【正文】 布萊登汽封在300MW機(jī)組汽封改造中的應(yīng)用 布萊登汽封在300MW機(jī)組汽封改造中的應(yīng)用摘要電力行業(yè)一直是我國(guó)的能源消耗大戶，在能源日益緊缺的今天，國(guó)家也提出了低碳經(jīng)濟(jì)的理念，所以提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，既是電力企業(yè)自身降低成本的需要，也是國(guó)家節(jié)約能源的大事。從電力行業(yè)自身的實(shí)際出發(fā)，必須在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下降低一切可以降低的能耗。汽封是汽輪機(jī)關(guān)鍵零部件之一，其性能的優(yōu)劣，不僅影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)，而且影響機(jī)組可靠性，已越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)汽封的介紹，結(jié)合布萊登汽封工作原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安裝工藝以及布萊登汽封在300MW機(jī)組汽封改造中的應(yīng)用情況進(jìn)行詳盡的分析，得出布萊登汽封對(duì)提高汽輪機(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性和增強(qiáng)汽輪機(jī)運(yùn)行中的安全性都有非常好的效果，是一種成熟的技術(shù)，值得大力推廣。汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠的三大主設(shè)備之一具有舉足輕重的位置，正是由于汽輪機(jī)效率的低下，嚴(yán)重影響了整個(gè)火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)然這其中也有理論上不可改變的冷源損失的巨大影響，但是在其他方面仍有較大的經(jīng)濟(jì)效益可挖，例如汽輪機(jī)的汽封。其中汽輪機(jī)由于汽封間隙過(guò)大所引發(fā)的漏汽量的增加，占整機(jī)通流熱效率損失的80%以上，軸封的漏汽，使油中含水量的增加，又增大了機(jī)組運(yùn)行的安全隱患。在現(xiàn)有汽輪機(jī)技術(shù)平臺(tái)上，布萊登汽封是在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下提高汽輪機(jī)運(yùn)行效率的最為有效途徑。2汽輪機(jī)汽封的介紹 汽輪機(jī)有靜子和轉(zhuǎn)子兩大部分。蒸汽流過(guò)汽輪機(jī)各級(jí)工作時(shí)，壓力、溫度逐級(jí)下降，在隔板兩側(cè)存在著壓差。蒸汽除了絕大部分從導(dǎo)葉、動(dòng)葉的通道中流過(guò)做功外，一小部分會(huì)從各種間隙中流過(guò)而不做功，成為一種損失，降低了機(jī)組的效率。對(duì)于高壓缸兩端和中壓汽缸的前端，汽缸內(nèi)的蒸汽壓力大于外界大氣壓力，此處將有蒸汽漏出來(lái)，降低了機(jī)組效率，并造成部分凝結(jié)水損失。由于空氣在凝汽器中不能凝結(jié)，從而降低了真空度，減小了蒸汽做功能力。這些汽封可分為通流部分汽封、隔板汽封和軸端汽封三大類(lèi)。圖21汽封的結(jié)構(gòu)形式一般可分為曲徑汽封(迷宮汽封)、碳精汽封和水封三種。迷宮式汽封的結(jié)構(gòu) 按汽封齒的加工方法又可分為整車(chē)式、鑲嵌式和薄片式等。汽封齒是加工或鑲嵌在汽封弧段上的，汽封弧段又分可嵌裝在汽封體內(nèi)壁的環(huán)形槽道內(nèi)形成汽封環(huán)，整個(gè)汽封環(huán)由6~8段汽封弧段組成。上汽封體中分面處裝有壓塊，以防汽封弧段沿周向滑移和脫落。汽封體上、下兩半部銷(xiāo)釘和螺釘固定在一起，在其水平接合面處的進(jìn)汽側(cè)，每個(gè)環(huán)形槽道都開(kāi)有進(jìn)汽通道。薄片式汽封片用緊絲嵌在轉(zhuǎn)子上，或同時(shí)嵌在汽封環(huán)和轉(zhuǎn)子上。而整鍛轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子或組合轉(zhuǎn)子的整鍛端，其汽封凸肩或汽封片直接在主軸上加工或鑲嵌，此時(shí)應(yīng)在主軸上對(duì)應(yīng)兩汽封環(huán)的軸向間隙處加工出膨脹槽。常見(jiàn)的幾種隔板汽封有彈性、梳齒、曲折式；彈性、鑲嵌、曲折式 ；彈性、平齒式；剛性、平齒式,彈性汽封在汽封弧端的背面裝有彈簧片，有時(shí)用拉彈簧頂替，某些汽封弧段背面還有調(diào)整墊片。彈性隔板汽封的裝配結(jié)構(gòu)與軸端汽封相似。由于低壓部分有較大的脹差，低壓級(jí)隔板汽封的軸向間隙應(yīng)放大，甚至采用光軸或平齒汽封。