汽轮机汽封改造技术分析

刘建

【摘 要】汽轮机有不同类型的汽封，各自有其特点，合理运用才能发挥该类型汽封的长处，取得良好效果，从而提升汽轮机的效能，此外汽轮机汽封间隙的合理确定也很重要，需要遵循科学的检修方法。文章分析了汽轮机各类型汽封特点，阐述了汽封径向间隙的合理确定与调整方法。

【关键词】汽封特点；汽封的合理使用；径向间隙；检验工艺

1、各类型汽封的特点分析

1.1蜂窝汽封

蜂窝汽封与其他各种形式的“硬齿”汽封相比，它的汽封齿最薄，硬度也最低，因此碰磨时不会象其他“硬齿”汽封一样在转子表面留下显著的磨痕。同时，蜂窝汽封与其他“硬齿”汽封不同，在与转子碰磨时象不会产生“刀片”切割现象，这是它不会磨伤转子的主要原因。梳齿类汽封的每一根汽封齿，在与转子碰磨时犹如车刀，很容易在转轴或覆环表面割出沟槽。此外，蜂窝汽封由于它曲折的网状结构使其表面面积大大增加，又极大地提高了它的耐磨性，因此蜂窝汽封既耐磨又不易磨伤转子是它突出的一个特点。

1.2布莱登汽

封布莱登汽封，是当前汽封中唯一在工作过程中汽封块的位置发生变化的汽封。正是这一特点使其具备其他形式的汽封不具备的优点，在机组启停过程中不稳定状态下能够有效的避免碰磨。但是也正是这一特点，使其可能发生其他形式的汽封不可能发生的缺陷，即运行中未能合拢，造成漏汽量剧增。

1.3刷式汽封

刷式汽封名义上属于柔齿汽封，究其实际，应视为硬齿与柔齿相结合的汽封。安装时通常将其硬齿按照标准间隙调整，柔齿间隙在此基础上可较大幅度减小。因为柔齿与转子间隙为弹性配合，具有较好的自适应能力。刷式密封是一种允许摩擦，理论上可做到“零”间隙的密封。为了避免对轴产生损害，与刷式密封相配合的轴颈处需要一层耐高温、耐磨蚀的涂层。但国内使用时，似乎都没能做这样的处理。因此在确保刷毛不脱落的情况下应当尽量选用较细的刷毛，以避免或减轻对主轴的损伤。

1.4“接触式”汽封

以王常春“接触式”汽封为例，属于硬齿与接触齿相结合的汽封。实践表明，在当前使用的所有汽封当中，发生碰磨时王常春“接触式”汽封对轴颈的损伤最小。即使密封环发生严重的磨损也不会在轴颈上留下明显的痕迹。但在轴振比较大时容易使振动扩展、恶化。

1.5镶嵌式汽封

镶嵌式汽封片，做为传统汽封，除其结构简单、紧凑外，还具有其他所有类型汽封都不具备的特点。其他各类型的汽封，汽封块之间，都留有周向膨胀间隙。此间隙量极难掌握，过大则平面漏汽，过小则会使汽封块膨胀后向外顶开，径向间隙增大增加漏汽量。运行中两者必居其一，很难做到恰到好处。而镶嵌式汽封片整圈镶嵌，只有水平中分面处有接缝。汽封片自身质量很小，热容量极低与母体之间几乎无温差，因此接缝处亦没有膨胀间隙，避免了此间漏汽。

2、汽封径向间隙的合理确定

随着节能降耗要求不断提高，通常的做法是，将汽封间隙调整到低于制造厂规定的下线，机组启动后，通过反复的碰磨，磨出间隙。

实践表明，缩小间隙与按照标准调整间隙相比，确实可以收到较为明显的效果。從现场观察到的碰磨情况，以及大修检查的结果表明，即便所有汽封间隙同幅度减小，并非各级汽封都发生碰磨，也并非每一级汽封所有部位都发生碰磨，通常为局部碰磨。这表明，适当缩小间隙并非不可行，但所有间隙一同缩小却是一种盲目的方法，不可避免的造成可以缩小的间隙缩小了，不该缩小的间隙也缩小了。

