背壓式汽輪機汽封改造

李艷奇+佟興強+劉磊+李輝+唐文龍

摘要：本文針對抽汽背壓汽輪機汽耗升高現(xiàn)象進行分析研究，并對梳齒式汽封和蜂窩式汽封的特點進行比較說明，介紹接觸式蜂窩汽封在汽輪機組上的應用情況，以及汽封改造后所取得的效果。

關鍵詞：背壓式汽輪機；蜂窩汽封；熱效率；可靠性；經(jīng)濟性

1 背景

熱電作業(yè)區(qū)25MW抽汽背壓汽輪機采用的是曲徑梳齒汽封，在使用3年后，汽輪機汽耗較投產(chǎn)初增加0.03kg/KW·h，另外經(jīng)常出現(xiàn)由于運行工況變化后，軸封蒸汽壓力調整不及時，造成前汽封泄漏，部分蒸汽進入油中，嚴重影響到了汽輪機的安全穩(wěn)定運行；后軸封內漏，造成排汽溫度升高。為徹底解決這一問題，減少汽輪機內部及外部的漏汽損失，提高機組熱效率和安全可靠性，對汽輪機各級隔板（通常稱為級間）汽封及軸端汽封由原來的梳齒式汽封改造為新型接觸蜂窩式汽封，達到提高機組運行經(jīng)濟性目的。

2 梳齒汽封與蜂窩式汽封的對比

2.1梳齒汽封

梳齒汽封是通過齒的多級節(jié)流作用，減少汽體沿軸向泄漏，一般每圈汽封環(huán)分成6～8塊，每個汽封塊的背部裝有平板彈簧片，彈簧片將汽封塊壓向汽輪機轉子，使得汽封齒與轉子軸向間隙保持較小值（見圖1），在運行中汽封間隙不可調整。主要優(yōu)點就是安全。

主要缺點：（1）汽輪機在啟停機過程中過臨界轉速時，轉子振幅較大，若汽封徑向安裝間隙較小，汽封齒很容易磨損，且磨損是永久性的；

（2）由于軸封漏汽量較大（尤其在汽封齒被磨損后），蒸汽對軸的加熱區(qū)段長度有所增加，并且溫度也有所升高，使脹差變大，軸上凸臺和汽封塊的高、低齒發(fā)生相對位移而倒伏（見圖2），造成漏汽量增加，密封效果得不到保證；

（3）汽封齒與軸發(fā)生碰磨時，瞬間產(chǎn)生大量熱量，造成軸局部過熱，甚至可能導致大軸彎曲。所以在機組檢修安裝時，電廠只能把汽封徑向間隙調至設計高限，以犧牲經(jīng)濟性為代價來確保機組的安全性，容易導致油中進水，滑銷系統(tǒng)卡澀等不良后果。

2.2蜂窩汽封

蜂窩式汽封是根據(jù)蜂窩狀阻汽原理設計，氣流在六角形汽室中形成蝸旋，使氣流由水平方向改變?yōu)橄蛳碌拇怪狈较颍M而借助氣流壓力形成一道汽墻，并形成一道汽密封，達到阻流、擾流的作用，組件包括汽封環(huán)、蜂窩帶、調整塊和調整墊片等部件（見圖3）。

蜂窩汽封特點：（1）蜂窩帶由合金制成，耐高溫、質地較軟，與轉子碰磨時，對轉子傷害較輕；

（2）蜂窩式汽封的安裝間隙可取原標準間隙的下限，密封間隙較小，能保持良好的密封間隙。此外蜂窩結構相對于曲徑汽封的環(huán)形腔室可大大降低泄露蒸汽的流速，使渦流阻尼作用增強，進入蜂窩孔的蒸汽充滿蜂窩孔后反流出，對迎面泄漏來的蒸汽產(chǎn)生阻滯作用，因此密封效果較好，試驗表明，在相同汽封間隙和壓差的條件下，蜂窩式汽封比曲徑汽封平均減小泄漏損失約30%～50%；

（3）每個蜂窩帶都可收集水，并通過背部的環(huán)形槽將水疏出，提高濕蒸汽區(qū)葉片通道上的去濕能力，減少末幾級動葉的水蝕，其缺點是易于結垢；

（4）蒸汽充滿蜂窩孔后反流出，在軸的汽封套表面形成一層汽墊，增強了軸的振動阻尼，削弱軸的振動，阻礙了汽流激振的形成。

3 改造情況及效果

根據(jù)汽輪機揭缸原汽封的相對位置及外形尺寸情況結合接觸式蜂窩汽封的特點進行改造。對前軸封、后軸封及部分隔板汽封改造。

（1）從上述數(shù)據(jù)表可以看出，4號機組汽耗降低0.09kg/KW·h。

（2）改造后定期油質化驗結果均符合標準。

3.1降低發(fā)電機組汽耗，提高熱效率

實踐證明同等發(fā)電負荷條件下，主蒸汽量減少1.5～2t/h。汽封改造為接觸式蜂窩汽封，有效降低機組的內部及外部漏氣損失，降低機組汽耗，大幅度提高機組熱效率。

3.2 提高了密封可靠性

通過汽封改造，可減少汽輪機內部及外部的漏汽損失，消除汽流激振的發(fā)生，防止機組振動，提高了密封的可靠性，有效解決油中進水問題和排汽溫度高問題，確保機組的安全穩(wěn)定運行，達到降能節(jié)耗的效果。

參考文獻：

[1]陳成學，何珊，卓鄭煒.提高背壓式汽輪機運行經(jīng)濟性的結構改進.動力工程，1991（6）：63-69.

[2]楊璟.汽輪機汽封改造.科學之友，2011：26-29.

[3]寧哲，趙毅，王生鵬.采用先進汽封技術提升汽輪機效率.熱力透平2009（1）：15-17.

作者簡介：李艷奇（1981-），男，河北省唐山市人，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)發(fā)電研究.