汽轮机汽封

2024-11-24

汽轮机汽封（精选8篇）

汽轮机汽封篇1

0 引言

汽封是汽轮机关键零部件之一, 其性能的优劣, 不仅影响机组的经济性, 而且影响机组可靠性, 已越来越受到人们的关注。目前, 随着进汽参数、单机功率的不断提高以及机组频繁的调峰运行, 汽封的经济性和安全性问题日益突出。近年来, 随着汽轮机设计制造技术的不断提高以及国外先进技术的引进, 已出现了多种新型的汽封结构型式, 一定程度上改善了汽封的性能, 为汽轮机组的安全经济运行提供了新的保障。因此, 使用各种先进的汽封形式和确定更加合理的汽封间隙是进一步提高汽轮机效率的有效手段。但汽封形式选择是否正确或汽封间隙设置是否合理, 不但直接影响能否提高机组效率, 而且给汽轮机的稳定运行带来极大的安全隐患。

1 汽封间隙的特点

在汽封形式上, 每种汽封结构均有其特定的使用条件, 偏离其最佳的工作条件便不能达到最理想的使用效果。所以在我们准备使用某种汽封结构时, 必须真正了解其技术特点和技术参数, 比如汽轮机设计时在某些部位需要有一定量的蒸汽泄漏量, 以便完成某些特定的功能 (如调整转子推力、对转子高温区进行冷却等) , 但有些发电厂业主和汽封制造厂家并不了解汽轮机的工作特点和运行特性, 一味追求其密封效果, 这样不但无法达到提高机组效率的预期目标, 甚至有可能给机组造成意想不到的伤害。

对于汽封间隙, 更不能单纯地追求越小越好。汽封间隙的大小和汽轮机的部件尺寸和结构特点有直接关系, 与其运行模式更是密不可分的。汽封齿径向间隙的设计需要考虑机组运行时所有瞬态的影响, 同一道汽封的径向间隙是随着汽封环不同的角度位置而变化的, 在瞬态运行条件和冷态静止条件的间隙差应该在垂直方向的转子顶部和底部位置进行计算, 然后将这些值平均, 用以决定水平两侧的间隙。另外, 计算汽封间隙要考虑的因素非常多, 如围带变形、叶片及叶轮离心力、叶片及叶轮的热膨胀、转子及静子挠度、油膜厚度等十余种因素, 因此汽封间隙的设计值是充分考虑各种因素的综合结果, 在不了解汽封间隙的计算原理的情况下, 不要轻易减小汽封间隙。

2 汽封间隙的控制

目前, 各汽轮机制造商在汽封间隙计算和制造误差上已经非常精确, 但鉴于转子振动、安装和测量误差等因素影响, 其间隙往往达不到满意的程度。本文根据现有的最新技术, 提出如下汽封间隙控制策略。

2.1 汽封间隙设计时考虑油膜使转子斜上浮动的影响

在设计方面要综合考虑各种因素对汽封间隙的影响, 除间隙计算常规考虑的因素外, 还要考虑转子在转动时, 转子轴颈在轴瓦油膜上“浮动” (见图1) , 因而使转子在垂直面和水平面上产生相应的偏心, 以致轴线紊乱。轴颈在油膜上浮动所产生的位移随各种因素而变化:轴瓦单位负荷越大, 位移越大;轴颈的圆周速度越大, 位移越大;轴承的温度越低, 油的黏度越高, 位移越大, 因而对于相同牌号的油, 在轴承温度降低时, 位移就会增大。

2.2 采用防汽流涡动的汽封

由于汽轮机主蒸汽密度大, 级间压差大, 蒸汽激振力也大, 当动静部分不对中, 汽封间隙周期性变化时, 所产生的蒸汽激振力可能会引起转子低频振动。因此在隔板汽封和高压缸的端汽封上安装防汽流涡动的汽封 (见图2) , 也可有效解决汽流激振问题, 防止在汽封圈环形位置的汽流压力分布不均会导致转子的不稳定振动。

2.3 采用激光跟踪测量技术

汽轮机在总装过程中检查和调整汽封间隙时, 往往依靠传统测量方式, 例如用压铅丝、贴胶布和假轴等方法, 而这些方法由于受到汽缸变形的影响, 测量结果无法反映出合缸后的真实间隙值。鉴于上述测量缺陷, 国内某汽轮机制造商开发了激光跟踪测量系统, 该套系统由激光跟踪仪、导轨系统、测量靶球和固定工装组成 (见图3) 。在合缸状态下 (未安装转子) , 使用激光跟踪仪测出的各级隔板汽封和动叶顶部汽封的径向直径和相对定位基准的位置, 并结合已知的转子数据 (包括转子各档直径、各档相对位置和转子挠度) 全部输入电脑进行点云模拟和数据处理, 根据计算得出的间隙值确定影响汽封位置的配套件修配方案, 最后通过复测直至间隙满足设计要求。该套系统可以实现无转子合缸状态下的通流尺寸的测量, 能够真实地反映出合缸后的实际间隙值, 其测量精度误差小于0.05 mm。

3 结论

汽封间隙控制的好坏关系到汽轮机运行的经济性和安全性, 因此我们一定要科学地对待此问题, 既要在设计阶段充分考虑各种因素对汽封间隙的影响, 并选择合适的汽封结构来应对转子的不稳定振动, 同时也要采用先进的测量手段来控制间隙测量误差。

摘要：简述了汽轮机汽封在结构选择和间隙设计上的特点, 并结合现有的最新技术, 提出了汽封间隙控制的若干建议。

关键词：汽轮机,汽封间隙

汽轮机汽封篇2

关键词：火电厂;汽轮机;汽封;间隙;测量;调整

在进行火电厂汽轮机本体安装和检修工作中，汽轮机汽封间隙调整是其中最为关键的工序之一，他直接关系到整个汽轮机组的安全性和经济性。汽轮机汽封调整的目的是通过对汽缸部套、汽封块的调整，在保证安全的前提下，使汽封间隙处于标准范围内并趋向最小值。这样才能保证多级汽轮机各级间减少漏汽损失，提高机组热效率。

