背压式汽轮机汽封改造

李艳奇+佟兴强+刘磊+李辉+唐文龙

摘要：本文针对抽汽背压汽轮机汽耗升高现象进行分析研究，并对梳齿式汽封和蜂窝式汽封的特点进行比较说明，介绍接触式蜂窝汽封在汽轮机组上的应用情况，以及汽封改造后所取得的效果。

关键词：背压式汽轮机；蜂窝汽封；热效率；可靠性；经济性

1 背景

热电作业区25MW抽汽背压汽轮机采用的是曲径梳齿汽封，在使用3年后，汽轮机汽耗较投产初增加0.03kg/KW·h，另外经常出现由于运行工况变化后，轴封蒸汽压力调整不及时，造成前汽封泄漏，部分蒸汽进入油中，严重影响到了汽轮机的安全稳定运行；后轴封内漏，造成排汽温度升高。为彻底解决这一问题，减少汽轮机内部及外部的漏汽损失，提高机组热效率和安全可靠性，对汽轮机各级隔板（通常称为级间）汽封及轴端汽封由原来的梳齿式汽封改造为新型接触蜂窝式汽封，达到提高机组运行经济性目的。

2 梳齿汽封与蜂窝式汽封的对比

2.1梳齿汽封

梳齿汽封是通过齿的多级节流作用，减少汽体沿轴向泄漏，一般每圈汽封环分成6～8块，每个汽封块的背部装有平板弹簧片，弹簧片将汽封块压向汽轮机转子，使得汽封齿与转子轴向间隙保持较小值（见图1），在运行中汽封间隙不可调整。主要优点就是安全。

主要缺点：（1）汽轮机在启停机过程中过临界转速时，转子振幅较大，若汽封径向安装间隙较小，汽封齿很容易磨损，且磨损是永久性的；

（2）由于轴封漏汽量较大（尤其在汽封齿被磨损后），蒸汽对轴的加热区段长度有所增加，并且温度也有所升高，使胀差变大，轴上凸台和汽封块的高、低齿发生相对位移而倒伏（见图2），造成漏汽量增加，密封效果得不到保证；

（3）汽封齿与轴发生碰磨时，瞬间产生大量热量，造成轴局部过热，甚至可能导致大轴弯曲。所以在机组检修安装时，电厂只能把汽封径向间隙调至设计高限，以牺牲经济性为代价来确保机组的安全性，容易导致油中进水，滑销系统卡涩等不良后果。

2.2蜂窝汽封

蜂窝式汽封是根据蜂窝状阻汽原理设计，气流在六角形汽室中形成蜗旋，使气流由水平方向改变为向下的垂直方向，进而借助气流压力形成一道汽墙，并形成一道汽密封，达到阻流、扰流的作用，组件包括汽封环、蜂窝带、调整块和调整垫片等部件（见图3）。

蜂窝汽封特点：（1）蜂窝带由合金制成，耐高温、质地较软，与转子碰磨时，对转子伤害较轻；

（2）蜂窝式汽封的安装间隙可取原标准间隙的下限，密封间隙较小，能保持良好的密封間隙。此外蜂窝结构相对于曲径汽封的环形腔室可大大降低泄露蒸汽的流速，使涡流阻尼作用增强，进入蜂窝孔的蒸汽充满蜂窝孔后反流出，对迎面泄漏来的蒸汽产生阻滞作用，因此密封效果较好，试验表明，在相同汽封间隙和压差的条件下，蜂窝式汽封比曲径汽封平均减小泄漏损失约30%～50%；

（3）每个蜂窝带都可收集水，并通过背部的环形槽将水疏出，提高湿蒸汽区叶片通道上的去湿能力，减少末几级动叶的水蚀，其缺点是易于结垢；

（4）蒸汽充满蜂窝孔后反流出，在轴的汽封套表面形成一层汽垫，增强了轴的振动阻尼，削弱轴的振动，阻碍了汽流激振的形成。

3 改造情况及效果

根据汽轮机揭缸原汽封的相对位置及外形尺寸情况结合接触式蜂窝汽封的特点进行改造。对前轴封、后轴封及部分隔板汽封改造。

（1）从上述数据表可以看出，4号机组汽耗降低0.09kg/KW·h。

（2）改造后定期油质化验结果均符合标准。

3.1降低发电机组汽耗，提高热效率

实践证明同等发电负荷条件下，主蒸汽量减少1.5～2t/h。汽封改造为接触式蜂窝汽封，有效降低机组的内部及外部漏气损失，降低机组汽耗，大幅度提高机组热效率。

3.2 提高了密封可靠性

通过汽封改造，可减少汽轮机内部及外部的漏汽损失，消除汽流激振的发生，防止机组振动，提高了密封的可靠性，有效解决油中进水问题和排汽温度高问题，确保机组的安全稳定运行，达到降能节耗的效果。

参考文献：

[1]陈成学，何珊，卓郑炜.提高背压式汽轮机运行经济性的结构改进.动力工程，1991（6）：63-69.

[2]杨璟.汽轮机汽封改造.科学之友，2011：26-29.

[3]宁哲，赵毅，王生鹏.采用先进汽封技术提升汽轮机效率.热力透平2009（1）：15-17.

作者简介：李艳奇（1981-），男，河北省唐山市人，硕士，工程师，从事电力系统发电研究.