300mW汽輪機(jī)采用布萊登汽封的節(jié)能技術(shù)改造

劉小峰

周口隆達(dá)發(fā)電有限公司，河南 周口 466000

1 汽輪機(jī)本體布萊登汽封改造

1.1 汽輪機(jī)概況

汽輪機(jī)型號(hào)為N300-16.7/537/537，是上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)制造的，亞臨界單軸、雙缸雙排汽、高中壓合缸、一次中間再熱凝汽式汽輪機(jī)。該機(jī)組高壓缸共11級(jí)+調(diào)節(jié)級(jí)和高壓排汽平衡環(huán)，中壓缸共9級(jí)，中部由高壓進(jìn)汽平衡環(huán)、中壓進(jìn)汽平衡環(huán)，分別采用5圈及2圈傳統(tǒng)高低齒迷宮汽封將內(nèi)缸分為高壓部分及中壓部分。

1.2 汽缸內(nèi)效率低的原因分析

根據(jù)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及在役機(jī)組的運(yùn)行實(shí)踐來(lái)看，該類型機(jī)組在高壓進(jìn)汽平衡環(huán)、中壓進(jìn)汽平衡環(huán)、高壓排汽平衡環(huán)等處汽封磨損較大，造成汽封間隙增大，漏汽量大，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。經(jīng)電力試驗(yàn)研究院對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)考核，發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在熱耗高于設(shè)計(jì)值245.84kJ/kW·h，高壓缸效率低于設(shè)計(jì)值5.87%，中壓缸效率低于設(shè)計(jì)值1.05%，高中壓缸軸封漏汽量為設(shè)計(jì)值的1.22倍。

因該類型機(jī)組采用高中壓合缸結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子跨度大，當(dāng)轉(zhuǎn)子停止并再次啟動(dòng)時(shí)（尤其是熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)），轉(zhuǎn)子的靜彎曲（或熱彎曲）不能及時(shí)消除，會(huì)在啟動(dòng)的過程中造成較大的振動(dòng)，從而引起轉(zhuǎn)子與汽封發(fā)生碰磨，造成汽封磨損，增大了轉(zhuǎn)子與汽封徑向間隙。即使在機(jī)組的檢修過程中能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子與汽封的徑向間隙調(diào)整到最佳值，但經(jīng)過幾次啟停后，汽封又被磨損。由于高壓進(jìn)汽平衡環(huán)、中壓進(jìn)汽平衡環(huán)、高壓排汽平衡環(huán)等處汽封直徑較大，間隙增大一點(diǎn)，漏汽面積就增大許多，又由于該類型機(jī)組為反動(dòng)式機(jī)組，這幾處的汽封前后壓差也大，因此，汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙稍增大一點(diǎn)，漏氣量就增大很多。高壓缸排汽溫度高、從中壓進(jìn)汽平衡環(huán)漏至中壓缸的漏汽量大大高于設(shè)計(jì)值、軸封漏汽量大，結(jié)果汽耗高于設(shè)計(jì)值。

1.3 布萊登汽封改造的部位

汽輪機(jī)本體通流采用布萊登汽封技術(shù)對(duì)汽封進(jìn)行改造。對(duì)高、中壓缸汽封進(jìn)行改造。

高壓進(jìn)汽平衡環(huán)汽封5道，高壓排汽平衡環(huán)汽封3道，高中壓缸端部?jī)?nèi)汽封1道(調(diào)端)，高中壓缸端部?jī)?nèi)汽封1道(電端)，中壓進(jìn)汽平衡環(huán)汽封2道，中壓2～9級(jí)隔板汽封8道。

1.4 布萊登汽封的改造效果

1）安全性

中修后的啟動(dòng)中，布萊登汽封顯示了其安全方面的優(yōu)越性，臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域和其他階段振動(dòng)均在合格及優(yōu)良范圍內(nèi)，在負(fù)荷升至150mW時(shí)，因汽封已經(jīng)全部關(guān)閉，部分汽封間隙過小，振動(dòng)曾達(dá)到140um，但因布萊登汽封沒有背弧彈簧，退讓性好，通過調(diào)整閥門運(yùn)行方式，進(jìn)汽參數(shù)的控制，合理進(jìn)行帶負(fù)荷暖機(jī)，經(jīng)一個(gè)多小時(shí)的碰磨，振動(dòng)又恢復(fù)到優(yōu)良值，直到滿負(fù)荷階段，汽輪機(jī)整體振動(dòng)均在優(yōu)良范圍內(nèi)。

汽輪機(jī)#1、#2軸承振動(dòng)中修前、后數(shù)據(jù)對(duì)比如下：?jiǎn)挝唬害蘭

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2）經(jīng)濟(jì)性

為了檢驗(yàn)布萊登汽封的效果，電力試驗(yàn)研究院做了中修前、后的熱力性能試驗(yàn)。大修前后試驗(yàn)結(jié)果見附表。

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從附表中可以看出，該機(jī)通流部分汽封改為布萊登可調(diào)式汽封后，熱耗率降低了107.78kJ/kW·h，扣除內(nèi)外漏、低壓缸及其它因素影響熱耗率79.66 kJ/kW·h，降低煤耗2.15g/kW·h，若按單臺(tái)機(jī)年發(fā)電量15億kW·h，則每年可節(jié)約標(biāo)煤3225t，按標(biāo)煤價(jià)格1000元/t計(jì)算，約合人民幣322.5萬(wàn)元，這次改造費(fèi)用為120萬(wàn)元，僅考慮節(jié)約煤計(jì)算收益，則5個(gè)月即可收回投資。

由于傳統(tǒng)汽封在啟停機(jī)過程中都會(huì)存在汽封磨損，即使大修中精心調(diào)整，汽封間隙調(diào)得再理想，也只能保持較短時(shí)間的高效率。而可調(diào)式汽封避免了啟停過程中汽封齒與軸的磨擦，能使汽輪機(jī)長(zhǎng)期達(dá)到高效穩(wěn)定運(yùn)行。

2 存在的問題

布萊登汽封的節(jié)能效果是有目共睹的，但是在實(shí)際運(yùn)行同樣存下一定問題。主要是汽輪機(jī)運(yùn)行到定階段后布萊登汽封中螺旋彈簧存在卡死、斷裂問題，造成汽封不能正常閉合。汽輪機(jī)的效率大幅降低，比原采用梳齒式汽封的效率還低。

3 結(jié)論

布萊登汽封的設(shè)計(jì)思路非常好，改造后汽輪機(jī)的節(jié)能效果顯著。但是在實(shí)際運(yùn)行中由于汽輪機(jī)內(nèi)部工況惡劣，螺旋彈簧斷裂現(xiàn)象較多，并且出現(xiàn)問題后汽輪機(jī)不揭缸無(wú)法處理。布萊登汽封改造的應(yīng)該對(duì)汽封螺旋彈簧質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)，防止有質(zhì)量缺陷的設(shè)備用在汽輪機(jī)上。同時(shí)也要嚴(yán)格汽輪機(jī)汽水品質(zhì)防止在螺旋彈簧處結(jié)垢卡死的問題。因此，布萊登汽封改造要慎重進(jìn)行。