也有在圍帶上直接車(chē)出汽封齒，對(duì)應(yīng)的靜止部分嵌上軟金屬制成的汽封環(huán)。一般在葉片進(jìn)汽側(cè)頂部和根部設(shè)置軸向汽封。圖22汽輪機(jī)在安裝或檢修時(shí)，如何調(diào)整汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙，使其既能保證機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行安全，又能求得機(jī)組在運(yùn)行中的最大經(jīng)濟(jì)效益，這一直是電廠安裝檢修人員難以解決和逾越的問(wèn)題。由于傳統(tǒng)汽封結(jié)構(gòu)原理上的缺陷，汽輪機(jī)在安裝或檢修時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員怕汽封間隙調(diào)整太小導(dǎo)致動(dòng)靜碰磨，對(duì)機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行的安全不利，所以，往往汽封徑向間隙人為地調(diào)整過(guò)大，以犧牲經(jīng)濟(jì)性來(lái)確保安全性。曲徑式汽封一般每塊汽封環(huán)分為6～8，每個(gè)汽封塊的背部裝有平板彈簧片，彈簧片降汽封塊壓向汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，使得汽封齒與轉(zhuǎn)子軸向之間保持較小的間隙，在運(yùn)行中汽封間隙不可調(diào)整。由于軸封漏氣量較大（尤其汽封齒磨損之后），蒸汽對(duì)軸的加熱區(qū)段長(zhǎng)度有所增加，并且溫度也有所提高，使脹差增大，軸上的凸臺(tái)與軸封齒發(fā)生碰磨，使軸封齒大幅度倒伏，密封效果得不到保證。曲徑汽封環(huán)形腔室的不均勻性，是產(chǎn)生氣流激振的重要原因，而汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣流激振一旦產(chǎn)生就很難解決，危機(jī)機(jī)組的安全運(yùn)行。據(jù)《Power Engineering》[1]，該汽封在1987年對(duì)不同結(jié)構(gòu)和容量的5臺(tái)機(jī)組，1988年40臺(tái)，1989年80余臺(tái)機(jī)組進(jìn)行過(guò)改進(jìn)。如國(guó)內(nèi)進(jìn)口機(jī)組中，大連電廠3號(hào)、丹東電廠1號(hào)350MW機(jī)組等。為檢驗(yàn)使用效果，1997年1月11日由原電力部安生司組織十六個(gè)單位對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)揭缸檢查，當(dāng)時(shí)該機(jī)組大修后已運(yùn)行9618h，共經(jīng)歷啟、停6次，其中冷態(tài)2次，熱態(tài)4次，沒(méi)有發(fā)生汽封發(fā)面的故障和異常，汽輪機(jī)的振動(dòng)、脹差、軸向位移等數(shù)據(jù)均正常。確定了該技術(shù)使用效果。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2001年6月。這些機(jī)組中有的已進(jìn)行過(guò)大修。在每個(gè)汽封弧塊的背后進(jìn)汽側(cè)中間位置銑出—個(gè)進(jìn)汽槽，可以讓上游來(lái)的蒸汽進(jìn)入汽封弧塊背面的腔室，對(duì)汽封弧塊背面產(chǎn)生一個(gè)朝向轉(zhuǎn)子的蒸汽作用力，在機(jī)組啟機(jī)時(shí)，隨著汽輪機(jī)蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封弧塊背部的蒸汽壓力逐步增大(見(jiàn)圖2)，當(dāng)這一壓力足以克服彈簧應(yīng)力、摩擦阻力等時(shí)，汽封弧塊開(kāi)始逐漸關(guān)閉，直至處于工作狀態(tài)，并始終保持與轉(zhuǎn)子的最小間隙值運(yùn)行(見(jiàn)圖3)；停機(jī)時(shí)，隨蒸汽流量的減小，在彈簧應(yīng)力的作用下，汽封弧塊遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子，使汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙達(dá)到最大值。而事實(shí)上，由于汽封板彈簧的失效、氧化皮的卡澀、汽封、汽封體、隔板體的變形等因素，汽封往往是卡死在凹槽內(nèi)根本無(wú)法退讓?zhuān)荒軇傂缘嘏c轉(zhuǎn)子摩擦。 而布萊登汽封取消了傳統(tǒng)汽封弧塊背部的板彈簧，取而代之的是在每圈汽封弧塊端面處，加裝了四只螺旋彈簧。減少了汽封漏汽量，從而提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。