1.汽轮机汽封的结构及原理

火电厂汽轮机的汽封主要包括隔板汽封，叶顶（围带）汽封和轴端汽封。汽封的工作原理主要是利用截面变大、蒸汽膨胀，使得压力变小，经过多次截面变大，压力变小，使得蒸汽压力与轴封蒸汽压力相等，停止向外流动，轴封蒸汽压力平衡仍然利用截面变大、压力变小的原理，经过冒汽封之后，使轴封压力与大气压力相等，不再外漏。相关及时资料显示，高压缸前汽封间隙每增加0.10mm，轴封漏汽量就会增加1-1.5t/h;高压部分各级隔板汽封间隙每增加0.10mm，级效率将降低0.4%-0.6%，如果隔板汽封漏汽量增加，转子的轴向推力将加大，在一定程度上会影响汽轮机的安全运行。因此，汽轮机汽封间隙必须按照设计标准进行调整，而调整之前准确的测量汽封间隙就成了前提条件。

2.汽封间隙的测量方法

2.1塞尺测量法

塞尺测量汽封间隙是一种最直接而又准确的方法，但是只适合测量可以看见的部位，主要包括下半结合面两侧和轴端汽封最外一圈等。在测量中分面两侧汽封齿径向间隙时，在汽封块背弧处用一个特制的工具将其楔死，防止塞汽封间隙时，汽封块发生退让，产生假间隙。测量时应一个齿一个齿的测量，并按顺序作好记录。测量高低齿时如果塞尺太宽不能塞入时可将塞尺裁成比齿间轴向间隙略小的专用塞尺，但裁完后要将每片打磨干净，不得有卷边和毛刺等，以免测量误差过大。

2.2压铅丝法

在测量汽封间隙时，为了能够全面、真实的反映汽封间隙情况，所以采用压铅丝的方法测量。根据不同的汽封间隙要求选择合适的铅丝（铅丝太粗会造成阻力大压出来不准确，而铅丝太细会发生间隙过大时压不着，而造成不知调整量的情况），并用胶布粘放在汽封齿（整圈）上。

2.3贴胶布法

无论是用塞尺测量还是用压铅丝测量都不能100%的测量出整圈汽封各个部位的动静间隙。因此，采用贴胶布的方法测量出整圈汽封的最小间隙，以防止某个部位汽封间隙过小，造成运行中动静发生摩擦。贴胶布前应将汽封块清理干净，不能有油污毛刺等，以免造成贴不牢。胶布一般多用医用的白胶布，1层0.25mm，如果需要测量的间隙不是0.25mm的倍数，可以使用不同厚度的纸张进行调整。贴前分别测出不同层次胶布的厚度，每块汽封可以贴两种厚度，设计要求的上限及下限各一种。在高低齿上贴胶布时一定要将胶布与每个齿槽都牢牢贴死，不能发生局部悬空的情况，以免盘动转子时将胶布刮掉，而且胶布不能贴在汽封块接缝处。胶布贴好后，在转子汽封凸凹台涂一层红丹粉（不要太厚），吊回转子到工作位置，组合上半，将转子盘动2圈以上（在盘动过程中始终保持转子在工作位置），吊出转子，检查胶布摩擦痕迹。根据胶布红丹粉接触程度，判断汽封间隙大小。

3.汽封的调整方法

准确的测量出汽封间隙后下一步工作就是对超出间隙要求的汽封进行处理，以达到合适的间隙，对间隙过大和过小有不同的处理方法。

3.1汽封间隙过大时的调整方法

这种情况可以采用加工汽封块背弧的方法，现在一般都使用专用的汽封加工车床加工，这种车床比较小，在安装现场就可以使用。需要注意的是加工时一定要让铣刀头沉到背弧槽的底部，否则加工面会出现台阶状，而造成重复工作。再有就是进刀量一次不要过大，否则会因为刀头受力太大而造成震动，使被加工面凹凸不平，这样加工完后间隙还是不准确。一般一次进刀量以不超过0.30mm为宜。如果汽封齿损坏或整个汽封块变形，而引起局部间隙过大则应更换新的汽封块。

3.2汽封间隙过小时的调整方法

一般现场安装时的新汽封块间隙小的比较多，处理时最准确的方法就是加工每个汽封齿，以达到设计间隙，这时也可以使用上述的专用车床，并使用专门铣齿的铣刀头。需要注意的是无论是加工背弧还是汽封齿之前一定要用百分表检查一下汽封块的弧度是否和床臂的旋转弧度一致，否则会造成加工误差过大。一般误差在0.05mm以内即可进行加工。但是分别对每个齿进行加工需要多次精确的定刀和调整车床尺寸，所以耗时比较长，不大适宜工期较紧的现场。这时就可以使用另一种比较简单又直接的方法，就是使用样冲或尖头扁铲对汽封块的背弧处进行捻打形成高点，使汽封块在装入槽时向外移动而形成比原来大的汽封间隙。捻打前应先用卡尺测量出背弧厚度，捻打后再将高点处尺寸测量一下，两者差值为所调整间隙即可。捻打时一定要在每块汽封的两侧背弧最少各捻两点，否则会造成汽封块在槽内偏斜。如果整圈汽封捻打的块数较多时还应检查整圈的汽封块圆周膨胀间隙是否超标。

4.结束语

汽封间隙过大或者过小是火电厂汽轮机最常见的故障之一，它对汽轮机的经济性和安全性有着重大的影响。汽轮机汽封间隙调整工作是一项重要而细致的工作，尤其是运行多年后检修的机组，需考虑的影响因素更多一些，同时不同类型的机组，其影响因素有所差别。文章简要介绍了火电厂汽轮机汽封间隙的测量方法和调整方法，希望对技术人员有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]丁怀高.汽轮机汽封间隙调整方法[J].华电技术.2010.03.

[2]韩兴全.探讨汽轮机汽封间隙调整[J].设备管理与维修.2011.04.

大型汽轮机汽封间隙调整探讨篇3

建设电厂的最终目的是机组安全稳定运行和经济效益。对于汽轮机的效率而言影响最大的是汽封间隙, 据有关资料介绍, 高压缸前汽封间隙每增加0.10mm, 轴封漏气量就会增加1~1.5t/h, 高压隔板汽封间隙每增加0.10mm, 级效率降低0.4~0.6%;因此在汽轮机安装和检修过程中要认真、仔细地进行汽封间隙的调整, 掌握要点, 充分考虑影响汽封间隙调整的各方面因素, 进而加以修正, 使汽封间隙调整的更加准确。

1 汽封间隙调整前的检查

1.1 汽封块的清理检查

1.1.1

初步进行汽封块整圈膨胀间隙的测量, 保证汽封块整圈存在间隙, 防止汽封块顶死影响汽封径向间隙的测量。

1.1.2 汽封块弹簧片的清理检查:

