【正文】 [3]《三門峽電廠300MW汽輪機(jī)汽封改造》陳橋偉，李江海，王俊啟。參考文獻(xiàn)：[1]《布萊登汽封在引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)上使用的可行性研究》，國家電力公司熱工研究院，劉安、宋文希等，第六屆汽輪機(jī)學(xué)術(shù)年會論文集，2001年11月。付文峰老師在學(xué)習(xí)和各項(xiàng)工作中給予我的不僅僅是學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)，更重要的是他教給我許多為人的道理和科學(xué)的思維及研究方法。致謝本論文是在導(dǎo)師付文峰老師的悉心指導(dǎo)下完成的。h)以上，機(jī)組節(jié)能降耗潛力很大。在現(xiàn)有汽輪機(jī)工藝水平和技術(shù)平臺上，大幅度提高汽輪機(jī)效率是不現(xiàn)實(shí)的，通過設(shè)備技術(shù)改造和完善機(jī)組運(yùn)行方式，來提高機(jī)組運(yùn)行效率，對我國絕大部分現(xiàn)役機(jī)組具有相當(dāng)大的潛力可挖掘。尤其是第二次揭缸，是在該機(jī)振動事故并歷經(jīng)3年 790余次啟動運(yùn)行情況下，兩次揭缸竟無一塊汽封和彈簧更換，而同時(shí)3年運(yùn)行期間對汽封漏汽量進(jìn)行了跟蹤檢測，其結(jié)果漏汽量始終低于設(shè)計(jì)值，足以說明布萊登汽封良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果而且效果持久。 2001年2月該機(jī)進(jìn)行了第一次揭缸，期間運(yùn)行了5800小時(shí)、165次啟停，其中5次冷態(tài)啟動，揭缸檢測結(jié)果顯示布萊登汽封無磨損，工作正常。對頻繁啟停的調(diào)峰機(jī)組，汽封的完好狀態(tài)更能夠說明布萊登汽封技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的持久性。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的持久性布萊登汽封能夠有效避免機(jī)組啟停機(jī)、尤其是冷態(tài)啟動時(shí)動靜碰摩，從而避免了汽封的磨損，并始終保持最小的徑向工作間隙運(yùn)行。為提高國產(chǎn)引進(jìn)型300MW機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，由國電公司熱工研究院負(fù)責(zé)研究的，原國家電力公司重大科研項(xiàng)目，“國產(chǎn)引進(jìn)型300MW機(jī)組降耗措施研究”課題成果之一，是應(yīng)用布萊登汽封解決平衡活塞環(huán)漏汽量大，從根本上解決上下缸溫差大、高排溫度高等機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)和安全的問題。實(shí)踐證明，布萊登汽封不僅具有經(jīng)濟(jì)性，更具主動和被動的安全性。該機(jī)是東汽300MW高中壓合缸機(jī)組，轉(zhuǎn)子長，撓度大，又處于高溫區(qū)，是軸系最為薄弱環(huán)節(jié)，由于布萊登汽封在事故始發(fā)瞬間張開，避免了轉(zhuǎn)子與汽封的碰摩，從而避免了事故進(jìn)一步惡化。深圳南山電廠9機(jī)，2002年12月23日因振動事故停機(jī)，揭缸發(fā)現(xiàn)，前后軸封外3圈傳統(tǒng)汽封在轉(zhuǎn)子劇烈撞擊下嚴(yán)重破損，而布萊登汽封完好，無任何碰摩，汽封活動自如，本次振動事故狀態(tài)下?lián)屝?，無需更換任何一塊布萊登汽封。三門峽電廠2機(jī)綜合治理振動中，很難定量區(qū)分各項(xiàng)技術(shù)措施作用的大小，但是，布萊登汽封工作間隙的減小對整個(gè)軸系振動的抑制作用卻不容忽視。2001年大修時(shí)采取綜合治理措施，解決該機(jī)振動問題，布萊登汽封是該項(xiàng)綜合治理措施之一，—。