改造CLN600-24.2/538/566機(jī)組汽封

徐傳堂

作者通聯(lián)：華潤(rùn)電力（常熟）有限公司 江蘇蘇州市 215536

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一、簡(jiǎn)介

CLN600-24.2/538/566是典型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機(jī)。其高中壓缸是合缸結(jié)構(gòu)，采用單流程、雙層缸、水平中分結(jié)構(gòu)，外缸為上貓爪支撐形式，上下缸之間采用螺栓連接。高中壓內(nèi)缸之間設(shè)置有分缸隔板，在高中壓外缸兩端及高中壓內(nèi)缸之間設(shè)有軸端密封裝置，汽輪機(jī)的高壓部分共有8級(jí)，中壓缸6級(jí)。

由于機(jī)組安裝過(guò)程中，高、中壓缸通流部分徑向間隙偏大，尤其是高中壓缸隔板汽封和中間過(guò)橋汽封間隙偏大，出現(xiàn)調(diào)節(jié)級(jí)壓力偏高、高壓排汽溫度偏高等現(xiàn)象，造成機(jī)組熱耗偏高、效率偏低。

影響汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的因素有化學(xué)沉積、葉片侵蝕、機(jī)械損傷、汽封間隙漏汽等，其中汽封漏汽損失通常占整個(gè)通流效率損失的80%。所以，減少通流漏汽損失，對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。

二、布萊登汽封與梳齒式迷宮汽封

1.布萊登與梳齒式迷宮汽封的結(jié)構(gòu)區(qū)別

（1）梳齒式迷宮汽封是汽封背部有板彈簧，在合金鋼環(huán)體上車制出一連串較薄的薄片，每一個(gè)扼流圈后一個(gè)膨脹室，當(dāng)蒸汽通過(guò)時(shí)，速度加快，在膨脹室蒸汽的動(dòng)能變化為熱能，壓力降低，比容增大，依此類推，在蒸汽通過(guò)多個(gè)扼流圈時(shí)，其每個(gè)扼流圈的前后壓差就很小，泄漏量就降低很多。

圖1

（2）布萊登汽封取消了傳統(tǒng)汽封背部的板彈簧，在汽封弧段端面間安裝四支螺旋彈簧（圖1），并且在每一個(gè)汽封弧段的背部進(jìn)汽側(cè)中間位置銑出一個(gè)進(jìn)汽槽，讓上游來(lái)的蒸汽進(jìn)入汽封弧段背面，為保證汽封在關(guān)閉、打開(kāi)的過(guò)程中不出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象，增大了汽封弧塊“脖頸”與汽封槽道處的間隙，而汽封齒部分的結(jié)構(gòu)仍然是梳齒式迷宮汽封。布萊登汽封在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)蒸汽流量在3%～30%設(shè)計(jì)流量下汽封塊開(kāi)始逐級(jí)關(guān)閉；在停機(jī)時(shí)，蒸汽流量減少到2%～3%，汽封全部張開(kāi)。

2.布萊登與迷宮汽封運(yùn)行比較

由于高中壓合缸結(jié)構(gòu)的機(jī)組，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)使機(jī)組在啟機(jī)的過(guò)程中引起較大振動(dòng)。由于迷宮式汽封是不可調(diào)汽封，在機(jī)組啟停過(guò)程中會(huì)使轉(zhuǎn)子與汽封發(fā)生碰磨，導(dǎo)致汽封磨損，增大了轉(zhuǎn)子與汽封徑向間隙，即使機(jī)組在檢修過(guò)程中將轉(zhuǎn)子與汽封的徑向間隙調(diào)整到了最佳值，但經(jīng)過(guò)幾次啟停后，汽封仍被磨損。

布萊登汽封是可調(diào)式汽封，通過(guò)汽封弧段的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)在機(jī)組啟、停機(jī)過(guò)程中汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙可調(diào)，避免了由于振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)靜碰磨，在機(jī)組正常運(yùn)行中汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙始終保持在較小的范圍內(nèi)，即設(shè)計(jì)值的下限。