进行光谱分析, 材质具有耐高温、耐腐蚀以及良好的弹性 (用手弯曲1-2次, 鉴定其弹性是否良好) 等性能, 检查弹簧片是否有变形、裂纹等缺陷。

1.2 汽封洼窝中心的测量和调整

汽轮机轴系找中结束后, 方可进行隔板、轴封洼窝找正。洼窝中心找正时要考虑修正因素。

调整汽封套 (隔板套、隔板) 下半两侧挂耳垫片时, 若洼窝两侧中心调整量大于0.20mm, 则不允许通过对部套两侧挂耳进行调整来实现, 必须通过调整底部和顶部定位键来完成, 调整两侧挂耳后要检查、调整挂耳的膨胀间隙。

2 汽封间隙的测量和调整

2.1

汽封左右径向间隙用塞尺测量, 上下径向间隙用压胶布法或压硅膏测量, 并记录各级汽封径向间隙值, 为汽封间隙测量的准确性, 应根据作业过程不同情况采用压铅丝、硅膏、塞尺测量相结合进行, 以便相互比较、核对, 不应使用单一方式进行。汽轮机间隙调整工艺采用汽封间隙贴胶布调整、验收的工艺时, 要重视贴胶布的道数、位置, 一块汽封块上根据情况一般选择2-3处, 每处同时贴两道 (间隙控制的上下标准) 。进转子前, 应对检查胶布粘贴符合要求, 并测量胶布的厚度, 做好记录。

2.2 贴胶布的工艺要求

2.2.1 一般每层胶布的厚度约为0.25mm, 贴成阶梯形, 每层胶布间应错口2mm左右, 根据汽封间隙的大小来决定胶布的层数, 按转子的转动方向增加胶布层数, 以减少胶布被刮掉的可能性, 在贴胶布前各汽封块应清洁干净, 保证胶布粘贴牢固。

2.2.2 每个汽封块上必须在两端和中间各贴一道胶布, 两端所粘的胶布离汽封块端部约20mm。所贴胶布层数, 按各汽封的径向间隙标准的下限值减0.10mm, 同时考虑汽缸垂弧等因素的影响数值。

2.2.3 汽封块的胶布必须粘牢, 不得有脱空、拱起、毛边等情况。

2.2.4 在每一圈胶布所对应的转子表面涂一层红丹粉, 一般厚度为0.05mm。

2.3 汽封径向间隙的调整

2.3.1 汽封径向间隙过小的调整:

现场适于打凸起点方法, 即用尖铲捻打汽封定位内弧, 应注意在每块汽封的两端和中间上多捻出几个凸点, 且分布均匀。

2.3.2 汽封径向间隙过大的调整:

现场实测汽封间隙超出标准值不是很大时, 采用车削汽封块定位内弧的方法。

2.4 汽封轴向间隙的测量和调整

将转子推到工作位, 转子按“K”值定位后, 进行汽封轴向间隙测量, 用专用的楔形塞尺或游标卡尺进行, 当整个汽封体的轴向间隙数值与制造厂质量标准不符时, 调整汽封体的轴向垫片。当同一汽封体内有个别汽封块轴向间隙不符合标准时, 将汽封块轴向一侧车去需要的数量, 另一侧则补加上车去的量;隔板汽封轴向位置不符合标准时, 可与动静叶片轴向间隙同时考虑, 将隔板一侧车去需要调整的量, 另一侧加上车去的量;也可用同样的办法, 调整汽封块的轴向位置。

3 汽封块膨胀间隙的测量和调整

汽封轴向、径向间隙的调整后, 往往会改变了汽封圈的圆周周长, 破坏了原汽封圈的状态;汽封块的膨胀间隙偏大时, 可以用备件更换新汽封块。膨胀间隙偏小时, 车去汽封块端面超标量。注意:保证汽封块端面要平整光滑, 不允许出现错口, 相邻汽封块端面接触良好, 0.05mm塞尺不入, 以保证密封性能。

4 汽封间隙测量调整的要点

4.1 在全实缸状态下, 紧汽缸螺栓消除中分面间隙;且凝汽器热井保持工作水位, 凝汽器水侧具备条件的可以通水, 在此情况下进行汽封上、下径向间隙的测量。通流间隙调整前, 全实缸轴系中心必须符合厂家要求, 避免汽封间隙调整后进行对轮中心的微调工作 (特别是扣盖后) , 造成汽封间隙变化。

4.2 汽封轴向、径向间隙调整完后, 分别在半实缸、全实缸状态下, 来回窜动各转子, 检查窜动量是否符合制造厂图纸要求。

4.3 汽封径向间隙过小时, 要严格控制背弧捻打量, 以保证汽封背弧密封状态良好, 避免一方面汽封间隙径向合格, 另一方面背弧密封状态不良造成漏汽。

4.4 控制汽封间隙的同时, 要重视汽封退让间隙, 各部件膨胀间隙、组装受力状态、定位面拉伤情况的检查。防止由于退让间隙不足, 膨胀受阻、卡涩致不对称膨胀发生动静磨擦。汽缸扣盖过程中, 发现各部件有卡瑟现象时, 严禁通过紧螺栓的方法强行将部件紧到位, 应及时检查原因并消除。

4.5 为保证汽封调整的真实性和准确性, 不少于两次全实缸调整汽封间隙, 按全实缸状态验收 (全实缸调整, 全实缸验收) 。采用全实缸进行, 便于及时发现组装过程中间隙变化的部件, 同时避免半缸调整后实缸状态间隙发生变化而造成的返工。对调整过程中两次扣缸间隙发生变化的部件要高度重视, 必须查明原因消除, 以防止部件径向组装紧力不同或存在局部卡塞、膨胀间隙不足而在启动过程中发生径向不对称膨胀导致动、静磨擦。

5 汽封间隙的修正

5.1 汽缸垂弧的修正:

在不装高中、低压上、下半隔板 (套) , 拉拉钢丝, 分别测量记录全实缸 (100%螺栓全部达到设计紧力) 、半实缸状态下高中、低压缸内部套洼窝中心数据, 并计算出各部套洼窝中心的变化量 (即为汽缸垂弧修正值) , 并将测得的各洼窝垂弧修正数据绘制出一条近似于挠曲曲线的汽封调整修正值曲线, 并且根据此修正值曲线, 查出各级隔板槽、叶顶汽封槽及轴封洼窝等部位的汽封拟调间隙垂弧修正数据, 在半实缸状态下对汽封间隙进行修正、预调。

5.2 运行中转子中心变化以及油膜对汽封间隙的影响:

转子正常运行中轴瓦和转子之间会形成一定厚度的油膜, 转子旋转后使转子运行中心的位置发生变化。油膜厚度约为0.08mm~0.22mm。运行中汽轮机转子不是在轴瓦的中心位置, 而是偏向旋转方向的另一侧。据资料显示, 汽轮机转子的位置可能偏向另一侧0.10~0.30mm, 因此在调整汽封时, 应该在左侧预留间隙0.10~0.15mm, 相应的另一间隙减小0.10~0.15mm;或者根据厂家要求, 调整左侧隔板洼窝值比右侧多0.10左右, 这样, 虽然看起来汽封不是一个整园, 但是转子运行时就会成为一个整圆。

5.3 猫爪支承方式对洼窝中心的影响:

汽轮机为下缸猫爪支承方式, 汽缸猫爪的支承平面低于机组的中心线, 机组运行时猫爪温度将高于轴承座的温度, 使缸内汽封洼窝中心抬高, 造成汽封下部间隙减小, 因此在测量汽封间隙时需要予以修正, 其修正值即为猫爪温度变化引起的轴封洼窝中心变化量:△H=a H△t, 其中:H为猫爪高度, a为猫爪线膨胀系数。

6 结束语

汽封间隙的测量和调整是汽轮机安装中一项非常重要和复杂的工作, 需要耐心、细致, 汽机通流间隙调整工期要合理, 要留有充足的时间, 最重要的是在调整汽封间隙时要考虑修正因素, 只有这样才能保证汽封间隙的准确性, 才能减少汽轮机级间的漏汽损失, 增加机组的热效率。

参考文献

汽轮机汽封篇4

一、汽轮机系统存在的主要问题及节能改进措施

1. 存在的主要问题

高压缸效率偏低, 高中缸夹层温度高轴封内外漏严重等。该机组轴封及进桥汽封采用高低齿迷宫式汽封和梳齿式汽封。

根据不同电厂同类型机组大修揭缸检查情况, 汽封均没有明显磨损, 表明设计间隙大, 汽封漏气量严重, 密封效果差, 使汽轮机缸效降低。

两台给水泵型号为G3.6-0.78-1, 型式为单缸、单流、单轴、冲动式、纯凝汽、新汽内切换。运行过程中存在轴端蒸汽以外漏气量较大的问题, 外漏蒸汽凝结成水后顺着排水管流到地面。

2. 节能改进措施

通过分析同类型机组改进情况, 结合某厂300MW亚临界汽轮机的结构, 以及广泛收集的接触式汽封、布莱登汽封、窝蜂汽封、侧齿汽封等资料, 经对安全性、经济性比较, 决定采用某公司生产的王长春接触式汽封, 并制定了以下汽封改造和间隙调整措施和预期目标。

(1) 利用机组大修的机会检查测量汽轮机各部汽封间隙, 对不改造的汽封间隙进行调整, 确保汽封间隙调整到靠近最小值, 减少级间漏损, 提高汽轮机的缸效。

(2) 将高、中、低压轴封改造为接触式铁素体汽封, 高中压间汽封采用浮动齿铁素1汽封。1#机具体改造内容如下:高中压间轴6道, 高压缸后轴封4道, 低压缸前后轴封各3道。每台给水泵汽轮机汽封改造3道, 高压侧轴封1道, 侧压轴封2道, 两台给水泵汽轮机改造共计6道。

(3) 解决高、中压缸轴端漏气, 提高机组的效率, 降低机组热耗, 避免蒸汽进入轴承室导致润滑油乳化, 确保机组安全运行;解决低压缸轴端漏空问题, 防止真空侧空气漏入, 提高真空严密性, 降低供电煤耗。

3. 新型汽封

(1) 汽封尖齿采用低硬度铁素材质片。铁素体片为铁素体不锈钢。铁素体不锈钢是在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。这类钢具有导热系数大、膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点。

因铁素汽封的汽封尖齿与轴发生碰磨不伤害转轴, 故汽封尖齿与转轴的间隙较传统汽封小, 有利于提高密封效果。

(2) 汽封改造方案。

(1) 接触式蜂窝汽封结构

接触式窝蜂汽封密封部分主要由接触齿、铁素体齿、窝蜂带组成。接触齿的作用是保持与转轴接触, 实现无间隙密封, 并且具有自润功能。铁素体齿的汽封片采用低硬度铁素体材质片, 汽封尖齿与轴发生碰磨时不伤害转轴, 密封效果好。蜂窝带由内孔表面为蜂窝形状的六边形小蜂窝孔组成, 其芯尺寸为2.5mm、厚板0.1mm、蜂窝深度为3.2~6mm。主要作用是干扰气流流动, 降低内外气流压差。

(2) 接触式窝蜂汽封密封原理

当气流通过高齿进入蜂窝带时, 气流在压力的作用下进入窝蜂汽室, 气流在六角形汽室中形成涡旋, 正压蒸汽由层流状态转换为紊流状态, 致使正压蒸汽压力减弱, 减弱的正压蒸汽同时在接触齿的阻隔作用下形成涡旋回流蒸汽, 回流蒸汽与正压蒸汽的碰撞进一步削弱了正压蒸汽的强度, 最大限度地降低蒸汽泄漏量。

蜂窝结构是磨损材料, 可以将转子与缸体间隙设计到最小值, 从而减少漏气量, 提高效率, 降低能耗, 同时又可提高转动系统的稳定性, 保证转子不会与缸体产生摩擦而发生危险。

接触式蜂窝汽封装配中, 调整汽封的径向间隙、周向膨胀间隙、退让间隙应在设计值范围内, 使汽封块处于最佳安置状态。

二、效果

(1) 改造后经运行证明, 轴封漏气量大大减少, 轴封供气压力改造前需维持在0.09MPa。

以上改造后只需维持在0.06MPa即可。改造前由于轴封漏气过大, 需要启旁路阀运行, 改造后无须再开旁路阀运行。

(2) 给水泵汽轮机轴封改造前漏气较大, 并且漏气凝结成水沿着给水泵排气管流到地面, 改造后完全消除了该现象。

(3) 改造后高中压夹层温度降低了7~8℃, 证明高中压缸夹层漏气大幅度减少, 达到了改造的目的。

三、结语

对1#机组汽轮机和给水泵汽轮机轴端汽封进行改造后, 接触式汽封比原有的梳齿式汽封密封性更好, 能确保机组安全稳定运行, 节能效果明显。汽轮机汽封改造后热耗为8 061.485k J/k W·h, 比改造前降低93.073k J/k W·h, 折合降低标准煤耗约3.18g/k W·h, 达到了节能改造的预期目标。

摘要：某发电有限公司1#机组汽轮机和水泵汽轮机都存在轴封漏气严重、热耗与设计值相比偏高的问题, 为此对轴端汽封进行部分改造, 将原有的梳齿式汽封改为接触式窝蜂汽封。改造后有效地提高了汽轮机和水泵汽轮机的热效率, 减少了轴封漏气量, 有利于机组经济运行。

关键词：汽轮机,汽封,改进,节能

参考文献

[1]常咸伍, 霍如恒.汽轮机本体检修实用技术[M].中国电力出版社.

