汽轮机汽封改造浅谈

汽轮机汽封改造浅谈
发表时间：
2019-01-16T10:33:31.037Z 来源：《电力设备》2018年第26期 作者： 田进
[导读] 摘要：分析汽轮机汽封间隙与漏汽量间的关系及对机组效率的影响、汽封磨损的问题，布莱登汽封的特点、可靠性和经济性，及改
造情况。

（广东粤电集团博贺煤电有限公司 广东省茂名市 525000）

摘要：分析汽轮机汽封间隙与漏汽量间的关系及对机组效率的影响、汽封磨损的问题，布莱登汽封的特点、可靠性和经济性，及改造
情况。

关键词：布莱登汽封；汽轮机效率；改造

前言

汽轮机为了防止高、中压缸蒸汽外泄、低压缸漏入空气，设计了汽封系统(包括端部轴封、隔板汽封、叶顶汽封)，300MW、350MW、
600MW
机组均采用迷宫式汽封。此类汽封存在漏汽量大、真空差、机组振动、摩擦加大、污染润滑油等问题，为提高机组经济性、安全
性，有必要对汽轮机进行更换改造。

一、迷宫式汽封

迷宫式汽封按其齿形可分为平齿、高低齿和枞树形等多种形式，主要工作原理是利用汽封齿内产生涡流、逐级扩容降压，减少不做功
的蒸汽损失，以提高汽轮机效率。

汽封漏汽流量可按下式计算：

由上式可知：
1
、汽封漏汽流量与梳齿根数的平方根成反比，故大功率机组均布置多道汽封，这些汽封结构紧凑且中、低压动叶较长，增加了汽封径
向间隙测量和调整的难度。
2
、汽封漏汽流量与汽封间隙成正比，故汽封径向间隙测量和调整的结果直接影响汽轮机的热效率。

在安装时为保证机组安全运行，许多机组汽封安装间隙偏大，导致漏汽、油中进水等问题。为保证汽轮机在有较高效率，尽量减小汽
封漏汽损失而将汽封安装间隙缩小后，启动时转子容易使振动加大，特别是过临界转速时，静子部件
(内缸、隔板及汽封体)受热不均匀，造
成变形，都将导致动静间隙减小，从而造成动静摩擦、汽封磨损、转子暂时性弯曲等问题。

故，为提高汽轮机组的安全可靠性和经济性，提出进行汽封改造。

二、布莱登汽封

布莱登汽封汽封分六段，将传统汽封背部的平板弹簧取消，在弧段端面间安装螺旋压缩圆柱弹簧，安装在汽封端面的钻孔中，在周向
弹簧力作用下，使汽封块张开，达到最大径向间隙，并在每一个汽封弧段的背部进汽侧中间位置铣出一个进汽槽，可以让上游来的蒸汽进
入汽封弧段背面，对汽封弧段产生蒸汽作用力。随着进入汽轮机蒸汽量的增加，作用于汽封弧段背部的作用力克服作用于汽封齿侧弹簧力
及摩擦力，汽封弧块压向转子逐渐关闭，使汽封齿与转子径向间隙减到最小值（径向间隙设计值）。

布莱登汽封优点

解决了机组采用传统汽封时存在的开、停机过程中过临界转速时振动过大造成汽封碰摩、对汽封间隙造成永久增大的问题，能适应机
组负荷的变化自动调整间隙，始终与转子保持最小径向间隙，减少轴封漏汽量，避免油中带水、提高机组的经济性。

基于对级前后压差的要求，仅可用在高、中压缸隔板汽封的轴封，低压不适用，叶顶处直径过大，若采用则每相邻两块汽封处接缝间
隙将预留较大，泄漏量未必能补偿汽封间隙调整后的收益，亦不适用。

从布莱登式可调汽封运行的经验来看，可以不同程度地提高机组的热效率，最高可达1％～2％。

布莱登汽封缺点
1
、启动与初始负荷阶段，在弹簧作用下汽封环处于全开位置，此时间隙最大，漏汽量大。
2
、长期运行后，弹簧易结垢锈死、疲劳失效，降低调整灵敏性导致汽封不可调、机组再次启动时可能出现动静碰摩而产生振动。
3
、汽封尺寸加工、弹簧质量、安装工艺等问题，合汽封块运行时卡涩不能完全合拢与回位，造成漏汽量增大、机组异常振动时汽封齿
磨损。

汽封漏汽流量可按下式计算：

式中：ξ---流量系数；与汽封结构形式有关
F----
间隙面积；
F=πDδ
D---
汽封直径
δ—
汽封间隙
Z---
汽封齿数
P1,V1---
进口压力，比容
P2---
出口压力

