#1汽輪機(jī)高低壓軸封及隔板汽封改造

【摘要】通過對迷宮梳齒密封與接觸式蜂窩汽封的優(yōu)缺點(diǎn)和工作原理進(jìn)行比較說明，介紹了接觸式蜂窩汽封在汽輪機(jī)組上的應(yīng)用情況，以及進(jìn)行汽封改造后所取得的效果。

【關(guān)鍵詞】MFW蜂窩汽封；可靠性；熱效率

引言

電廠汽輪機(jī)所采用的是迷宮梳齒密封，在使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)由于運(yùn)行工況變化后，無法及時(shí)調(diào)整汽封，造成前汽封泄漏，部分蒸氣進(jìn)入油中，嚴(yán)重影響到了汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。另外，汽輪機(jī)后軸封在日常運(yùn)行過程中，運(yùn)行中間隙發(fā)生變化，無法很好密封漏入的空氣，造成機(jī)組真空偏低。

1、現(xiàn)狀

我廠1號汽輪機(jī)軸封及隔板汽封均為傳統(tǒng)迷宮式梳齒汽封（材質(zhì)：黃銅），梳齒汽封由于齒間是環(huán)形腔室，環(huán)向流動(dòng)大大減小了渦流降速效果，因而存在阻汽效果差、泄漏量較大、易磨損、使用壽命短等諸多缺陷。為了減少汽輪機(jī)內(nèi)部及外部的漏汽損失，提高機(jī)組效率和安全可靠性，需對汽輪機(jī)各級隔板（通常稱為級間）汽封及軸端汽封由傳統(tǒng)的疏齒式汽封改造為新型蜂窩式汽封，以提高機(jī)組熱效率，降低煤耗。

2、原因分析

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心的運(yùn)行軌跡是橢圓形軌跡。在汽輪發(fā)電機(jī)組啟、停機(jī)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子的振動(dòng)最大，在轉(zhuǎn)子中心軌跡長軸方向上，轉(zhuǎn)子勢必要接觸汽封的密封齒。當(dāng)汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和汽封齒接觸時(shí)，一方面汽封齒迅速被磨掉，密封間隙得不到保障；另一方面，即便汽封齒做的很薄，如果和軸接觸時(shí)間較長，也同樣發(fā)生汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子被磨損的現(xiàn)象，使得轉(zhuǎn)子局部瞬間發(fā)熱造成大軸彎曲，安全性很差。當(dāng)高低壓軸端汽封徑向間隙偏斜，且汽封圓周間隙不均勻時(shí)，容易產(chǎn)生流體激振，造成機(jī)組振動(dòng)。當(dāng)機(jī)組起?；蛟鰷p負(fù)荷時(shí)，因差脹變化使軸端汽封與軸肩凸臺(tái)的配合劣化，從而增大漏汽量；而這些漏汽又加熱軸使差脹進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán)；而差脹大還會(huì)使汽封長齒與軸碰磨其危害更大。另外，在機(jī)組每次大修時(shí)必須進(jìn)行更換，檢修工藝繁瑣，耗費(fèi)人力物力。

3、改進(jìn)措施

在同樣的壓力和間隙條件下，蜂窩式密封與傳統(tǒng)梳齒式汽封相比，泄漏量將減少70%左右；同時(shí)減少軸封的供汽量，使更多的蒸汽作有用功，并有助于降低軸加風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)；另外，換可有效解決油中進(jìn)水問題。從而達(dá)到降能節(jié)耗的效果。

由于MFW蜂窩式汽封特殊的結(jié)構(gòu)模式，在應(yīng)用部位可有效消除汽流激振的發(fā)生，防止機(jī)組振動(dòng)，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

蜂窩汽封是由0.05-0.1mm厚不銹鋼金屬在同樣的壓力和間隙條件下，蜂窩式密封與傳統(tǒng)梳齒式汽封相比，泄漏量將減少70%左右；同時(shí)減少軸封的供汽量，使更多的蒸汽作有用功，并有助于降低軸加風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)；另外，換可有效解決油中進(jìn)水問題。從而達(dá)到降能節(jié)耗的效果。

由于MFW蜂窩式密封特殊的結(jié)構(gòu)模式，在應(yīng)用部位可有效消除汽流激振的發(fā)生，防止機(jī)組振動(dòng)，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