由于汽封工作間隙減小，汽封與轉(zhuǎn)子間阻尼隨之增加，汽封對轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中擺動的抑制作用因此而增大，從而使機(jī)組運(yùn)行振動更小、更加平穩(wěn)。布萊登汽封結(jié)構(gòu)原理特點(diǎn)，很適應(yīng)頻繁啟停的調(diào)峰機(jī)組，最為典型的例子是深圳南山電廠9機(jī)，該機(jī)布萊登汽封改造后，在3年16801小時(shí)運(yùn)行中，卻歷經(jīng)790余次啟動，而在此期間不同時(shí)期對軸封漏汽量的測試結(jié)果卻沒有增加，均低于設(shè)計(jì)值。，避免油中含水某些類型機(jī)組油中含水現(xiàn)象的根本原因是軸封蒸汽外溢嚴(yán)重，而軸封蒸汽外溢很大程度是由于汽封間隙過大，致使軸封漏汽量增加所致。根據(jù)不同機(jī)組不同部位，—，說明布萊登汽封能夠達(dá)到其技術(shù)設(shè)計(jì)性能的要求，不會因?yàn)槠忾g隙的變小而影響機(jī)組啟動安全。工況設(shè)計(jì)300 MW工況修前300MW修后300 MW高壓缸通流效率%中壓缸通流效率%高中壓缸軸封漏汽量占再熱蒸汽流量的比例%調(diào)節(jié)級壓力MPa最終給水溫度（OC）修正后的毛熱耗率(kJ/kWh)內(nèi)外漏、低壓缸及其它因素影響熱耗率(kJ/kWh)79．66從表42中可以看出，該機(jī)通流部分汽封改為布萊登可調(diào)式汽封后，／k ，扣除內(nèi)外漏、 kJ／k ，降低煤耗2. 15g/kWh，若按單臺機(jī)年發(fā)電量15億kWh，則每年可節(jié)約標(biāo)煤3225噸，按標(biāo)煤價(jià)格1000元/噸計(jì)算，這次改造費(fèi)用為120萬元，僅考慮節(jié)約煤計(jì)算收益，則5個(gè)月即可收回投資5綜合以上幾個(gè)電廠布萊登汽封改造的經(jīng)驗(yàn)可得出布萊登汽封的優(yōu)點(diǎn)機(jī)組投運(yùn)最大的安全隱患是在啟、停機(jī)過程中。大修前后試驗(yàn)結(jié)果見表42。中修后的啟動中，布萊登汽封顯示了其安全方面的優(yōu)越性，臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域和其他階段振動均在合格及優(yōu)良范圍內(nèi)，在負(fù)荷升至150MW時(shí)，因汽封已經(jīng)全部關(guān)閉，部分汽封間隙過小，振動曾達(dá)到140um，但因布萊登汽封沒有背弧彈簧，退讓性好，通過調(diào)整閥門運(yùn)行方式，進(jìn)汽參數(shù)的控制，合理進(jìn)行帶負(fù)荷暖機(jī)，經(jīng)一個(gè)多小時(shí)的碰磨，振動又恢復(fù)到優(yōu)良值，直到滿負(fù)荷階段，汽輪機(jī)整體振動均在優(yōu)良范圍內(nèi)?？紤]中修工期，只對高、中壓缸汽封進(jìn)行改造。經(jīng)河南電力試驗(yàn)研究院對2汽輪機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)考核，發(fā)現(xiàn)我廠，%，%。該機(jī)組高壓缸共11級+調(diào)節(jié)級和高壓排汽平衡環(huán)，中壓缸共9級，中部由高壓進(jìn)汽平衡環(huán)、中壓進(jìn)汽平衡環(huán)，分別采用5圈及2圈傳統(tǒng)高低齒迷宮汽封將內(nèi)缸分為高壓部分及中壓部分。布萊登汽封與鐵素體汽封相結(jié)合的高中缸汽封改造方式，較好地解決了機(jī)組啟停過程中，布萊登汽封處于開啟或還沒有完全閉合的情況下，軸封漏汽大的問題，對控制正脹差的過快增長也起到了積極的作用。依據(jù)國內(nèi)同類型機(jī)組汽缸效率的影響系數(shù)，可估算出大修后因高壓缸效率提高引起熱耗下降約66kj/（），中壓缸效率提高引起熱耗下降約27kj/（）。