汽轮机汽封系统优化的研究与实践

陈士军(河北钢铁股份有限公司唐山分公司动力部,河北唐山063016)



汽轮机汽封系统优化的研究与实践

陈士军
(河北钢铁股份有限公司唐山分公司动力部,河北唐山063016)

【摘要】通过在现有有效空腔内，增加密封齿数；在不影响安全的情况下，减小密封间隙；在不影响密封寿命的前提下，减小齿的厚度；改善密封结构,使用新型蜂窝式汽封的方式对汽封改造来实现提高机组发电效率。

【关键词】汽轮机；汽耗；汽封

1　立项背景

1.1外部环境影响

唐钢动力厂热电二车间有130 t/h锅炉和25 MW发电机组各3台，主要是利用公司生产出的富裕煤气进行发电，作为公司的生产辅助单位，在现有的煤气供应下，最大限度的增加发电量，减低公司的外用电成本，是当前的主要途径。

1.2内部环境影响

通过计算，锅炉的运行已经达到了设计能力，甚至满负荷时指标优于设计能力，已经无更大潜力可挖。汽机效率则较低，汽机设计发电汽耗为3.947 kg/kWh，而实际运行汽耗达4.25 kg/kWh甚至更高。降低机组发电汽耗是提高发电效率的主要选择。

1.3影响机组效率的因素

(1)汽轮机通流效率低，热力系统严密性差(内漏和外漏)。

(2)循环冷却水系统不良，影响机组凝汽器换热，从而影响排气温度、真空等参数。

(3)汽机进汽参数及运行稳定性。

针对上述各因素，近年来已经对循环冷却水进行了最大能力的改造，并对运行参数控制较好。最终本次课题重点从汽机本体通流部分进行攻关。

2　总体思路

目前适用于汽轮机的新型汽封有多种，包括蜂窝式汽封、侧齿式汽封、刷式汽封、布莱登汽封等，通过与相关电厂交流，并联系了多家生产汽封的厂家，总结蜂窝式汽封技术较适合我厂，蜂窝式汽封技术最早也最为成熟，和原汽封比较，蜂窝汽封是取消了原梳齿汽封上两长齿之间的短齿，将原短齿用蜂窝带取代，汽封体整体外形尺寸与原汽封尺寸不变。

3　技术方案

(1)在现有有效空腔内，增加密封齿数，由原厂设计的23齿增加至25齿，增加密封效果。

(2)在不影响安全的情况下，减小密封间隙，由0.3 mm降低到0.25 mm，增强密封效果。

(3)在不影响密封寿命的前提下，减小齿的厚度，每个齿减少5 mm，增强密封效果。

(4)改善密封结构，增强密封效果，使用新型蜂窝式汽封。

(5)轴及动叶顶部原凸台凹槽结构形状仍保留不变，不对汽轮机转子及叶顶进行任何改变。

(6)原汽封体形状及退让弹簧形状不变。

(7)保持汽封长齿轴向相对位置不变，以满足胀差的要求。将原不可调汽封改造成微量调整的结构形式。

4　实施步骤

4.1返原厂家更换阻汽片

镶齿片工程包括拔出旧片、镶装新片、和现场修刮间隙等几项工作。

4.1.1换阻汽片流程

揭缸—复测间隙—吊出各级隔板—返厂拔齿—修理镶齿槽—镶齿冲铆—立车车齿留余量—隔板装回机组精车—完工

4.1.2重要环节施工方法说明

拔齿：用钳子夹紧拔除。遇锈蚀严重者，用将钢筋棍与齿焊在一起，然后用撬棍撬出。

修理镶槽：用手锉修平原来镶齿冲点。遇冲点重者，可用角向磨光机磨修。

镶齿冲铆：成型齿片放入镶齿槽内，用冲子冲铆，要求在10 mm的弧长内要有1~2个铆点，在分段的接口处断面向里的50 mm长度以内铆接点必须不间断的铆牢，不能留非胀紧点。

车齿：将上下两半隔板对接以洼窝为基准找正。然后再根据尺寸粗车齿留余0.5 mm。然后压间隙后进行精车修正，回装入缸体后，手工精修间隙。

4.1.3齿片间隙精确调整

(1)各级隔板在离厂更换齿片期间，机组检修人员必须根据汽缸前后轴封的洼窝找转子中心，汽轮机转子中心合格后不再调整，通过调整发电机转子找对中，对中调整完毕后不再进行变动。