鑒于以上原因，將1號機(jī)組軸端汽封及隔板汽封由傳統(tǒng)梳齒式汽封改為MFW系列新型蜂窩式汽封，以提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

4、蜂窩汽封優(yōu)點(diǎn)

4.1蜂窩汽封是由0.05-0.1mm厚不銹鋼金屬薄板采用

特殊加工工藝加工成相應(yīng)直徑及深度的規(guī)整的蜂窩帶，然后用高溫真空釬焊技術(shù)將蜂窩帶釬焊在母體汽封環(huán)低齒區(qū)域的內(nèi)表面上，和汽封環(huán)組合在一起形成蜂窩汽封。蜂窩帶釬焊的特殊工藝可保證其在900℃以下不會(huì)脫落，確保焊接后的蜂窩汽封安全可靠。

4.2蜂窩汽封的蜂窩帶采用美國進(jìn)口的鎳基高溫合金，它是一種質(zhì)地柔軟的六邊形蜂窩網(wǎng)格，具有耐高溫、質(zhì)地軟可磨損的優(yōu)點(diǎn)，即使發(fā)生動(dòng)靜摩擦也不會(huì)損傷軸徑、轉(zhuǎn)子及葉片，有很好的安全性。

4.3由蜂窩的結(jié)構(gòu)和材料特性決定了蜂窩汽封的使用壽命比傳統(tǒng)汽封更長，其使用壽命可達(dá)10年以上，能夠承受極高的工作溫度和壓力，長期工作具有良好的穩(wěn)定性。

4.4在間隙相同的情況下，蜂窩帶的密封原理及結(jié)構(gòu)提供了比傳統(tǒng)疏齒汽封更好的密封效果，由試驗(yàn)可知，其泄漏量可比常規(guī)汽封減少30-70%，因而可獲得更高的密封效率及機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，從而減小煤耗，降低發(fā)電成本。

4.5蜂窩汽封的獨(dú)特結(jié)構(gòu)避免了流體激振的發(fā)生，有效防止蒸汽振蕩，從而保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.6針對傳統(tǒng)梳齒汽封改造簡單，只需更換汽封環(huán)，而不需要改動(dòng)其它任何連接件，改造簡單易行。

5、經(jīng)濟(jì)效益分析

新型蜂窩式汽封與傳統(tǒng)梳齒式汽封相比，泄漏量將減少70%左右；同時(shí)減少軸封的供汽量，使更多的蒸汽作有用功，并有助于降低軸加風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)；由于此機(jī)組軸封系統(tǒng)是將內(nèi)側(cè)汽封的漏汽可用于外部汽封的供汽，工質(zhì)可得到回收利用。且由于蜂窩式密封特殊的結(jié)構(gòu)模式，在應(yīng)用部位可有效消除汽流激振的發(fā)生，防止機(jī)組振動(dòng)，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。從而提高機(jī)組效率，達(dá)到降能節(jié)耗的效果。另外，更換后可有效解決油中進(jìn)水問題。

改造后，能夠減少軸封及級間漏汽量50-70%，可提高機(jī)組效率1%-2%，降低煤耗0.8%-2%，也就是說每度電降低煤耗2-5克。每年機(jī)組運(yùn)行按6000小時(shí)計(jì)算，每年可節(jié)煤：

25MW×7000h×（2--5）g/KWh=350--875t

每噸煤按320元計(jì)算，即每年可節(jié)省11.2-28萬元。

機(jī)組每個(gè)大修周期需更換傳統(tǒng)迷宮式梳齒汽封50%，1機(jī)更換24道，每道5000元，3個(gè)大修周期可節(jié)約檢修材料費(fèi)用：

5000×24×3=36萬元

蜂窩汽封的使用可至少使用兩到三個(gè)大修周期，經(jīng)濟(jì)效益將更為可觀。

6、結(jié)論

通過將1號機(jī)傳統(tǒng)疏齒式汽封改造為新型蜂窩式汽封，減少了汽輪機(jī)內(nèi)部及外部的漏汽損失，消除汽流激振的發(fā)生，防止機(jī)組振動(dòng)，有效解決油中進(jìn)水問題，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高機(jī)組熱效率，達(dá)到降能節(jié)耗的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]編委會(huì).汽輪機(jī)檢修.北京：中國電力出版社，2011.

[2]張延峰，王紹民.蜂窩式汽封及汽輪機(jī)相關(guān)節(jié)能技術(shù)的研究.北京：中國電力出版社，2010.