修后机组未启动前的冷状态下，如果调整得当，各方向间隙是均匀的，投入运行后热状态下，按照设计理念洼窝中心线保持不变。实际上，受汽缸热变形、凝汽器真空、上下缸温差诸多因素影响，洼窝中心不可能不产生或多或少的偏移。此外，汽轮机通汽部分间隙调整，是在转子静止状态下进行的。运行中，轴颈在轴承中的位置也将发生变化。所有这些变化必然影响到间隙在各个方向上的重新“分配”，一定程度将通过汽封间隙的磨损反应出来。汽轮机大修解体后测量的修前汽封间隙，包含了“间隙分配”的信息。虽然每台机组在检修时都会测量修前汽封间隙，由于受汽缸变形的影响，开缸后，在半缸状态下所测间隙已经偏离了实际情况，因此直接通过修前汽封间隙考量汽封磨损情况并不可靠。

机组运行中，无论汽封碰磨多严重，改变的仅有汽封块的齿高，其他部分不会因碰磨而改变。因此，大修解体后测量汽封齿高，与原始齿高比较，是考量间隙分布情况的有效手段。每道汽封应测量上、下、左、右四点。测量方式，可以用深度尺测量梳齿高度。也可以使用游标卡尺测量汽封块厚度。

测量位置应做统一规定，确保上次检修与本次检修在同一位置上测量，以减少误差。齿高的降低值与上次修后汽封间隙之和，即为本次修前汽封间隙。机组检修，通流部分各洼窝中心的原始记录是在轴系中心调整后测量的，因此，需要根据调整轴系中心时的调整量，推算出修前的各道洼窝中心才能进行全面的分析。

3汽封间隙的调整方法

3.1汽缸、持环或隔板洼窝中心调整完成后，经验收确认合格后，方可开始调整汽封间隙

根据测量出的合缸洼窝中心的变形量，即得到了汽封间隙修正量。参考修前测量的汽封间隙，根据制造厂提供的汽封间隙标准，计算出调整量，半缸初调，全实缸检查、验收。

3.2压铅丝调整法

根据不同的汽封间隙选择不同规格的铅丝，铅丝压缩量控制在30%～50%范围内。为防止压铅丝时汽封块退让，需要在每块汽封背部加支撑块。支撑块可以使用较硬的木块或竹筷制作。支撑块放置不可过紧，一般有0.05mm～0.10mm紧力即可。每块汽封块在靠近端部处分别放置一块支撑块。依据汽封块的弧长放置二至三道铅丝，两端的铅丝放置在距汽封块端面约15mm～20mm。铅丝应当尽量贴紧汽封齿，铅丝两端用胶布固定。转子吊入时应注意平落、平起。同样，上隔板吊入时也应当注意平落、平起。压铅丝时应当注意半缸检测时，不要同时将所有上隔板一起吊入，以免因为汽缸变形影响检验效果。上隔板吊入后，一定要注意检查隔板平面间隙，确认上隔板没有搁空现象。测量铅丝压扁后的剩余厚度，即为汽封径向间隙。

3.3贴胶布调整法

选用粘性较好的医用胶布（大部分医用胶布厚度约为0.25mm）先在每块汽封（轴封）块两端各贴一道胶布，离汽轴封块端部约20mm，所贴层数根据间隙标准确定。多层胶布叠贴时应呈阶梯型，自高向低的顺序应与转子旋转方向相同。盘动转子时应缓慢，一般盘一周即可，根据胶布接触情况判断汽封径向间隙。过多盘动转子容易造成胶布接触假象，影响对间隙判断的准确性。

3.4挂耳加临时垫片调整法

冲动式汽轮机通汽部分通常采用隔板形式，由于隔板洼窝中心受到支撑它的汽缸或隔板套变形影响，半缸状态与全缸状态的洼窝中心是不同的。汽封的调整工作是在半缸的状态下进行的，因此调整时需要对汽封间隙进行修正。临时垫片厚度等于其半缸与全缸洼窝中心的变化量。如变形量测量显示紧螺栓后洼窝中心向下移动，在隔板挂耳下面加临时垫片，反之，放在挂耳下面减临时垫片。然后，在半缸状态下利用假轴将隔板调整至与转子同心的位置上，这样就可以在半缸状态下不修正，直接按照标准要求调整汽封间隙。待调整结束，全实缸复查汽封间隙或检查最小间隙前，抽出挂耳临时垫片，此时洼窝中心将偏离与转子同心的位置，由于挂耳临时垫片厚度等于洼窝中心变化量，所以合缸紧螺栓后，洼窝中心又将回到与转子同心的位置上。

参考文献：

[1]宁哲，赵毅，王生鹏.采用先进汽封技术提高汽轮机效率[J].热力透平，2009，（01）.

[2]张鸿雁.新型汽封在汽轮机上的实际应用[J].中国新技术新产品，2009，（14）.