浅析大唐西固热电公司汽轮机布莱登式汽封改造

李小龙

0 引言

为响应国家、省市政府关于节能减排的号召，同时又保证自身工作计划的完成，甘肃大唐西固热电有限责任公司以节能降耗和创高效为目的，在节能减排小组的多次工作会议下做出了对10号机组进行汽封改造的决策。通过对10号机组运行数据的反复调研和现场测试，利用综合因素分析法找到了机组能耗损失的主要原因。最后确定将梳齿式汽封改造成布莱登式汽封，以完善汽轮机的密封性，减少汽轮机内外的漏汽损失，提高10号机运行的可靠性和工效。

1 汽轮机汽封改造的重要性

对传统汽轮机进行改造符合节能减排的要求。对原有的传统汽轮机进行改造，不仅省去了重新采购需要花费的时间和精力，其改造本身也是节能的一种表现。传统汽封由于平板弹簧片的结构无法避免在使用过程中发生摩擦和破损，造成汽封间隙变大，导致漏汽现象，从而增加了热能的损耗。尤其是在汽轮机启停阶段、临界转速时，转子振幅过大与汽封齿发生的局部摩擦会使检修好的汽封间隙再度变形，影响检修效果，降低汽轮机的使用效率。针对这种情况，我司决定对汽轮机汽封进行改造，以减少间隙变形，提高密封度，减少漏气量，从而提高热能使用率。这样能有效实现企业节能减排的目的，为企业带来经济效益。

2 汽轮机目前运行中的局限

2.1 甘肃大唐西固热电有限责任公司现有10号机组的现状

10号汽轮发电机是俄罗斯EME公司提供、乌拉尔汽轮机制造厂制造、型号∏T-140/165-130/15-2、双缸单轴冲动式两级调整抽汽式汽轮机，额定出力为165 MW。2008年大修时，在高中压缸局部更换了28道蜂窝式汽封，更换后初期，热耗值较低，但随着机组的运行，热耗值逐渐升高，不仅严重影响机组煤耗，也不符合我司节能降耗的要求。

2.2 10号机组的运行局限性分析

根据机组实际运行情况和汽轮机结构来看，10号机组存在高中压汽封、阻汽片磨损较严重的问题。汽封间隙变大和变形致使漏汽量增大的现象，已严重影响机组的安全运行。经大唐西固热电有限责任公司对10号汽轮机进行热力性能试验校核，发现10号机组存在热耗高于设计值、高中压缸热效低于设计值、高中压缸轴封漏汽量高于设计值的现象。这与我司节能减排的工作预期不相符。减排组于2012年8月将10号汽轮机的高中压间过桥汽封、高中压缸轴端汽封部分改造为布莱登式汽封。

3 10号汽轮机改造为布莱登汽封的实际应用

3.1 布莱登汽封的概况

布莱登汽封又称自调整汽封，是美国汽封技术发展的一个新型产物。这种汽封的诞生使得汽封间隙缩小至0.35～0.45 mm，运行中又可以规避由于转子过临界时振动过大引起的与汽封擦碰的机会。

3.2 布莱登汽封的结构及适用范围

布莱登汽封的结构形式是将螺旋弹簧固定在相邻2个汽封块的垂直端面，同时在汽封块上设计出蒸汽槽，以方便蒸汽由汽封块背部通入，布莱登汽封齿仍延用传统梳齿式。布莱登汽封需要汽封块背部的压差足够大，因此其仅在高、中压缸过桥汽封和轴封处使用，而低压缸则无法使用。通过对汽轮机内效率低的成因进行分析，结合对国内行业间同类型机组改造方案的调研，并经大唐西固热电节能减排小组商讨，决定在大修时间对10号机组汽轮机采取部分汽封改造。改造工作于2012年8月机组大修期间进行，将10号机组的高、中压缸部分汽封更换23圈布莱登汽封：高压后轴封第1～9级，共计8圈；高、中压间过桥汽封第1～10级，共计10圈；中压后轴封第1～5级，共计5圈。