汽轮机汽封篇5

关键词：迷宫式密封,汽封片,奥氏体不锈钢,敏化温度,马氏体不锈钢,回火索氏体

0 引言

众所周知, 汽轮机是高速旋转的驱动设备, 其在工作时, 转子相对于汽缸和静叶持环或隔板高速转动, 所以为了避免汽轮机动、静部件之间的碰擦, 设计人员在汽轮机的设计中都会考虑动静部件之间留有适当的间隙, 而动、静部分间隙的存在又必然会产生一定量的蒸汽泄漏, 致使汽机效率降低。为了解决这一矛盾, 根据API std 612[1]对轴密封标准要求, 现在发电及工业用汽轮机普遍采用在汽轮机动静部件之间使用可更换式的迷宫式密封结构, 该结构主要由汽封片和方钢组合而成, 将汽封片镶嵌到转子或汽封体上的相应的凹槽内。

在汽机的运行过程中, 迷宫式密封[2]工作于汽轮机动静部分之间的间隙之中, 迷宫式密封汽封片在该工作环境不但要承受蒸汽压力, 还要接受高温蠕变、腐蚀等考验, 而汽封片设计又比较薄 (一般在0.25 mm左右) , 若材料选用不当极易导致汽封片过早损坏, 使汽轮机在运行时的汽耗增加, 效率降低, 而平衡活塞的汽封片损坏还可能导致转子轴向力平衡受到影响, 造成严重后果, 因此迷宫式密封汽封片的材质选用对汽轮机安全稳定运行至关重要, 并能产生较好的经济效益和社会效益。

本研究以多种奥氏体不锈钢材料和马氏体不锈钢材料进行研究和分析。

1 高温高压汽轮机汽封片应用现状

目前, 国内工业及发电用中温中压汽轮机的汽封片一直以来采用1Cr18Ni9Ti的较多, 并且经过长期运行, 机组并未发现汽封片出现问题。但随着国家节能减排政策的实施, 新型的高温高压汽轮机以其能耗低效率高的性能特点, 符合国家节能减排的政策需求, 又能为用户创造良好的经济效益, 迅速受到市场欢迎。新型高温高压机组数量日益增多, 但因汽封片材料仍沿用中温中压汽轮机的汽封片材料, 导致汽封片发生高温蠕变、腐蚀事件频频发生, 并多次发生了汽封片崩裂等事故。

如某热电厂高温高压背压汽轮机, 该机组进汽压力8.6 MPa, 进汽温度525℃, 汽封片材料仍为1Cr18Ni9Ti, 投产运行后才几个月就不断出现振动过大现象, 导致机组不能长期稳定运行, 困扰用户很长时间, 在无奈之后揭缸检查才发现汽封片已经断裂损坏及脱落 (断裂的汽封片和汽封片脱落后的凹槽如图1所示) 。这些脱落的汽封片摩擦撞击转子导致振动过大, 汽封片问题处理后, 机组即恢复正常运行。后来经过长期观察, 有相当数量的高温高压汽轮机汽封片腐蚀得比较严重, 而且这种类型的汽轮机实际运行时间并不长, 甚至有的只有几个月。

因此, 为了避免以后在新型高温高压汽轮机中继续出现汽封片蠕变、腐蚀和损坏断裂等问题, 本研究从金属材料学的理论角度出发, 对用于高温高压汽封片的各种不锈钢进行了分析探讨, 并结合国外先进的研究与应用, 对新型高温高压汽封片材料的选用提出一定的见解。

2 各类不锈钢性能特点

2.1 奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢是不锈钢中应用最广泛, 牌号种类最多的钢种, 也是目前最常见的发电及工业用汽轮机汽封片用材。该类不锈钢通常含有18%以上的Cr, 8%左右的Ni, 有的以Mn替代部分Ni。奥氏体不锈钢加热和冷却时不会发生相变, 不能通过热处理方法强化力学性能, 所以其强度较低, 而塑性较高[3,4]。

2.1.1 奥氏体不锈钢的热处理工艺

奥氏体不锈钢的基体组织是奥氏体, 需通过热处理 (主要是固溶处理) 获得单一的奥氏体金相组织, 以提高材料的耐腐蚀性能。奥氏体不锈钢的主要热处理方式[5,6,7]有固溶处理、稳定化处理和去应力处理。

(1) 固溶处理。奥氏体不锈钢固溶处理是指将不锈钢加热到某一温度, 保持一定时间后快速冷却的工艺方法。其主要目的是将以前各加工工序中产生或析出的合金碳化物以及σ相重新溶解到奥氏体中, 获得单相奥氏体组织, 以保证材料有良好的力学和耐腐蚀性能。固溶处理适用于所有牌号的奥氏体不锈钢。

(2) 稳定化处理。稳定化处理是对含稳定化元素Ti或Nb的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。采用这种方法的目的是利用Ti、Nb与C的强结合特性, 使C尽量不与Cr形成碳化物, 最终达到稳定Cr的目的, 确保不锈钢的耐腐蚀性。

(3) 去应力处理。去应力处理的主要目的是去除加工过程中产生的应力, 应根据材质类型、使用环境及工件形状等情况采取不同的措施, 需注意避开敏化温度范围。

2.1.2 奥氏体不锈钢的敏化温度

奥氏体不锈钢的敏化温度范围大约是427℃~871℃, 当奥氏体不锈钢在该温度区间内长期停留时, C原子向晶界扩散能力比Cr原子向晶界扩散补充的能力增加的快, 晶界附近大量的Cr23C6析出导致晶界处Cr含量下降, 而晶粒内的Cr原子向晶界的扩散补充远小于C原子, 从而降低奥氏体不锈钢的耐腐蚀能力, 导致晶间腐蚀的发生。