在正常運(yùn)行中2軸振大的情況也得到了根本性的改善，從下表中就能看出：表42汽輪機(jī)2軸承振動中修前、后數(shù)據(jù)對比 單位：um1軸承2軸承X方向Y方向X方向Y方向改造前98948991改造后58616773高中壓缸漏汽情況有較大改善，低壓軸封漏真空的問題得到了基本解決，4號瓦發(fā)生碰磨振動的幾率明顯減少。在實(shí)際安裝中可以放心按設(shè)計(jì)要求的動靜間隙下限進(jìn)行安裝，避免人為將通流間隙放大。和300176。銅汽封的安裝比較簡單，汽封體不需作任何改動。汽封塊的工作機(jī)理與原汽封相同。為解決低壓軸封漏真空，改善4號瓦振動，避免一旦發(fā)生動靜碰磨汽封傷及轉(zhuǎn)子，將低壓前后軸封共10圈汽封改為銅汽封。和300176。 圖42由于鐵素體汽封為鑲嵌式結(jié)構(gòu)，因此汽封弧段基體的弧背比原汽封厚度增加3～4mm，為保證汽封塊有2～，因此在安裝過程中，需將原高壓后軸封體（見圖2）的件（?。┑牡?9列、件（2）的第8列處和中壓后軸封體(見圖1)的件(1)的第5列、件（2）的第8列處在直徑上需去掉7mm。 鐵素體汽封的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)汽封結(jié)構(gòu)類似，差別的地方在于：傳統(tǒng)汽封塊的汽封齒是整塊15CrMoA材料在車床上整體車出來的；對于鐵素體汽封，兼顧到價(jià)格因素，采用將鐵素體不銹鋼材料（0Cr15Mo）鑲嵌在基體上的結(jié)構(gòu)形式（如圖6所示）工作機(jī)理與原汽封完全相同，在汽封塊背部片彈簧的作用下，汽封塊A面緊貼汽封體，從機(jī)組啟動到正常運(yùn)行，汽封的徑向保持間隙不變。5176。,垂直角90176。 的間隙，以保證汽封塊頸部能夠自由活動。這次汽封改造中，共有39圈汽封改為布萊登汽封——高壓2—4級隔板汽封6圈，高壓5—10級隔板汽封6圈，中壓2—6級隔板汽封5圈，高中壓間汽封1—11列共計(jì)11圈，高壓后汽封1—7列共計(jì)7圈，中壓后汽封1—4列共計(jì)4圈。為解決低壓汽封漏真空問題，改善4號瓦振動狀況，這次大修中將低壓軸封改為銅汽封。圖41在2000年11月～2001年1月的2號機(jī)組大修期間，將2號機(jī)高中壓缸的隔板汽封、部分軸封改為布萊登汽封，為減少啟動中布萊登汽封尚處在開啟狀態(tài)時(shí)漏汽，同時(shí)不影響機(jī)組啟動時(shí)真空系統(tǒng)的建立。這無疑使機(jī)組在正常運(yùn)行中蒸汽漏流量增加，減少了作功，降低了機(jī)組的熱效率。工作原理決定了傳統(tǒng)汽封在機(jī)組啟停過程和帶負(fù)荷運(yùn)行期間必定為同一間隙，客觀上具有經(jīng)濟(jì)性與安全性不易兼顧的缺點(diǎn)。由于傳統(tǒng)汽封是靠汽封體背部的板彈簧將汽封塊壓向轉(zhuǎn)子，以此來保證汽封齒與轉(zhuǎn)子的徑向間隙。汽缸存在膨脹不暢、轉(zhuǎn)子本身存在有較大的彎曲，造成機(jī)組在啟動過程中轉(zhuǎn)子與汽封易發(fā)生動靜部分的碰磨（從軸系的振動特征曲線也可碰磨的確實(shí)存在），進(jìn)而引發(fā)對振動比較敏感的1號瓦振動的急劇上升。依據(jù)國內(nèi)同類型機(jī)組汽缸效率的影響系數(shù)，可計(jì)算因高壓缸效率下降對熱耗影響約146kl/()中壓缸效率下降對熱耗影響約52kJ/()。高中壓缸做功能力低，特別是高壓缸的實(shí)際效率，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)效率。低壓前后軸封漏真空，但同時(shí)低壓軸封又存在碰磨振動。高壓后軸封，中壓后軸封漏汽大，使運(yùn)行中軸承座的標(biāo)高較之冷態(tài)產(chǎn)生了較大的變化，惡化了軸系的振動。m的突出問題（并網(wǎng)帶負(fù)荷后，振動值會降到180181。轉(zhuǎn)子彎曲后，通過采取現(xiàn)場配重，調(diào)整軸系標(biāo)高等措施，改善了機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)軸系的振動狀況。高中壓缸汽封采用傳統(tǒng)的高低齒迷宮式立橢圓汽封，低壓軸封采用斜平齒汽封，裝在外缸兩