对本机组轴封部位汽封以及高低压缸隔板汽封进行刷式汽封改造。

2.1 前轴封改造

由于前轴封间隙过大，造成漏汽非常严重，同时会造成轴承箱油中带水、油质乳化，给机组正常运行带来安全隐患。此处汽封工作压差大，温度高，蒸汽焓降大；前汽封离轴瓦近，转子挠度小，汽封间隙可以调节到更小。前轴封的改造还能有效减少轴封供汽室的压力，改造是很有必要的。因此，前轴封共进行刷式汽封改造14 圈。

2.2 后轴封改造

后轴封的密封作用主要是防止外界空气和轴封供汽进入缸内，造成机组真空下降。汽轮机的真空问题一直是困扰电厂的一个比较复杂的问题，往往找不到真空度低的真正原因，而轴封问题是其中一个比较容易忽视的原因。当轴封漏气严重时，根据运行经验可通过提高轴封供气压力来平衡，然此举进一步增大了机组热耗率，对此处进行刷式汽封的改造有利于提高机组热效率，提高机组出力。此处共进行刷式汽封改造4 圈。

2.3 高压隔板汽封改造

高压缸蒸汽参数高，级间压降比较大，级间蒸汽容易泄漏，直接影响下一级的介质参数、流向，若采用刷式汽封，汽封间隙就可以调节到更小。对高压隔板共进行刷式汽封改造9 圈。

2.4 低压隔板汽封改造

低压缸效率往往不被电厂重视，而实际高压缸：中压缸：低压缸的做功效率比例大概为1:1:1.4。当低压缸汽封间隙漏气严重时，会造成低压缸段效率大大降低，对低压段隔板汽封全部共进行刷式汽封改造13 圈。

3 改造效果

经改造后，机组的汽封泄漏量明显减少甚至消除，轴封供汽压力降低，增加了机组出力；同时，高、低压缸效率明显升高，初步估计整机效率提高2 %以上。

当锅炉效率为92 %，管道效率为99 %时，可至少降低煤耗4 g/kWh。由于存在大小修以及负荷不饱满的情况，按年发电量6 000 h 保守计算，该公司50 MW 机组1年收益为1 200 t 标煤；如果煤价为800 元/t，那么可以节约成本96 万元。

由此可见，进行刷式汽封改造可以提高机组运行效率，降低生产成本。

1 张立宏．200 MW 机组汽封改造后的启动磨合探讨[J]．电力安全技术，2011(11)．