2.2 马氏体不锈钢

马氏体不锈钢[8,9]主要含12%~18%的Cr, 其C含量可根据使用条件进行调整, 一般在0.1%~0.4%。马氏体不锈钢在加热和冷却时可以发生相变, 可以通过热处理在很大范围内调整其力学性能, 这使马氏体不锈钢可用于制造有较高强度要求的零部件。马氏体不锈钢可以大致分为4种类型, 即Cr13型马氏体不锈钢、1Cr17Ni2马氏体不锈钢、高C-高Cr马氏体不锈钢、低C-Ni-Cr强韧马氏体不锈钢。

马氏体不锈钢通过完全退火或等温退火获得成分均匀的铁素体和碳化物的平衡态组织, 通过淬火获得马氏体组织, 通过低温或高温回火获得回火马氏体或回火索氏体组织。对于汽封片来说, 为了获得较好的韧性应采用高温回火。马氏体不锈钢的耐腐蚀性能比奥氏体不锈钢稍差, 但马氏体不锈钢最大的优势在于其不存在敏化温度, 可避免在高温服役时出现严重的晶间腐蚀[10,11,12]。

3 高温高压汽轮机汽封片材料分析

目前, 发电及工业汽轮机的汽封片普遍使用的材料牌号为1Cr18Ni9Ti, 其最大特点是含Ti。这是因为不锈钢的耐腐蚀能力主要依靠Cr元素, 但C和Cr的亲和力很大, 极易与不锈钢中的Cr结合形成碳化物, C含量越高, 被结合的Cr也越多, 从而影响不锈钢的耐腐蚀能力。而Ti是强烈形成碳化物的元素, 比Cr更容易形成碳化物, 通过添加Ti可以使不锈钢中的C尽可能的与Ti结合, 保证Cr能尽量稳定地存在于固溶体中, 提高耐腐蚀性能。但同时, 由于Ti是形成铁素体的元素, 可能会使奥氏体钢产生少许铁素体, 有形成σ相的可能, 引起脆性[13], 故需严格限制钛的含量, 当钛的含量严格控制在限量范围内可有效避免铁素体的产生。随着冶炼技术的提高, 人们可以在冶炼过程中更好的减小碳的含量, 根据对不锈钢耐腐蚀性能的需求, 市面上出现了越来越多低碳和超低碳的新型钢种。而1Cr18Ni9Ti由于其碳含量较高而逐渐不再使用, 1994年版的GB1220《不锈钢棒》中即注明“此牌号除专用外, 一般情况不推荐使用”, 新版本的不锈钢国标中则直接取消了1Cr18Ni9Ti等国际上已淘汰的材料牌号。

与此同时, 06Cr19Ni10 (国外牌号304) 则由于其良好的耐腐蚀性能和力学性能得到了广泛的应用。该类不锈钢为目前使用最为广泛的奥氏体不锈钢。由于C含量较低, 即使不加Ti元素也可达到良好的耐腐蚀性能, 有效的降低了其出现脆性的可能性并且控制了成本。但06Cr19Ni10不适合在高温下服役, 若服役环境在敏化温度范围内, 仍会出现明显的晶间腐蚀。因此人们通过添加Ti来改良其高温耐蚀性能, 即06Cr18Ni11Ti (国外牌号321) , Ti元素的存在有效缓解了高温服役时的晶间贫铬现象, 使其在敏化温度服役时也不易出现晶间腐蚀。

因此, 从上述3种国内广泛使用的奥氏体不锈钢材料性能特点上来看, 结合这3种材料的化学成分和硬度对比 (对比数据如表1所示) , 加入Ti元素的奥氏体不锈钢06Cr18Ni11Ti由于含碳量低和在敏化温度环境下耐抗晶间腐蚀的性能特点, 要比1Cr18Ni9Ti和06Cr19Ni10更适合作为新型高温高压汽轮机汽封片材料。

(质量分数, 单位:%)

但是无论奥氏体材料如何改进, 其敏化温度的存在仍然制约了奥氏体不锈钢的适用范围, 特别对于长期在500℃以上的环境下工作的高温高压汽轮机的汽封片来讲, 经过研究发现, 不存在敏化温度范围的马氏体不锈钢可能是更好的选择, 因此本研究借鉴国外在汽封片材料的研究和应用, 并取得某进口高温高压汽轮机汽封片材料样品进行了一系列的检查实验, 其化学成分如表2所示, 材料硬度如表3所示, 金相图[14]如图2所示。

(质量分数, 单位:%)

单位:HV0.1

通过试验结果分析发现, 某进口高温高压汽轮机汽封片使用的样品材料, 从化学成分上表明, 该材料牌号接近X20Cr Mo13 (德国牌号) ;从样品金相图上分析该材料组织结构为回火索氏体不锈钢, 该类不锈钢形成条件是淬火后回火500℃~650℃, 由已再结晶的铁素体和均匀分布的细粒状渗碳体所组成。F失去原M形态, 成为多边形颗粒状, 同时渗碳体聚集长大, 保持较高的强度和硬度, 同时具有更好的塑性和韧性;从样品材料硬度分析与国内常用的奥氏体不锈钢硬度HV≤210 (如表1所示) 相比, 该材料硬度HV≤276 (如表3所示) 较奥氏体不锈钢有显著的提高。同时由于回火索氏体不锈钢为马氏体不锈钢的一种, 根据前面研究可发现马氏体不锈钢最大的优势在于其不存在敏化温度, 可避免在高温服役时出现严重的晶间腐蚀, 在高温下有着良好的耐腐蚀性能, 而从实际应用效果来研究, 采样的某进口高温高压汽轮机在运行一个大修周期后汽封片仍无明显损伤, 明显能够适用于新型高温高压汽轮机汽封片的长期高温工作环境。

因此, 该试验分析结果和进口高温高压汽轮机汽封片实际应用结果表明, 不存在敏化温度的马氏体不锈钢确实更适合作为新型高温高压汽轮机的汽封片材料, 而马氏体中的回火索氏体并且化学成分接近X20Cr Mn13的不锈钢材料既能在高温下有良好的抗腐蚀性能, 且不存在敏化温度, 又有较高的强度和硬度, 并且已经应用于某些进口高温高压汽轮上长期正常工作, 所以X20Cr Mn13不锈材料或类似成分的马氏体不锈钢材料可优先选用作为新型高温高压汽轮机汽封片的材料。

4 结束语

综上所述, 本研究针对新型高温高压机组汽封片不断出现高温蠕变、腐蚀和损坏断裂的实际问题, 从金属材料学方面对现有的汽封材料进行分析研究与探讨论发现, 汽轮机厂家现在普遍选用汽封片材料奥氏体1Cr18Ni9Ti, 而该不锈钢的强度和耐腐蚀性能都不能满足新型高温高压汽轮机组的使用要求, 并且多次出现问题和事故, 已经面临淘汰。

