改造CLN600-24.2/538/566机组汽封

徐传堂

作者通联：华润电力（常熟）有限公司 江苏苏州市 215536

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一、简介

CLN600-24.2/538/566是典型超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机。其高中压缸是合缸结构，采用单流程、双层缸、水平中分结构，外缸为上猫爪支撑形式，上下缸之间采用螺栓连接。高中压内缸之间设置有分缸隔板，在高中压外缸两端及高中压内缸之间设有轴端密封装置，汽轮机的高压部分共有8级，中压缸6级。

由于机组安装过程中，高、中压缸通流部分径向间隙偏大，尤其是高中压缸隔板汽封和中间过桥汽封间隙偏大，出现调节级压力偏高、高压排汽温度偏高等现象，造成机组热耗偏高、效率偏低。

影响汽轮机运行经济性的因素有化学沉积、叶片侵蚀、机械损伤、汽封间隙漏汽等，其中汽封漏汽损失通常占整个通流效率损失的80%。所以，减少通流漏汽损失，对提高机组运行经济性至关重要。

二、布莱登汽封与梳齿式迷宫汽封

1.布莱登与梳齿式迷宫汽封的结构区别

（1）梳齿式迷宫汽封是汽封背部有板弹簧，在合金钢环体上车制出一连串较薄的薄片，每一个扼流圈后一个膨胀室，当蒸汽通过时，速度加快，在膨胀室蒸汽的动能变化为热能，压力降低，比容增大，依此类推，在蒸汽通过多个扼流圈时，其每个扼流圈的前后压差就很小，泄漏量就降低很多。

图1

（2）布莱登汽封取消了传统汽封背部的板弹簧，在汽封弧段端面间安装四支螺旋弹簧（图1），并且在每一个汽封弧段的背部进汽侧中间位置铣出一个进汽槽，让上游来的蒸汽进入汽封弧段背面，为保证汽封在关闭、打开的过程中不出现卡塞现象，增大了汽封弧块“脖颈”与汽封槽道处的间隙，而汽封齿部分的结构仍然是梳齿式迷宫汽封。布莱登汽封在机组启动时，当蒸汽流量在3%～30%设计流量下汽封块开始逐级关闭；在停机时，蒸汽流量减少到2%～3%，汽封全部张开。

2.布莱登与迷宫汽封运行比较

由于高中压合缸结构的机组，转子跨度大，当转子停止并再次启动时（尤其是热态启动时），转子的静弯曲（或热弯曲）不能及时消除，会使机组在启机的过程中引起较大振动。由于迷宫式汽封是不可调汽封，在机组启停过程中会使转子与汽封发生碰磨，导致汽封磨损，增大了转子与汽封径向间隙，即使机组在检修过程中将转子与汽封的径向间隙调整到了最佳值，但经过几次启停后，汽封仍被磨损。

布莱登汽封是可调式汽封，通过汽封弧段的自动开启和关闭，实现在机组启、停机过程中汽封与转子的径向间隙可调，避免了由于振动产生的动静碰磨，在机组正常运行中汽封与转子的径向间隙始终保持在较小的范围内，即设计值的下限。

三、改造实施

1.改造部位

高压第2～8级隔板汽封（7圈），高中压间汽封（4圈），中压第1～6级隔板汽封（6圈），共计17圈。

2.改造技术要求

改造后汽封、汽封齿的材料、型式必须与改造前一致，汽封及汽封齿材料为0Cr15Mo（铁素体）。汽封张开的间隙为2.2±0.2mm。汽封块颈部与汽封槽部进汽侧应有0.6～0.7mm的间隙，以保证汽封块能够径向自由运动，形成密封腔室，以防产生氧化皮卡死现象。

汽封端面弹簧孔深公差±0.13mm，垂直度90±3°，汽封圈上半左右应设计有止动片，以防汽封脱落，且满足汽封周向膨胀的需要。汽封弧块颈部出汽侧与汽封体结合面，两面要求粗糙度Ra3.2μm。汽封径向间隙采用全实缸滚胶布验收（汽缸中分面0.1mm不入、转子位于轴向正确位置）。

