基于DAS技術(shù)的600MW機(jī)組汽輪機(jī)汽封節(jié)能提效改造方法

陶文敢　劉貞福

【摘要】 介紹了600MW汽輪機(jī)汽封改造的原因，DAS汽封的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，制定600MW機(jī)組汽輪機(jī)汽封節(jié)能提效改造方案并付諸實(shí)施，汽封的徑向間隙按照新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中間值偏下限安裝。改造后機(jī)組機(jī)組熱耗率降有明顯降低，汽輪機(jī)汽缸效率明顯提高。

【關(guān)鍵字】 汽輪機(jī) DAS汽封 改造 熱耗率 缸效

一、概述

國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排氣、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組于2008年11月正式投運(yùn)。2014年2月做汽輪機(jī)修前熱力性能實(shí)驗(yàn)顯示： 600MW工況下熱耗率為7863.47kJ/kWh，熱耗率比額定工況設(shè)計(jì)熱耗率7506.00kJ/kWh高出357.47kJ/kWh；根據(jù)汽輪機(jī)制造廠設(shè)計(jì)的熱力計(jì)算書(shū)熱平衡圖得知：高壓缸效率為86.23%，中壓缸效率為92.55%，本次試驗(yàn)600MW工況下高壓缸效率為82.03%，中壓缸效率為91.05%。高壓缸效率比設(shè)計(jì)值低4.2個(gè)百分點(diǎn)，中壓缸效率比設(shè)計(jì)值低1.5個(gè)百分點(diǎn)，嚴(yán)重影響了汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

二、問(wèn)題分析

針對(duì)汽輪機(jī)汽缸效率偏低、汽輪機(jī)熱耗偏高的問(wèn)題，利用#2機(jī)大修機(jī)會(huì)，在汽輪機(jī)解體后，對(duì)汽輪機(jī)汽封間隙進(jìn)行了測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

從統(tǒng)計(jì)分析可以看出，汽輪機(jī)汽封間隙大部分偏大并已超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，分析原因?yàn)橛捎谶\(yùn)行磨損和汽缸徑向膨脹不均勻等導(dǎo)致間隙偏大。同時(shí)，汽封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的缺陷，不能保證機(jī)組在運(yùn)行中汽封間隙長(zhǎng)期維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，造成漏汽量偏大。

通過(guò)分析研究認(rèn)為可以從汽封改造入手，來(lái)解決汽缸效率低的問(wèn)題。綜合考慮了目前汽輪機(jī)所采用的各種結(jié)構(gòu)型式的汽封，經(jīng)反復(fù)綜合比對(duì)各種結(jié)構(gòu)型式汽封的優(yōu)缺點(diǎn)，決定采用DAS汽封代替原來(lái)的梳齒迷宮式汽封。

DAS汽封把常規(guī)鐵素體汽封的兩個(gè)長(zhǎng)齒更換成兩個(gè)寬齒，并減小了汽封間隙，同時(shí)彈簧也進(jìn)行了改進(jìn)。如圖1所示，1為DAS汽封齒，2為鐵素體汽封短齒，3為鐵素體汽封長(zhǎng)齒，A為常規(guī)汽封齒設(shè)計(jì)間隙，B為DAS汽封齒設(shè)計(jì)間隙。東方DAS汽封結(jié)構(gòu)中，汽封齒1與轉(zhuǎn)子的間隙B比齒2、3與轉(zhuǎn)子的間隙A小，汽封齒1采用寬齒結(jié)構(gòu)。在汽輪機(jī)啟、停的過(guò)程中，由于過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的影響，汽封齒有與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦的可能，因間隙B比間隙A小，所以汽封齒1應(yīng)最先與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生碰摩，汽封齒1推動(dòng)汽封圈退讓，保護(hù)了汽封齒2、3不與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦。在汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，齒2、3的間隙A可達(dá)到設(shè)計(jì)值，從而保證了設(shè)計(jì)的密封效果。另一方面，由于間隙B比間隙A小，且齒1采用寬齒結(jié)構(gòu)，材料也耐磨，即使與轉(zhuǎn)子發(fā)生碰磨，其磨損量也非常小，運(yùn)行時(shí)間隙B遠(yuǎn)小于間隙A，整個(gè)汽封的泄漏量比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的汽封泄漏量小，這樣就可解決汽輪機(jī)各處汽封蒸汽泄漏量大的問(wèn)題。有效的防止了汽輪機(jī)級(jí)間漏汽，提高了蒸汽的做功能力，從而提高了汽輪機(jī)的效率。