在汽轮机汽封片选型应用方面, 虽然06Cr19Ni10不锈钢耐蚀性能优良, 但在敏化温度范围 (427℃~871℃) 服役时容易出现晶间腐蚀, 也不太适用于新型的高温高压汽轮机汽封片的选用;由于奥氏体中Ti元素的存在能有效缓解高温服役时的晶间贫铬现象, 使其在敏化温度服役时晶间腐蚀性能增强, 含有Ti元素的06Cr18Ni11Ti相对于1Cr18Ni9Ti和06Cr19Ni10比较适合作为高温高压汽轮机汽封片用材。同时, 通过研究和试验以及进口高温高压汽轮机应用效果表明, 在条件允许的情况下, 笔者认为选用回火索氏体不锈钢, 如X20Cr Mo13或类似成分的马氏体不锈钢, 作为长期服役于高温的汽封片可能是目前最优的选择。

本文引用格式:

赵小董, 周汉杰, 何成.新型高温高压汽轮机汽封片材料选用分析[J].机电工程, 2015, 32 (7) :942-945.

汽轮机汽封篇6

2 汽封调整前准备工作

汽封间隙调整工作首先要转变观念、提高认识、统一思想、高度重视汽封调整工作。检修策划要以达到设计性能为目标, 以调整到制造厂给定安装值为出发点, 实实在在做好提效治理的各项工作。

2.1 建立、明确组织机构职责

检修领导小组:确定揭缸提效的方案、预期的目标;组织、处理执行过程中出现的人身及设备的重大问题。

工作小组:全面组织汽封调整工作, 协调、解决各单位及检修承包单位在检修中发现、发生的各类问题, 确定各阶段的目标, 界定检修各阶段的工作范围, 规定各项工作要求。

2.2 编制汽封检修调整管理手册

2.2.1 检修中严格执行检修作业指导书, 在作业指导书中明确汽封间隙值的调整和验收方法, 严格执行工序质量控制卡, 做好检修期间通流部分调整的前期准备工作 (包括特殊项目的措施及方案, 并经主管领导批准) 。以保证机组的经济性和安全性。

2.2.2 对各部位的测量数据记录清楚、全面、准确, 对数据应有专业分析、具体处理方案等文字材料。

2.2.3 加强技术管理工作, 原始技术数据准确, 字迹工整、清晰, 利用现代管理手段进行检修台帐等管理工作。使检修台帐记录的文字、图表、格式全面、科学有序。

2.3 确定机组修前、修后热力试验方案

2.3.1 原则上按照《电站汽轮机热力性能验收试验规程》GB8117的要求, 完成检修前后的热力试验。

为了与设计值在同一平台上进行对比, 结合ASME PTC6标准应进行二类和一类修正。

2.3.2 试验前, 必须结合停机备用或检修校验如下测点, 以确保可靠:

凝结水流量、轴封蒸汽流量、各主汽温度与压力测点等;并积极联系电科院以确定满足热力试验的需要。

3 汽封间隙调整原则

造成机组性能差的原因较多, 主要由机组的设计、制造水平和安装质量等三方面的因素造成。机组设计及制造水平所带来的影响在目前情况下已无法改变, 而安装质量主要反映在机组的通流间隙上, 且通过检修的调整是可以改善的, 通过清扫通流、修复损坏汽封、调整汽封间隙和改造汽封型式等工作, 力求提高汽轮机通流效率, 降低机组热耗率。

3.1 汽封间隙调整前应具备的条件

3.1.1 原始汽封间隙测量完毕。

汽轮机揭缸后测量汽封的原始间隙数值, 将上下左右的间隙数值进行测量, 分别在全实缸和半实缸两个状态下测量。为汽封间隙的调整提供依据, 并有利于掌握汽封间隙大小对机组热耗的影响效果。尤其是新投产未经过揭缸检修的机组此项工作尤为重要。

3.1.2 轴系中心调整合格。

在汽封间隙调整前, 先要对轴系预找中心, 防止扣缸后中心调整过大影响汽封间隙。轴系预找中心的控制主要是考虑到汽轮机扣缸后轴系中心会发生一些细微变化, 变化数值每台机组各不相同, 哈汽600MW超临界机组联轴器端面张口变化超过0.01mm, 对于各轴瓦的调整量将成比增加, 调整幅度大, 因此, 尽量将张口值控制在0.02mm以内。汽缸扣缸后对中心进行复查, 尽量做到各瓦的调整量应少于0.10mm, 最大不超过0.15mm, 调整时尽量分散调整, 调整时尽量调整轴瓦, 调量尽量少, 确保汽封间隙不跑偏。

3.1.3 汽封间隙调整前, 转子、隔板和轴封套洼窝中调整完毕, 汽缸、隔板套等中分面间隙处理合格。

在汽轮机常规检修中隔板洼窝只进行监测, 一般不做调整, 但如果隔板洼窝偏差较大、汽缸跑偏、汽封间隙调整量过大、汽封更换改造时要进行隔板洼窝的测量调整工作, 一般要求上下左右偏差控制在0.10mm以内。

3.1.4

汽封槽道及汽封块、弹簧清扫干净, 保证汽封块在槽道内滑动自如, 损坏或检测不合格的弹簧更换。

3.1.5 汽封间隙调整前, 下列缺陷处理合格:

1) 当汽轮机通流部分有明显积盐积垢时, 采用喷砂、喷丸或高压水冲洗等工艺清理至合格。2) 当汽轮机通流部分有严重冲蚀、裂纹等缺陷时, 必须进行处理。静叶出汽边缺失要补焊后修磨光滑。3) 当汽缸结合面间隙、静叶环和静叶持环膨胀间隙等大于《电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇》 (DL5011) 的要求或厂家标准时, 应采用相应的措施进行处理。

3.2 汽封间隙调整的影响因素

3.2.1 上下缸温差及膨胀的影响。

因运行时存在上下缸温差, 下缸温度低于上缸温度, 沿转子轴向分布外侧间隙小, 里侧间隙大。汽封间隙上下侧由于受机组冷热态变化影响的因素较多, 上下侧的汽封间隙应稍大, 且下侧间隙应稍大于上侧汽封间隙。

3.2.2 汽封垂弧的影响。

汽缸的安装和调整是在半缸状态下进行, 而合缸状态更接近运行状态, 因此, 必须测出这两种状态下各对应点的数值。通过对半实缸、全实缸两种状态的测量数据比较, 得出汽封间隙修正值。汽封间隙的安装值+修正值, 就是安装时要求的汽封间隙值。