由上式可知，布莱登汽封、迷宫式汽封漏汽流量与梳齿根数、汽封间隙的数学关系一致，更换布莱登汽封不改变结构形式和直径，只
改变间隙，不对汽轮机通流部分作任何改动，对原汽封主要尺寸亦不作变化，更换汽封后漏气量仅与间隙的改变有关。

三、改造实例

茂名臻能热电有限公司#7机组为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界压力、一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双
背压、抽汽凝汽式汽轮机。型号为：
CC600/523-24.2/4.2/1.0/566/566，最大连续出力为662MW，额定出力为600MW。汽（轴）封全部为梳
齿形、底部有弹簧结构的迷宫式汽封，汽封齿容易磨损。

机组于2012年9月通过168小时试运，2014年6月、2015年10月分别实施性能考核试验、性能诊断试验。2014年A级检修时，对高压缸的
隔板（
8级）汽封、中间（过桥4级）轴封、中压缸的隔板（6级）汽封；高压缸端第一级轴封、中压缸端第一级，总共20级汽（轴）封进行
了改造，更换为布莱登汽封。
2016
年11月至2017年1月，机组进行B级检修，主要进行了凝汽器清洗、高、中压缸揭缸检修、更换和调整汽封、中压缸隔板裂纹缺陷
返厂处理等工作。
2017
年5月-6月实施汽轮机性能试验。根据方案，完成汽轮机在50%、60%、70%、80%、90%额定负荷、额定负荷、THA工况的热耗
率、高中压缸过桥汽封漏汽率、供电煤耗率等试验。

通过高、中压缸间漏汽率试验，测定高压缸蒸汽向中压缸泄漏的流量，确定其对中压缸效率及机组热耗率的影响。试验结果给出漏汽
量占再热蒸汽流量的百分比，称为高、中压缸间漏汽率（过桥漏汽率）。

在3VWO条件下进行了变汽温试验，结果见表7。根据试验计算结果绘制中压缸效率与轴封漏汽率关系曲线，两曲线交点为中压缸真实
效率和轴封漏汽量占热再热蒸汽流量的百分比，如图
1所示。

试验结果表明，THA工况下，热耗率检修后修正平均值（7811.2kJ/kWh）比检修前（7878.6kJ/kWh）降低67.4kJ/kWh，下降0.85%；高
压缸效率检修后平均值（
86.77%）比检修前平均值（84.71%）提高2.05%；中压缸名义效率平均值检修后（92.30%），比检修前平均值
（
91.75%）提高了0.55%。

高中压缸过桥汽封漏汽率（2.75%）比设计值（2.25%，数据来源于汽轮机考核试验报告）大0.50%；计入中压缸冷却蒸汽当量流量后漏
汽率（
3.50%）比检修前（6.00%）下降2.50%。

THA
工况下，供电煤耗率检修后修正平均值（301.6g/kWh）比检修前（310.4g/kWh）降低8.8g/kWh，下降2.8%；额定负荷工况下，供
电煤耗率检修后修正值（
304.0g/kWh）比检修前（311.5g/kWh）降低7.5g/kWh，下降2.4%。

四、结论

布莱登汽封的技术优点是：1、机组启动前汽封处于张开状态，汽封间隙比较大，对机组启动阶段避免因转子临时弯曲引起的振动比较
有利；
2、机组接带负荷后随主汽流量的增加布莱登汽封能逐级自动关闭，使机组在正常运行中保持较小的汽封间隙，减少汽封漏汽量，提
高汽机内效率。
3、降低检修工艺与成本，缩短检修周期。

通过国内外大量机组的实践表明，汽轮机汽封由传统结构改为布莱登汽封后，高中压缸过桥汽封漏汽率大幅度降低、汽缸效率有一定
上升、热耗率、供电煤耗率有显著下降，经济效果明显，在对所属机组进行合理论证、正确计算、恰当选材后可进行改造尝试。

参考文献
[1]
《布莱登汽封在引进型300MW汽轮机上使用的可行性研究》/刘安、宋希文——第六届汽轮机学术年会论文集
[2]
《国产引进型300MW机组降耗措施的研究》科学技术成果鉴定报告国家电力公司（2002）国电技鉴字97号
[3]
《汽轮机设备检修》《火力发电职业技能培训教材》编委会
[4]
《广东茂名臻能热电#7机汽轮机检修竣工报告》
[5]
《300MW等级汽轮机使用布莱登汽封的经济性》
[6]
《广东茂名臻能热电#7机大修后性能试验报告》