DAS汽封在600MW超臨界直接空冷機組的應(yīng)用實例分析

鄭富

（大唐彬長發(fā)電有限責(zé)任公司 陜西長武縣 713602）

DAS汽封在600MW超臨界直接空冷機組的應(yīng)用實例分析

鄭富

（大唐彬長發(fā)電有限責(zé)任公司 陜西長武縣 713602）

分析了彬長電廠NZK600-24.2/566/566型汽輪機熱耗大的原因，提出了改造方案，介紹了DAS汽封結(jié)構(gòu)及特點，對比了改造前后熱耗及缸效率的變化，對改造效果做出了評價。

汽輪機；DAS汽封；改造；熱耗；缸效率

1 機組概況

大唐彬長發(fā)電有限責(zé)任公司1號汽輪機為東方電氣集團東方汽輪機有限公司設(shè)計制造的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷、凝汽式汽輪機，機組型號：NZK600-24.2/566/566。于2009年09月投運。

該汽輪機汽封均為金屬迷宮式汽封。汽封圈后裝有彈簧片，每個汽封圈分成幾個弧段，固定于汽封體或隔板的汽封槽中。汽封圈加工成高低齒（考慮到脹差較大，低壓汽封為平齒）結(jié)構(gòu)，以最小間隙與汽輪機轉(zhuǎn)子上相應(yīng)的凹槽及凸臺配合。汽封圈高低齒相間的結(jié)構(gòu)及最小間隙配合能有效將蒸汽泄漏降到最小。在端汽封體上有中間抽口、靠近大氣側(cè)的抽口和汽封送汽口，密封蒸汽通過汽封送汽口被送入汽封體的密封腔室。

2015年1月，中國大唐集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司西北分公司對該汽輪機進行了修前性能試驗，結(jié)果顯示，在611MW負荷工況下，汽輪機熱耗率為8308kJ/（kW·h），比設(shè)計值8120kJ/（kW·h）高188kJ/（kW·h）；高壓缸效率為82.14%，比設(shè)計值84.79%低2.65%，中壓缸效率為89.65%，比設(shè)計值92.21%低2.56%。

2 存在問題及分析

該汽輪機存在的問題主要為高、中壓缸效率偏低，汽輪機熱耗率較設(shè)計值偏大，不能滿足節(jié)能降耗的要求。經(jīng)測試分析，造成汽輪機效率低的原因主要為汽輪機動靜部分間隙變大，導(dǎo)致蒸汽短路，形成所謂的“竄汽”現(xiàn)象，造成做功蒸汽減小，同時引起蒸汽流動混亂，從而造成缸效率降低。

由于該電廠機組參與到電網(wǎng)調(diào)峰，啟停次數(shù)較多，該廠目前采用的常規(guī)鐵素體汽封因材質(zhì)較軟，在機組啟停過程中過臨界時，容易被轉(zhuǎn)子磨損，使汽封間隙變大，不能達到預(yù)期的密封效果。通過對適用于該類型機組且目前使用較多的汽封形式進行比較，發(fā)現(xiàn)DAS汽封可較好的解決該廠汽輪機存在的問題。

DAS汽封的特點如下：

（1）DAS汽封在常規(guī)鐵素體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的重大改進，彌補了鐵素體汽封齒在機組運行過程中被轉(zhuǎn)子磨損從而使汽封間隙變大的缺點，從而達到既對轉(zhuǎn)子磨損小，又不容易被轉(zhuǎn)子磨損的效果，保證其密封性能。

（2）DAS汽封把鐵素體汽封的兩個長齒更換成兩個寬齒。如圖1所示，1為DAS汽封齒，2為鐵素體汽封短齒，3為鐵素體汽封長齒。

圖1 DAS汽封結(jié)構(gòu)圖

（3）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)。在汽輪機啟、停的過程中，由于過臨界轉(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推動汽封圈退讓，保護了汽封齒2、3不與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦。在汽輪機正常運行時，齒2、3的間隙A可達到設(shè)計值，從而保證了設(shè)計的密封效果。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，運行時間隙B遠小于間隙A，整個汽封的泄漏量比傳統(tǒng)設(shè)計的汽封泄漏量小，這樣就可解決汽輪機各處汽封蒸汽泄漏量大的問題。

3 改造方案

結(jié)合該機組實際情況，最終確定改造方案如下：

3.1 軸端汽封改造方案

高壓后軸封共5圈，改造前為鐵素體汽封，改造后，第1、5圈為接觸式汽封，其余為DAS汽封。

中壓后軸封共4圈，改造前為鐵素體汽封，改造后，第1、4圈為接觸式汽封，其余為DAS汽封。

低壓軸封每處各3圈，改造前為銅汽封，改造后，第1、3圈為接觸式汽封，其余DAS汽封。

3.2 過橋汽封改造方案

過橋汽封共5圈，改造前均為鐵素體汽封，改造后第1-4圈為DAS+刷式汽封；第5圈不改造。

3.3 隔板汽封改造方案

隔板汽封共33級，其中高壓隔板汽封共7級，中壓隔板汽封共6級，低壓隔板汽封共2×2×5級，改造前高、中壓隔板汽封為鐵素體汽封，低壓隔板汽封為銅汽封，改造后均為DAS汽封。

3.4 葉頂汽封改造方案

按照圖2所示加工齒形，更換噴嘴及高、中壓隔板（共13級）、低壓末兩級（共8級）葉頂汽封齒，圖中A值為0.20mm、B值為1.5mm、C值為R1.6mm。

圖2 葉頂汽封齒加工示意圖

低壓正反1～4級隔板徑向汽封改造前為鑲片式阻汽片結(jié)構(gòu)，改造為DAS+刷式汽封，低壓正反1～4級隔板需補充加工徑向汽封圈安裝槽、汽封圈壓板槽等；示意圖如圖3。

3.5 汽封塊所有彈簧片均改為圓柱形彈簧。

4 改造效果及分析

大修改造后，經(jīng)中國大唐集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司西北分公司對該汽輪機進行了修后性能試驗，結(jié)論如下：

在611MW負荷工況下，汽輪機熱耗率為8115kJ/（kW?h），較修前熱耗率8308kJ/（kW·h）降低193kJ/（kW·h），比設(shè)計工況熱耗率8120kJ/（kW·h）低5kJ/（kW·h）。

圖3 低壓正反1～4級隔板徑向汽封圈改造方案示意圖

在611MW負荷工況下，汽輪機高壓缸效率為86.18%，較修前高壓缸效率82.14%提高4.04%，比設(shè)計高壓缸效率84.79%高1.39%。

在611MW負荷工況下，汽輪機中壓缸效率為93.36%，較修前中壓缸效率89.65%提高3.71%，比設(shè)計中壓缸效率92.20%高1.16%。

5 結(jié)論

通過汽封改造，該汽輪機效率得到了明顯提升，汽輪機熱耗率降低達193kJ/（kW·h），經(jīng)濟效益顯著，達到了節(jié)能降耗的目的，同時也為同類型機組的汽封改造提供了借鑒經(jīng)驗。

[1]大唐電力科學(xué)技術(shù)研究院西北分公司大唐彬長發(fā)電有限公司1號機A修前熱力試驗報告.

[2]大唐電力科學(xué)技術(shù)研究院西北分公司大唐彬長發(fā)電有限公司1號機A修后熱力試驗報告.

[3]東方汽輪機有限公司D600H型汽輪機主機證明書.

TM311

A

1004-7344（2016）06-0101-02

2016-2-10

鄭富（1988-），男，陜西咸陽人，助理工程師。