汽轮机汽封间隙的调整工艺

汽轮机汽封间隙的调整工艺
摘要：本文论述了汽轮机汽封间隙对汽轮机效率的影响，提出了汽封间隙的测量方法以及调整方法，并仔细讨论了影响汽轮机间隙调整的各种因素及相应的应对措施。

关键词：汽封间隙测量调整影响
一、前言
汽轮机是高速运转的设备，为防止汽轮机在运行过程中动静部件发生碰磨，确保机组的安全稳定运行，因此在叶片、主轴等转动部件与缸体、隔板、轴封体等静止部件之间必须留有一定的轴向、径向间隙。

蒸汽在每级做完功后，级前、级后的蒸汽将会形成压差，导致部分未做功的蒸汽通过上述间隙，从级前泄露到级后，如间隙过大，将严重影响汽轮机的热效率。

因此，为减小蒸汽的泄露量，在上述间隙处设置汽封装置。

汽封间隙的调整目的是通过对隔板套、汽封块的调整，在保证不发生动静部件碰磨的前提下，使汽封间隙处于生产厂家给定的标准范围内，将各级间的漏气损失降到最低，提高机组热效率。

若注重机组启动和运行的安全性，而忽略机组运行的经济性，将汽封间隙按设计值的中上限甚至超出设计值上限进行调整，会极大地降低机组的运行效率。

据有关资料介绍，高压汽封每增加0.05mm，级效率将降低0.4～0.6%。

汽封调整是汽轮机检修中一项重要而细致的工作，是影响汽轮机热效率的主要因素，也是耗费工时和人力、影响检修进度的关键工序，按三次全实缸调整到合格数据，大约需要7～9天。

在汽封调整中通过分析和改进工艺，并按设计值的下限调整汽封的径向间隙，可以有效的降低机组热耗、缩短检修工期、提高检修质量。

二、汽封间隙的测量方法
在汽轮机轴系中心及隔板（隔板套）、轴封套、各平衡环洼窝中心调整好后，便开始进行汽封间隙的测量及调整工作。

（一）压胶布法
按厂家给定的间隙设计要求，在每块汽封环两端15mm 处，贴相应层数的胶布（常用医用胶布，做成7～10mm 宽的布条，每层一般按0.25mm计算），贴胶布时用手轻轻顺着汽封齿均匀贴牢，注意不要把胶布蹭脏。

吊入转子后，在转子的每一级动叶围带上和转子的根部很薄且均匀地涂一层红丹粉。

然后，将上半汽缸各部套及外缸吊入，各部套及外缸紧1/3螺栓，用0.05mm塞尺检查中分面间隙，盘转子一周。

拆开外缸及各部套上半，吊出转子。

观察汽封齿上的胶布与转子的红色蹭痕，根据痕迹判断间隙的数据，分析汽封的实际间隙，并做好记录（此记录作为调整记录用）。

表2为常使用的胶布印痕情况对应间隙值，
可供参考。

（二）压铅丝法
用压铅丝法时，各部套水平中分面处的间隙可以通过楔型塞尺测量。

其他部位选用规格不同的铅丝整齐摆放在各汽封齿上，端部用胶布粘住。

吊入转子，将上半各部套吊入，铅丝就被压出一道沟痕，吊出上半各部套及转子后，测量铅丝沟痕部分厚度，便得出相应汽封的汽封间隙数据。

一般来说，压胶布的出的数据不如压铅丝得出的数据准确、真实，但在转子吊入过程中易将铅丝碰变形，造成虚假数据，且铅丝易被压断、脱落。

故一般采用压胶布法，此方法比较便捷，间隙数据一目了然。

由于汽缸垂弧度较全实缸紧螺栓后的汽缸垂弧度相差较大；并且汽轮机运行一段时间以后，上下汽缸及各部套存在变形，扣缸紧螺栓前各部件水平结合面存在一定的间隙。

若忽视上述原因，仍按照通常的程序直接进行半实缸汽封间隙调整的话，会导致调整后的汽封间隙有较大误差，越靠近汽缸中部或结合面间隙最大处，偏差越大，容易造成在全实缸状态下汽封间隙超标。

因此，必须考虑半缸与全实缸紧螺栓后的汽缸垂弧差及汽缸变形量，通常情况下垂弧值由制造厂家提供，汽缸变形量需要在扣空缸时，在自由状态及紧螺栓后分别进行测量得出，然后综合上述数据进行修正。

因此采用全实缸优化汽封调整是很有必要的，全实缸汽封调整法是在实践中被证明的冷态下较为有效的汽封调整方法，这种工艺从理论到实践都是可行的，提高汽轮机热效率的同时也提高了汽轮机的安全、可靠性。

三、汽封间隙的调整方法
（一）分析汽封测量数据，如整体数据有规律性的向某一侧偏大，可相应调整隔板套支撑键及底销，使隔板套位置移动。

例如下侧间隙比上侧间隙均大0.20mm，可在隔板套两侧支撑键底部加0.20mm不锈钢垫片，反之可减去0.20mm 垫片或将支撑键表面车削0.20mm。

如左侧间隙比右侧间隙均大0.20mm左右，可将隔板套底销右侧车削0.20mm，并在底销左侧堆焊，堆焊高度为0.20mm。

（二）如整体汽封间隙呈现不出规律性，则可采取如下方法进行调整：
1.由于阻汽片型式汽封无法单块取出进行调整，阻汽片磨损严重时，便需要更换阻汽片。

阻汽片更换后，需根据主轴外径及叶轮外径尺寸，结合厂家给定的汽封间隙数据，在车床上进行整体加工
2.对于单块可拆卸的汽封块，可通过调整汽封背弧的方式来进行（某些厂家设计的汽封块背部安装有两块调整垫块）。