3.布莱登汽封安装条件

高中压缸解体后，发现高压内缸变形较大，在自由状态下高压内缸中分面间隙达到3.4mm，呈内张口，冷紧全部螺栓仍不能消除间隙。在全部中分面螺栓热紧的情况下，仍存在一定的内张口，最大达1.2mm，但内张口没有贯穿到中分面螺栓处，汽缸中分面仍能满足机组安全运行严密性要求。咨询制造厂家，厂家认为，对于该类机组的首次大修，由于运行时间不长，汽缸变形趋势还未稳定，若实施机加工处理中分面变形，存在周期长、更换件多等问题。因此，建议机组首次大修时，不对高压内缸变形做大的处理，但汽缸中分面存在过大间隙，必然对高压部分径向通流间隙的调整带来一定难度。

4.布莱登汽封的间隙调整与正式安装

在高中低对轮中心合格、油挡洼窝确定后，以油挡洼窝作为假轴找中心的依据，利用假轴测量、调整高中压内外缸洼窝中心，算出高中压内外缸的中分面变形量，调整隔板、轴封套洼窝中心。利用假轴来调整汽封、轴封径向间隙，用特制的内径千分尺测量汽封至假轴的径向距离，再与真轴在该处的直径相比较，对照汽封间隙标准计算出调整量。最后用滚胶布方法测量与调整汽封和轴封径向间隙。

对布莱登汽封进行预安装，即通过全实缸滚胶布验收的方法（汽缸中分面0.1mm不入，转子位于轴向正确位置），在高压内外缸全部冷、热紧的状态下进行滚胶布检查径向间隙，汽缸经过三次汽封调整后（对汽封背板内缘采取“小削大冲”的调整方法），隔板汽封、轴封径向间隙合格。

最后，在扣缸时仔细检查确无工具或其他杂物遗留，用压缩空气吹扫，拆除孔洞封堵，内窥镜检查，确认夹层、孔洞内无杂物遗留后，对布莱登汽封进行正式安装，进行高中压内外缸正式扣缸。

四、改造后运行状况及节能效果

1.运行状况

1#机组大修后初次启动带600MW时，1#瓦X，Y振动分别为 66.65，53.50；2#瓦 X，Y 振动分别为 63.17，51.30。机组正常运行一周后，1#瓦 X，Y 振动分别为 25.00，25.13；2#瓦 X，Y 振动分别为48.13，57.13。振动均在要求范围内，轴瓦回油温度也符合标准，高中压缸启动平稳正常。

2.节能效果

在节能效果上，参照“南京方天公司”现场试验得出的参数进行分析比较认为，高、中压缸效率在三个负荷工况下，高压缸效率都有小幅提升，但中压缸效率除了在620MW工况时比修前提高外，其他两个工况均比修前有所下降。故综合高中压缸整体效率来看，改造前后高中压缸综合效率仅在620MW工况时有一定提升，其他工况下并不明显。

比较修前高、中压缸效率的设计值，各工况下高压缸效率均远低于设计值，但中压缸效率则比较接近设计值，甚至出现400MW工况下中压缸效率比设计值还高的情况。这是不合情理的，分析造成这种中压缸效率偏高的表象，认为实质是过桥汽封处存在较大漏气，即高压缸的进汽通过过桥汽封漏进中压缸，从而造成高压缸效率远低于设计值，而中压缸效率比较接近甚至超过设计值的现象。这样便可以解释为何改造后高压缸效率各工况均有所提升而中压缸反而效率下降的现象，也说明过桥汽封改造后对于减少漏汽方面有显著作用，而且在启动时汽封间隙较大，对汽轮机的启动安全有保障。另外，机组在额定状态下运行，在凝汽器真空相近的情况下，调节级压力较检修前提高了0.5MPa，说明在汽封改造后，高压缸提高了做功能力，尤其在“迎峰度夏”期间，调节级压力的降低对机组带高负荷的能力提供了有利的保障。在T-MCR工况下（该工况下机组出力是634.18 MW），检修前机组维持该工况运行要靠喷射再热器减温水来保证调节级不超压，机组负荷才能达到634MW，而检修后则不再需要对再热器喷水，大大降低了机组运行工质的损失。

五、结束语

在选用布莱登汽封进行汽封改造时，尤其要注意其弹簧，可以说弹簧质量的好坏会直接影响机组的经济性。如机组启动过程中弹簧出现卡涩，则汽轮机的汽耗非但不会减少，反而会比梳齿汽封还要大。为此，在采用布莱登汽封改造时，一定选用原装的美国进口弹簧。另外，布莱登汽封毕竟属于可调式汽封，其中弹簧的寿命如何，还有待于下次大修确定。