汽轮机转子轴封汽封的修复改造技术

吕 强

莱芜钢铁集团有限公司 山东 济南 271104

一、概述

汽轮机转子的汽封片损坏将会造成汽轮机内部的蒸汽外泄，降低汽轮机的效率造成巨大浪费。莱钢热电厂老区8＃9＃风机的汽轮机一直存在此问题。一旦出现故障，返厂修复时间需25天，耗时较长；聘请厂家专业人员现场修复，费用较高。严重制约了检修效率和设备的正常运行。

二、技术分析

(一)汽轮机汽封机理。汽轮机是将蒸汽的热能转变为机械能的一种动力机械，级是其最基本的工作单元，在结构上它是由喷嘴和其后的动叶栅所组成，蒸汽进入喷嘴后其热能转变为动能，然后进入动叶给动叶片以冲动力，使叶轮旋转而输出机械功。大型汽轮机就是由多个级组成，每个级都有动、静两部分组成，因此整个汽轮机也就由动、静两部分组成。汽轮机的转动与静止部件之间必须留有一定的间隙，以防相互摩擦。由于汽缸内外、隔板前后以及带反动度的动叶两侧存在压差，而相应各处动静部分之间又必须保持一定间隙以使它们不致相碰，因此必须设置汽封装置，汽封装置可分为内汽封，端部汽封和转子汽封。内汽封一般包括隔板汽封、叶顶汽封，其作用是高位能的蒸汽向低位能的区域泄露，端部汽封又称为轴封，转子汽封主要是配合端部汽封一起使用，前轴封的作用是防止减少汽缸内蒸汽向外泄露，防止高温蒸汽漏人轴承座致使轴瓦温度升高及润滑油含水，后轴封是防止外界的空气进入汽轮机排气缸内，破坏真空度，影响汽轮机的安全稳定运行。

(二)汽轮机汽封机构及工作原理。封的结构类型有曲径式和迷宫式。曲径式汽封有梳齿形(平齿、高低齿)、j形、枞树形三种。曲径式汽封的工作原理：一定压力的蒸汽流经曲径式汽封时，必须依次经过汽封齿尖与轴凸肩形成的狭小间隙，当经过第一个间隙时通流面积减小，蒸汽流速增大，压力降低。随后高速汽流进入小室，通流面积突然变大，流速降低，汽流转向，发生撞击和产生涡流等现象，速度降到近似为零，蒸汽原具有的动能转变成热能。当蒸汽经过第二个汽封间隙时，又重复上述过程，压力再次降低。蒸汽流经最后一个汽封齿后，蒸汽压力降至与大气压力相差甚小。所以在一定的压差下，汽封片越多，每个汽封片前后的压差就越小，漏汽量也越小。当汽封片数足够多时，漏汽量为零。迷宫式汽封的工作原理是通过多次的截留膨胀产生的阻尼效果，减少蒸汽沿轴向泄露。

三、实施过程

(一)汽封片及压条的型号和尺寸的确认。8＃9＃汽轮机结构相同，转子的汽封装置是镶片式结构，汽封片由耐热的1cr18ni9ti材料制成，截面成j形，厚0.20mm，汽封片的j形根部厚1.1mm，压条是0.9*0.9mm的方钢材质是铬镍不锈钢，用压条将j形的汽封片压铆在转子的汽封槽内，汽封槽的槽宽是1.5mm，将汽封片压铆在槽内有0.5mm的过盈配合，非常的牢固。汽封片与汽封体形成曲径通道，汽封片与汽封体径向距离之间始终保持0.2-0.4mm的间隙。

(二)施工过程。将汽轮机的转子放置于汽缸内的2个轴瓦之上，将推力瓦安装到位，避免转子转动起来轴向位移过大，用锯弓将损坏的汽封片j形的根部位置破坏掉，(锯条的厚度只有0.5mm，压条的宽度是0.9mm)，用錾子慢慢将汽封片跟压条一起取出来，用钢丝钳捏紧，转动转子，用锤子錾子轻轻敲击汽封槽的底部将汽封片跟压条一起往外拉，这时候一定要轻，避免伤到转子的汽封槽，汽封片取出后，将取出的旧的汽封片用游标卡尺测量原始的厚度，做好记录。用什锦挫修正一下汽封槽的两侧打毛的位置，然后再用砂纸打磨干净，用医用酒精将槽内清理干净，晾干，准备装配新的汽封片。在装配新汽封片之前先将新的汽封片与取出来的汽封片对比一下高度，用剪刀修剪新汽封片的高度略高于取出的汽封片0.2mm左右。

在装配汽封片与压条的时候，必须保证这一圈的压条为一整段，不能拼接，压条的接缝与汽封片的接缝至少应错开450，相邻的汽封片的接缝应错开1800，每圈汽封片的接口间隙是0—0.5mm，从一侧开始慢慢镶配，自始至终需要两个人的紧密配合，前边用一把錾子往汽封槽压，另一把錾子配合着铆，用密封錾均匀在细钢丝上冲点，将汽封片挤压在转子的密封槽中。难点：冲点的力度要适中，既不能将细钢丝冲断，又要保证在转子高转速下不能将其甩出。直至这一圈汽封片装配结束。汽封片装配结束后，将其平均的分成8等分，用锉刀慢慢打磨修正圆滑过渡，修正过渡期间用深度游标卡尺反复的测量汽封片的高度，确保加工后的不出现波浪形，当汽封片高度还差0.05mm就要达到设计尺寸时，将白钢条固定在转子的一侧，投入手动盘车，同时给轴瓦跟推力瓦手动加润滑油，盘动转子进行最终的修正，直到达到设计的尺寸。将跟换的汽封片位置的汽封体翻转到汽缸内，用塞尺检查左右两侧的汽封间隙，间隙过小则继续加工，直到合格。最终的装配加工结束后，再将医用胶布贴到转子的汽封片上慢慢转动转子一圈，检查医用胶布的接触情况。

四、实施效果

更换汽封后，各项尺寸都达到了汽轮机厂的设计要求，机组运行稳定，无泄漏。通过本次技术攻关，总结了一套快速更换汽封的核心技术，工艺简单操作实用，不受场地和特种设备的限制，及时高效的完成更换的任务，减少因返厂造成的维修等待时间，大大降低了施工的成本费用，具有高度的推广应用价值。