三、改造實(shí)施

1.改造部位

高壓第2～8級(jí)隔板汽封（7圈），高中壓間汽封（4圈），中壓第1～6級(jí)隔板汽封（6圈），共計(jì)17圈。

2.改造技術(shù)要求

改造后汽封、汽封齒的材料、型式必須與改造前一致，汽封及汽封齒材料為0Cr15Mo（鐵素體）。汽封張開(kāi)的間隙為2.2±0.2mm。汽封塊頸部與汽封槽部進(jìn)汽側(cè)應(yīng)有0.6～0.7mm的間隙，以保證汽封塊能夠徑向自由運(yùn)動(dòng)，形成密封腔室，以防產(chǎn)生氧化皮卡死現(xiàn)象。

汽封端面彈簧孔深公差±0.13mm，垂直度90±3°，汽封圈上半左右應(yīng)設(shè)計(jì)有止動(dòng)片，以防汽封脫落，且滿足汽封周向膨脹的需要。汽封弧塊頸部出汽側(cè)與汽封體結(jié)合面，兩面要求粗糙度Ra3.2μm。汽封徑向間隙采用全實(shí)缸滾膠布驗(yàn)收（汽缸中分面0.1mm不入、轉(zhuǎn)子位于軸向正確位置）。

3.布萊登汽封安裝條件

高中壓缸解體后，發(fā)現(xiàn)高壓內(nèi)缸變形較大，在自由狀態(tài)下高壓內(nèi)缸中分面間隙達(dá)到3.4mm，呈內(nèi)張口，冷緊全部螺栓仍不能消除間隙。在全部中分面螺栓熱緊的情況下，仍存在一定的內(nèi)張口，最大達(dá)1.2mm，但內(nèi)張口沒(méi)有貫穿到中分面螺栓處，汽缸中分面仍能滿足機(jī)組安全運(yùn)行嚴(yán)密性要求。咨詢制造廠家，廠家認(rèn)為，對(duì)于該類機(jī)組的首次大修，由于運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，汽缸變形趨勢(shì)還未穩(wěn)定，若實(shí)施機(jī)加工處理中分面變形，存在周期長(zhǎng)、更換件多等問(wèn)題。因此，建議機(jī)組首次大修時(shí)，不對(duì)高壓內(nèi)缸變形做大的處理，但汽缸中分面存在過(guò)大間隙，必然對(duì)高壓部分徑向通流間隙的調(diào)整帶來(lái)一定難度。

4.布萊登汽封的間隙調(diào)整與正式安裝

在高中低對(duì)輪中心合格、油擋洼窩確定后，以油擋洼窩作為假軸找中心的依據(jù)，利用假軸測(cè)量、調(diào)整高中壓內(nèi)外缸洼窩中心，算出高中壓內(nèi)外缸的中分面變形量，調(diào)整隔板、軸封套洼窩中心。利用假軸來(lái)調(diào)整汽封、軸封徑向間隙，用特制的內(nèi)徑千分尺測(cè)量汽封至假軸的徑向距離，再與真軸在該處的直徑相比較，對(duì)照汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出調(diào)整量。最后用滾膠布方法測(cè)量與調(diào)整汽封和軸封徑向間隙。

對(duì)布萊登汽封進(jìn)行預(yù)安裝，即通過(guò)全實(shí)缸滾膠布驗(yàn)收的方法（汽缸中分面0.1mm不入，轉(zhuǎn)子位于軸向正確位置），在高壓內(nèi)外缸全部冷、熱緊的狀態(tài)下進(jìn)行滾膠布檢查徑向間隙，汽缸經(jīng)過(guò)三次汽封調(diào)整后（對(duì)汽封背板內(nèi)緣采取“小削大沖”的調(diào)整方法），隔板汽封、軸封徑向間隙合格。