(2)各级隔板套体在加工厂粗车返回现场后，全部回装，用假轴测量调整各级隔板洼窝。

调整至隔板汽封洼窝数据合格，如表1。

表1　下隔板洼窝测量数据　mm

（3）按轴系中心调整好后的洼窝数据安装镗齿机，同时根据机组转子的漂移同时进行修正；

（4）开始下缸第一次精修，精修过程根据标准间隙预留0.10~0.20 mm余量,完成第一次精修；

（5）修刮后，再次吊入测量，按标准的要求进行自行检验，对不合要求的各别点进行微调。

（6）根据下缸的数值进行上缸间隙的调整，下缸调整好后，将专用镗齿机安装在下缸上，根据下缸洼窝调整固定好，然后，分别将每级隔板套上半依次序回装到下半上，进行间隙精修。

（7）上下缸按给定的间隙调整完毕后，吊入转子上下缸合缸压胶布，最后确认尺寸，需要微调的最后进行微调。公差控制在0~0.05 mm之内。精修正完毕后各点阻汽片叶顶间隙如表2。

4.2安装汽封体

各部位可拆卸活动汽封全部改成蜂窝汽封

4.2.1汽封材料选用

(1)汽封母体环

汽封环母体材料原则上原来汽封是什么材质就选用什么材质。我厂原用材质为铜质，经过与相关厂家咨询，汽封选用15CrMoA锻件。15CrMoA可以在550益正常工作，具有较强的热强性，是哈尔滨汽轮机厂常规汽封材料，适合于汽轮机任何部位的汽封。

(2)蜂窝带

采用进口美国HTH公司生产的Hastelloy-X耐高温镍基合金。在900以下能长期稳定工作。

4.2.2汽封间隙调整结构形式

原汽封是通过车削小背弧的方式进行调整。周转时间长，装卡找正困难。蜂窝汽封小背弧上设计出凸台结构，通过在现场磨削凸台进行间隙调整。

4.2.3汽封体安装

(1)将各汽封体回装至上下隔板，在汽封体的上、下、左、右四个方向各粘贴1层（厚0.25 mm）、2层(厚0.5 mm)的胶布，将转子放入，逐级回扣上半缸隔板，通过盘动转子一周，检查胶布的接触情况，对各级汽封间隙做记录，根据胶带的磨损情况初步确认调整间隙，通过调整汽封体凸台调整各级间隙。

(2)第一次各级调整完毕后，再次回装各级汽封体，回装转子，按上述同样步骤再次检查间隙情况，并做记录，直至各级调整数值均在图纸标准值下限附近即可。

(3)经过3次调整，最终各级隔板汽封数据记录在案（略）。

4.3机组回装

机组回装，回装过程中保证汽机部分不再进行调整，复测对中数据，用发电机部分调整对中，使对中数据合格。

对中数据如下：

上下与左右张口标准值为0~0.02 mm，实测下张口值为0.005 mm，西张口为0.005 mm；上下与左右圆周标准值为0~0.04 mm，实测上下圆周电机高方向为0.026 mm，左右圆周偏西方向为0。

表2　叶顶间隙测量数据mm

5　实施效果

汽机汽封系统的改造，对原有的梳齿汽封更换为新型的高效蜂窝式汽封，对磨损严重的叶顶汽封进行修复，在图纸规定的装配间隙下，采用更高精度的安装间隙，降低了汽轮机的级间损失，大大提高了汽轮机的效率，汽机的汽耗在原有的基础上大幅下降，汽耗指标甚至超过了机组的设计指标，改造效果明显。改造前，两台机组同期汽耗4.07 kg/kWh、4.18 kg/kWh，改造后，两台机组同期汽耗3.95 kg/kWh、4.01 kg/kWh，机组效率提高2.9%和4.0%，两指标均达到机组设计值，改造效果明显。

A Study and Practice on Optimization of the Steam Sealing System of Steam Turbine

Chen Shijun
(Tangshan Power Supply Department of Hebei Iron and Steel Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063016, China)

[Abstract]The number of sealing teeth was increased in existing cavity, the sealing gap was narrowed as long as not affecting safety, teeth thickness was reduced as long as not af-fecting the service life of the sealing and the sealing structure was improved through modifi-cation of the steam sealing with new-type cellular steam sealing, which has enhanced the power generating efficiency of the unit.

[Keywords]steam turbine; steam consumption; steam sealing

作者简介：陈士军（1970-），男，2005年毕业于河北理工大学计算机科学与技术专业，现从事技术、设备管理工作。

收稿日期：2015-06-12

【中图分类号】TM311

【文献标识码】B

【文章编号】1006-6764（2015）10-0034-03