3.3 布莱登汽封的密封原理

布莱登汽封取消了10号机组汽封背部板弹簧，在汽封弧块端面加装了4支螺旋弹簧，汽封弧块在弹簧应力作用下使汽封弧块远离转子。机组启动时，随着进汽量的增加，汽封弧块开始闭合，并最终达到与转子保持最小间隙值运行状态，也就是说布莱登汽封在小蒸汽流量下是张开的，在一定的设计蒸汽流量下是闭合的。汽封磨损或最大磨损是产生在机组启停尤其是热态启动过临界时，此时机组转子振动摆幅最大，而且是在小蒸汽流量下，按布莱登汽封技术设计性能，此时布莱登汽封是处于张开状态，最大张开间隙一般在2～3 mm，从而能够有效避免与转子碰摩而造成汽封磨损；随着机组负荷增加，主蒸汽流量增大，按布莱登汽封技术设计性能要求当主蒸汽流量达到3%左右时，布莱登汽封开始逐级关闭，随着流量的增加最终使全部布莱登汽封处于工作状态，并保持最小间隙运行。

3.4 布莱登汽封的安装流程

在安装过程中，首先在汽封弧块背部安装调整用的弹簧片，并且按技术指标精确测量汽封洼窝中心差值和调整汽封间隙。同时要严把弹簧质量关，重视对汽封槽道和汽封弧块的清洁处理，最后回装时取出弹簧片并按照弹簧标号精确安装汽封不同部位所需的弹簧。在对10号机组进行改造过程中，还应当充分考虑布莱登汽封存在的冷态启动差胀大、运行中关不住、运行中汽封闭合后启停机时打不开等不利因素。根据本机实际运行状况和特点对布莱登汽封进行合理改造，以保证改造后机组的可靠运行。

3.5 布莱登汽封改造后的效能

为了提高布莱登汽封的使用效果，此次大修还对高中低压叶顶阻汽片（共68圈）重新进行了镶嵌，并对全部汽封做了调整，更换了主机3瓦油挡、猫爪冷却水门以及主蒸汽自密封垫，同时用南北侧法加阀门研磨，对高加出口联程阀改造、凝结器清扫、系统疏放水阀门更换及优化等，使得布莱登汽封的运行环境更加系统化，提高了10号机组的安全性和经济性。具体表现在：（1）运行更加安全。改造为布莱登汽封后机组启停机过程中，汽封张开间隙在2～3 mm，能够主动保护不与转子产生碰磨。临转区和其他阶振动的测得值均在合格、良和优范围内。虽然因汽封间隙过小曾出现高频振动现象，但由于布莱登汽封无背弧弹簧的特点，反而表现出较好的退让性，通过调整控制阀门及进汽参数，合理实行带负暖机，经一段时间运行后振动恢复优良值。改造后的机组还能够有效避免事故进一步恶化。（2）节能效果好。改造后的布莱登汽封，减少了轴端漏汽，增加了机组出力；减少了级间漏汽，提高了级效率和整机效率；减少了级间漏汽对主蒸汽流畅的扰动，提高了级效率和整机效率。针对布莱登汽封的节能效果，笔者做了改造前后的对比：试验计算结果与大修前115 MW同工况试验数据对比，高压缸平均汽缸效率80.022%，较大修前提高了2.365%，低压缸效率较大修前提高了2.624%；纯凝热耗率由大修前的10 067.004 kJ/kW·h降至9 534.582 kJ/kW·h；修后与设计热耗差为97.58 kJ/kW·h。按现在市场价计算可知，改造后从煤耗角度10号机组为我司节省了部分生产成本，而此次大修总投资数月即可收回。

4 结语

汽轮机汽封改造工作是一项既能提高现有机组工作效率又可以节能创收的工作，特别是对运行多年后的机组进行检修，在考虑影响因素时更需要谨慎和全面。机组类型不同，其改造方法亦有差别。本文采用的布莱登汽封改造方法在多个电厂大修中均进行了试用，具有一定的普遍性。大修后经过热力试验测定，汽轮机热效率提高效果十分明显。这证明了布莱登汽封改造具有可行性，对10号机组未来检修和其他同类机组的节能改造管理具有重要意义。

［1］汪玉林.汽轮机设备检修实用技术［M］.北京：化学工业出版社，2012

［2］贾永生，孙庆生.浅析裕东电厂300 MW汽轮机布莱登汽封的节能技术改造［J］.企业技术开发，2009（11）

［3］李景和.布莱登汽封技术在电厂汽轮机汽封改造中的应用［J］.电力安全技术，2010（9）