改造的部位為：高壓進(jìn)汽平衡環(huán)汽封5圈，高壓排汽平衡環(huán)汽封3圈，中壓進(jìn)汽平衡環(huán)汽封2圈，高壓缸端部?jī)?nèi)汽封1圈(調(diào)端)，中壓缸端部?jī)?nèi)汽封1圈(電端)，共計(jì)12圈。 改造前，須先將汽封槽道和汽封弧塊的毛刺、刀痕、氧化皮清理干凈，砂平、打磨光滑，必要時(shí)涂紅丹檢查密封面的接觸情況，使之接觸良好，汽封弧塊在T型槽內(nèi)要活動(dòng)自如，確保汽封弧塊在運(yùn)行中可靠地打開(kāi)和關(guān)閉。 對(duì)汽封間隙的調(diào)整汽封間隙的調(diào)整，仍用壓膠布的方法進(jìn)行測(cè)量調(diào)整。間隙大時(shí)，車(chē)削汽封弧塊背部限位凸臺(tái)，間隙小時(shí)，采用樣沖捻打或在凸臺(tái)上點(diǎn)焊的方法增加凸臺(tái)厚度從而增大汽封間隙。汽封退讓間隙和頸部間隙是靠加工保證的。為了避免啟機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)差脹大的問(wèn)題，要求汽封完全打開(kāi)時(shí)的最大設(shè)計(jì)間隙應(yīng)控制在適當(dāng)范圍；300MW機(jī)組軸向間隙設(shè)計(jì)值較大，運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，當(dāng)缸脹在4—5mm以上時(shí)，即使轉(zhuǎn)子加熱較快，其差脹也不可能達(dá)到跳機(jī)保護(hù)動(dòng)作值。為了避免這一可能性，—(—)，這樣既可以減小汽封完全關(guān)閉時(shí)的初始負(fù)荷，又可以降低若汽封關(guān)閉不住所帶來(lái)的負(fù)面影響。在該廠—，—。要求汽封弧塊加工工藝質(zhì)量應(yīng)符合美國(guó)布萊登工程公司汽封加工制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，汽封弧塊要求整鍛毛坯加工。要求汽封弧塊頸部出汽側(cè)與汽封體結(jié)合面平滑光潔， ，—，以保證汽封塊能夠徑向自由運(yùn)動(dòng)，以防產(chǎn)生氧化皮卡死，形成不了密封腔室。垂直度為90+3度。汽封弧塊材料應(yīng)與原汽輪機(jī)廠材質(zhì)一致，材質(zhì)為：15CrMoA—Ⅱ／245B／HJ40693。尤其是國(guó)產(chǎn)200、125MW等型機(jī)組，原設(shè)計(jì)軸向間隙小，若暖機(jī)時(shí)間安排不當(dāng)，易出現(xiàn)正差脹超限問(wèn)題。 　運(yùn)行中關(guān)不住的問(wèn)題 某些電廠在仿造該技術(shù)的過(guò)程中出現(xiàn)了運(yùn)行中汽封不能閉合的問(wèn)題，并且是大修后首次啟動(dòng)后一直關(guān)不住，從揭缸檢查發(fā)現(xiàn)，主要是加工尺寸、彈簧質(zhì)量和安裝工藝等存在問(wèn)題。 　運(yùn)行中汽封閉合后，啟停機(jī)時(shí)打不開(kāi)的問(wèn)題 如果機(jī)組汽水品質(zhì)差，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后通流部分積垢嚴(yán)重，或者汽封弧塊之間的彈簧斷裂，可能造成停機(jī)過(guò)程汽封不能打開(kāi)，機(jī)組再次啟動(dòng)因間隙較小而出現(xiàn)動(dòng)靜碰磨，特別是沖轉(zhuǎn)至臨界轉(zhuǎn)速時(shí)可能產(chǎn)生異常振動(dòng)?！〗?jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) 在240MW、270MW工況下， ，／／h，／kWh，／kWh，中壓缸效率分別提高2．49和2．54個(gè)百分點(diǎn)。／kW／kW(注：在進(jìn)行布萊登汽封改造的同時(shí)，對(duì)凝汽器進(jìn)行了改造，并更換了調(diào)節(jié)級(jí)噴咀和高壓靜葉持環(huán)，對(duì)發(fā)電煤耗的降低也有很大貢獻(xiàn)。表41：大修前后熱力試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比試驗(yàn)工況240MW(滑壓)270MW(滑壓)300MW(滑壓)項(xiàng)目單位修前值修后值修前值修后值設(shè)計(jì)值修后值主蒸汽壓力MPa 15主蒸汽溫度℃ 537主蒸汽流量t/h 高壓缸效率％ 中壓缸效率 ％ 汽耗率kg／kwh 熱耗率KJ／kwh發(fā)電煤耗 g／kwh2機(jī)組布萊登汽封改造情況分析，在沖轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生1號(hào)瓦軸振超標(biāo)、運(yùn)行中的4號(hào)瓦碰磨振動(dòng)、低壓軸封漏真空及高中壓汽缸效率偏離設(shè)計(jì)值等諸多問(wèn)題，經(jīng)分析相關(guān)汽