汽封间隙偏大时，按相应的尺寸车削汽封块的背弧或调整垫块，也可在调整垫块下增加相应尺寸的不锈钢垫片；汽封间隙偏小时，按相应的尺寸捻打汽封块的背弧或调整垫块，也可在调整垫块下减去相应尺寸的不锈钢垫片。

四、汽封间隙测量、调整时存在的问题及解决措施
按上述方法进行汽封间隙的测量及调整后，复测得出的间隙数据往往与预想的相差较大。

运行过程中由于猫爪热膨胀、转子中心位置偏向旋转方向的另一侧、油膜厚度及汽缸垂弧等对汽封间隙的影响均由汽轮机厂家给出修正值进行修正。

在现场检修、调整过程中，从测量及调整的工艺分析，存在以下需要注意并尽量避免问题：
（一）整圈汽封膨胀间隙的影响
每一圈汽封都是由一块块汽封拼合而成的，整圈汽封均留有一个膨胀间隙，使得运行过程中汽封块受热膨胀为一个完整的圆，以起到密封作用，减少从汽封块之间的间隙泄漏的蒸汽量。

若汽封弧段间隙偏小，整圈汽封受热膨胀会使原有的圆变大，造成汽封间隙偏大，增加漏气量，该级热效率降低；若该间隙偏大，整圈汽封受热膨胀后形不成应有的圈，同样造成蒸汽损失。

因此适合的膨胀间隙十分重要。

整圈汽封间隙每调小0.10mm，整圈汽封弧长需相应的减少约0.60mm。

若忽视膨胀间隙的过盈值，可能造成扣缸时汽封块憋劲顶住汽缸，汽缸水平结合面间隙无法消除，并导致汽封块变形，影响测量值的准确性。

因此，在进行扣缸测量汽封间隙的过程中，在每圈汽封中取出一块汽封间隙数据较好的汽封，再进行扣缸测量，可消除汽封弧段间隙变小时对真实数据的影响。

在全部汽封间隙调整合格后，再对每一圈汽封的膨胀间隙进行检查测量，使膨胀间隙达到标准。

若膨胀间隙偏大，可在每块汽封两端开槽，插入一片厚度约0.50mm的不绣钢片并固定，可减少蒸汽泄漏量。

（二）隔板、隔板套支撑键、底销对汽封间隙的影响
隔板、隔板套底销在调整完后，预留有约0.05～0.08mm的膨胀间隙，若该间隙偏大或者支撑键接触不良，每次吊装过程中会导致隔板、隔板套的位置偏差较大，从而影响汽封间隙的调整。

因此，必须在汽封调整前，对上述情况进行仔细间隙并处理。

（三）汽封间隙调整时的注意事项
1.贴胶布前，需对汽封块进行清洗，清理汽封齿上的锈垢及灰尘，以提高胶布的粘结力，防止脱落。

2.检查汽封梳齿应无毛刺、倒状、断裂、卷边等现象，如有上述情况，需进行处理。

且汽封齿端需打磨尖锐，宽约0.3mm。

3.为防止汽封块在汽封槽道内卡涩，弹簧顶不到位，汽封块取出后，需用钢丝刷和纱布清理汽封块及汽封槽道洼窝的锈垢，槽道清理完后涂黑铅粉或二硫化钼粉；检查汽封块与槽道的配合。

若配合过紧，应用锉刀细致修锉，不许强行打入槽内，汽封环组装后，弹簧片及汽封环不许高出结合面；检查汽封弹簧或弹簧片有无裂纹、变形、失去弹性等情况，有这种情况要更换。

以上工作完毕后，按下汽封块松手后应能弹性复位，否则必须进行检查处理，提高数据的准确性。

4.汽封块的位置不能装反，汽封块背部的弹簧或弹簧片不能混用。

5.每次汽封间隙调整完后，需检查汽封块调整垫块紧固情况，处理汽封块背弧的毛刺及高点，紧固螺钉松动、汽封块与汽封槽道接触不良会导致测量数据不准。

并且在汽封间隙调整合格后，需对调整垫块紧固螺钉进行点焊或捻封，以防松动、脱落，造成汽封间隙变小，发生碰磨。

6.汽封块装入后，必须检查相邻两块汽封块的汽封齿高度差，可用手触摸或用卡尺测量。

可以假想整圈汽封块连接为一个圆，因此相邻两块汽封齿必须圆滑过渡，高度差应该在0.05mm内，否则表明该汽封块背弧接触不良或汽封块卡涩导致弹簧未将汽封块完全顶起。

7.汽封块的压板及其螺钉应低于水平中分面0.50～0.80mm，或根据厂家给定数据进行调整。

五、结束语
汽封间隙的调整工作，对于汽轮机的安全经济运行非常重要。

安装、检修人员在调整过程中要采用严格的检修工艺，并认真分析，排除虚假数据，找出并处理各项影响汽封间隙的因素。

参考文献
[1]张艾萍，叶荣学等.《汽轮机动静间隙对经济性和安全性的影响》.汽轮机技术，2003年，45（1）：23.
[2]哈尔滨汽轮机厂《引进型300MW 汽轮机检修规程》.。