最后，在扣缸時(shí)仔細(xì)檢查確無(wú)工具或其他雜物遺留，用壓縮空氣吹掃，拆除孔洞封堵，內(nèi)窺鏡檢查，確認(rèn)夾層、孔洞內(nèi)無(wú)雜物遺留后，對(duì)布萊登汽封進(jìn)行正式安裝，進(jìn)行高中壓內(nèi)外缸正式扣缸。

四、改造后運(yùn)行狀況及節(jié)能效果

1.運(yùn)行狀況

1#機(jī)組大修后初次啟動(dòng)帶600MW時(shí)，1#瓦X，Y振動(dòng)分別為 66.65，53.50；2#瓦 X，Y 振動(dòng)分別為 63.17，51.30。機(jī)組正常運(yùn)行一周后，1#瓦 X，Y 振動(dòng)分別為 25.00，25.13；2#瓦 X，Y 振動(dòng)分別為48.13，57.13。振動(dòng)均在要求范圍內(nèi)，軸瓦回油溫度也符合標(biāo)準(zhǔn)，高中壓缸啟動(dòng)平穩(wěn)正常。

2.節(jié)能效果

在節(jié)能效果上，參照“南京方天公司”現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出的參數(shù)進(jìn)行分析比較認(rèn)為，高、中壓缸效率在三個(gè)負(fù)荷工況下，高壓缸效率都有小幅提升，但中壓缸效率除了在620MW工況時(shí)比修前提高外，其他兩個(gè)工況均比修前有所下降。故綜合高中壓缸整體效率來(lái)看，改造前后高中壓缸綜合效率僅在620MW工況時(shí)有一定提升，其他工況下并不明顯。

比較修前高、中壓缸效率的設(shè)計(jì)值，各工況下高壓缸效率均遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，但中壓缸效率則比較接近設(shè)計(jì)值，甚至出現(xiàn)400MW工況下中壓缸效率比設(shè)計(jì)值還高的情況。這是不合情理的，分析造成這種中壓缸效率偏高的表象，認(rèn)為實(shí)質(zhì)是過(guò)橋汽封處存在較大漏氣，即高壓缸的進(jìn)汽通過(guò)過(guò)橋汽封漏進(jìn)中壓缸，從而造成高壓缸效率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，而中壓缸效率比較接近甚至超過(guò)設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象。這樣便可以解釋為何改造后高壓缸效率各工況均有所提升而中壓缸反而效率下降的現(xiàn)象，也說(shuō)明過(guò)橋汽封改造后對(duì)于減少漏汽方面有顯著作用，而且在啟動(dòng)時(shí)汽封間隙較大，對(duì)汽輪機(jī)的啟動(dòng)安全有保障。另外，機(jī)組在額定狀態(tài)下運(yùn)行，在凝汽器真空相近的情況下，調(diào)節(jié)級(jí)壓力較檢修前提高了0.5MPa，說(shuō)明在汽封改造后，高壓缸提高了做功能力，尤其在“迎峰度夏”期間，調(diào)節(jié)級(jí)壓力的降低對(duì)機(jī)組帶高負(fù)荷的能力提供了有利的保障。在T-MCR工況下（該工況下機(jī)組出力是634.18 MW），檢修前機(jī)組維持該工況運(yùn)行要靠噴射再熱器減溫水來(lái)保證調(diào)節(jié)級(jí)不超壓，機(jī)組負(fù)荷才能達(dá)到634MW，而檢修后則不再需要對(duì)再熱器噴水，大大降低了機(jī)組運(yùn)行工質(zhì)的損失。

五、結(jié)束語(yǔ)

在選用布萊登汽封進(jìn)行汽封改造時(shí)，尤其要注意其彈簧，可以說(shuō)彈簧質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。如機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中彈簧出現(xiàn)卡澀，則汽輪機(jī)的汽耗非但不會(huì)減少，反而會(huì)比梳齒汽封還要大。為此，在采用布萊登汽封改造時(shí)，一定選用原裝的美國(guó)進(jìn)口彈簧。另外，布萊登汽封畢竟屬于可調(diào)式汽封，其中彈簧的壽命如何，還有待于下次大修確定。