三、改造方案

將高中壓缸隔板汽封、低壓缸隔板汽封及高中壓過(guò)橋汽封由傳統(tǒng)的梳齒迷宮式汽封改造為DAS汽封；更換噴嘴及高中壓隔板葉頂汽封齒并重新加工齒形；將低壓正反1～4級(jí)隔板（共16級(jí)）鑲嵌式葉頂汽封齒改造為可退讓裝配式汽封；將高中壓軸封和低壓軸封的浮動(dòng)式接觸齒共16圈更換為相同的新齒。

將汽輪機(jī)高、中壓缸隔板汽封13圈、高中壓缸過(guò)橋汽封5圈和低壓缸的隔板汽封24圈由原來(lái)的疏齒迷宮式汽封改造為東汽DAS汽封，將已經(jīng)嚴(yán)重磨損造成間隙嚴(yán)重超標(biāo)的高中壓缸共15級(jí)隔板葉頂汽封拔出，更換為刀齒形汽封并進(jìn)行重新鑲嵌安裝，將低壓缸前四級(jí)共2×2×4=16級(jí)鑲嵌式隔板葉頂汽封更換為可拆卸、調(diào)整間隙及可退讓的活動(dòng)式汽封，將低壓缸間隙較大的末級(jí)隔板、次末級(jí)隔板和次次末級(jí)隔板的葉頂斜疏齒汽封更換新汽封，并將汽封間隙調(diào)整至制造廠標(biāo)準(zhǔn)的中間偏下值。

四、試驗(yàn)結(jié)果

一段抽壓力由修前的7.05Mpa降至6.75Mpa，一段抽汽溫度由修前的390.0℃降至377.5℃。高排壓力由修前4.58Mpa的降至4.478Mpa，高排溫度由修前的327.9℃降至324.6℃。汽封由梳齒迷宮式汽封改造為DAS汽封，大修后其中#1抽壓力和溫度均下降明顯，證明高壓缸效率提高。

三段抽壓力由修前的2.32Mpa降至2.23Mpa，三段抽汽溫度由修前的456.1℃降至486.2℃。大修前，高中壓過(guò)橋汽封漏汽較大。大修中將高中壓過(guò)橋汽封（5圈）由傳統(tǒng)的梳齒迷宮式汽封改造為DAS汽封，三抽溫度升高30.1℃，證明過(guò)橋汽封已經(jīng)嚴(yán)密。

四段抽壓力由修前的1.18Mpa降至1.09Mpa，四段抽汽溫度由修前的372.0℃降至368.0℃。

五段抽壓力由修前的0.37Mpa降至0.29Mpa，五段抽汽溫度由修前的286.0℃降至268.1℃。

六段抽壓力由修前的0.18Mpa降至0.12Mpa，六段抽汽溫度由修前的203.4℃降至192.8℃。

河南電力試驗(yàn)研究院對(duì)汽輪機(jī)汽封改造后的效果進(jìn)行了熱力性能測(cè)試，汽封改造后 600MW 工況的熱耗率為7683.73kJ/kWh。高壓缸的效率比改造前提高了1.05%，中壓缸的效率比改造前提高了1.03%，低壓缸的效率提高了約5%，汽輪機(jī)的熱耗降低了180kj/kwh。

五、結(jié)論

通過(guò)汽輪機(jī)DAS汽封改造，汽輪機(jī)缸效提升明顯，經(jīng)計(jì)算，節(jié)約煤耗約6 g/kw.h，經(jīng)濟(jì)效益顯著，達(dá)到了汽封改造后節(jié)能降耗的目的，并為同類(lèi)型機(jī)組的技術(shù)改造提供了很好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

作者簡(jiǎn)介： 陶文敢（1968-），男，山東寧陽(yáng)人，工程師。

劉貞福（1972-），男，山東成武人，工程師。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 河南省電力科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院.國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司#2汽輪機(jī)大修前熱力性能試驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告[R].河南恩湃高科集團(tuán)有限公司，2014，2.

[2] 中國(guó)能源建設(shè)安徽電建第二工程公司.國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司#2汽輪機(jī)A級(jí)檢修結(jié)題解體報(bào)告[R]. 2014，4.

[3] 童萬(wàn)均.國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司#1、#2 汽輪機(jī)主機(jī)證明書(shū)（汽封間隙部分） [M] 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司，2014，3.

[4] 河南省電力科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院.國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司#2汽輪機(jī)大修后熱力性能試驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告[R] .2014，7.

[5] 國(guó)電南京電力設(shè)備質(zhì)量性能檢驗(yàn)中心.國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司#2機(jī)組大修后煤耗查定報(bào)告-汽機(jī)部分[R]. 2014，7.