3.2.3 转子旋转方向的影响。

旋转后转子偏向一侧, 因此, 顺时针转向的机组左侧的间隙应大些, 逆时针旋转的机组右侧的间隙应较左侧大0.05mm左右。

3.2.4 油膜的影响。

转子正常运行中轴瓦与转子之间会形成一定厚度的油膜, 使转子运行中心的位置发生变化。

3.2.5 猫爪膨胀的影响。

高中压缸下猫爪支撑的机组, 在汽缸受热时猫爪会膨胀上抬, 造成汽缸下半整体上抬, 进而影响到汽封间隙。影响量如下 (单位mm) :

调端外汽封:低0.05 (偏离转子值) 、调端内汽封:低0.10、高中压进汽平衡环:低0.25、高压排汽平衡环:低0.05、喷嘴室:低0.40、高压隔板套:低0.35、电端外汽封:低0.05、电端内汽封:低0.10、中压#1隔板套:低0.15、中压#2隔板套:0.10、前轴承箱挡油环:高0.20、低压#2内缸:低0.13、外汽封:高0.10、挡油环 (间隙0.5) :高0.38。

3.2.6

转子静挠度的存在, 使得静挠度最大的汽封下部间隙最大。

3.2.7

汽封型式的影响。

3.2.8

缸体变形对汽封间隙的影响。

4 总结

汽封间隙是影响汽轮机热效率和经济性的主要因素, 其调整方法及步骤尤为关键, 通过调整前准备、调整过程管控, 消除调整过程中的影响因素, 保证汽封间隙值最优值, 促使机组热效率达到设计值。

参考文献

[1]靳智平.电厂汽轮机原理及系统[M].北京:中国电力出版社, 2006.

[2]郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书[M].北京:中国电力出版社2003, 114-119.

汽轮机汽封篇7

汽封间隙调整工作是汽轮机检修中的一项非常重要而细致的工作, 是影响汽轮机热效率的重要因素, 也是消耗工时和人力、影响检修进度的关键工序。以往检修中, 注重机组启动和运行安全性, 忽略了机组经济性, 汽封间隙的调整一般按设计值的中上限甚至超出设计值上限进行调整, 极大降低了机组的效率。随着节能减排管理的日益深入, 为有效保证机组安全经济性, 深入挖掘节能潜力, 汽封间隙调整工作引起了高度重视。据有关资料介绍, 高压缸前汽封间隙每增加0.10mm, 轴封漏汽量就会增加1~1.5t/h, 高压隔板汽封每增加0.10mm, 级效率将降低0.4~0.6%。对机组运行热耗高于设计值的机组更应高度重视汽封间隙调整工作。通过试验确定检修前、后高中压缸平衡持环汽封的漏汽量、轴封流量等数据, 以指导检修及检验效果。

2汽封调整前准备工作

2.1建立、明确组织机构职责。

检修领导小组:确定揭缸提效的方案、预期的目标;组织、处理执行过程中出现的人身及设备的重大问题。

2.2编制汽封检修调整管理手册

2.2.1检修中严格执行检修作业指导书, 在作业指导书中明确汽封间隙值的调整和验收方法, 严格执行工序质量控制卡, 做好A修期间通流部分调整的前期准备工作 (包括特殊项目的措施及方案, 并经主管领导批准) 。以保证机组的经济性和安全性。2.2.2对各部位的测量数据记录清楚、全面、准确, 对数据应有专业分析、具体处理方案等文字材料。2.2.3加强技术管理工作, 原始技术数据准确, 字迹工整、清晰, 利用现代管理手段进行检修台帐等管理工作。使检修台帐记录的文字、图表、格式全面、科学有序。

2.3确定机组修前、修后热力试验方案

2.3.1原则上按照《电站汽轮机热力性能验收试验规程》GB8117的要求, 完成检修前后的热力试验。为了与设计值在同一平台上进行对比, 结合ASME PTC6标准应进行二类和一类修正。2.3.2试验前, 必须结合停机备用或检修校验如下测点, 以确保可靠:凝结水流量、轴封蒸汽流量、各主汽温度与压力测点等;并积极联系电科院以确定满足热力试验的需要。2.3.3通过试验确定检修前、后高中压缸平衡持环汽封的漏汽量、轴封流量等数据, 以指导检修及检验效果。

3汽封间隙调整原则

3.1汽封间隙调整前应具备的条件

3.1.1原始汽封间隙测量完毕。汽轮机揭缸后测量汽封的原始间隙数值, 将上下左右的间隙数值进行测量, 分别在全实缸和半实缸两个状态下测量。为汽封间隙的调整提供依据, 并有利于掌握汽封间隙大小对机组热耗的影响效果。尤其是新投产未经过揭缸检修的机组此项工作尤为重要。3.1.2轴系中心调整合格。在汽封间隙调整前, 先要对轴系预找中心, 防止扣缸后中心调整过大影响汽封间隙。轴系预找中心的控制主要是考虑到汽轮机扣缸后轴系中心会发生一些细微变化, 变化数值每台机组各不相同, 哈汽600MW超临界机组联轴器端面张口变化超过0.01mm, 对于各轴瓦的调整量将成比增加, 调整幅度大, 因此, 尽量将张口值控制在0.02mm以内。汽缸扣缸后对中心进行复查, 尽量做到各瓦的调整量应少于0.10mm, 最大不超过0.15mm, 调整时尽量分散调整, 调整时尽量调整轴瓦, 调量尽量少, 确保汽封间隙不跑偏。3.1.3汽封间隙调整前, 转子、隔板和轴封套洼窝中调整完毕, 汽缸、隔板套等中分面间隙处理合格。在汽轮机常规检修中隔板洼窝只进行监测, 一般不做调整, 但如果隔板洼窝偏差较大、汽缸跑偏、汽封间隙调整量过大、汽封更换改造时要进行隔板洼窝的测量调整工作, 一般要求上下左右偏差控制在0.10mm以内。3.1.4汽封槽道及汽封块、弹簧清扫干净, 保证汽封块在槽道内滑动自如, 损坏或检测不合格的弹簧更换。3.1.5汽封间隙调整前, 下列缺陷处理合格:a.当汽轮机通流部分有明显积盐积垢时, 采用喷砂、喷丸或高压水冲洗等工艺清理至合格。b.当汽轮机通流部分有严重冲蚀、裂纹等缺陷时, 必须进行处理。静叶出汽边缺失要补焊后修磨光滑。c.当汽缸结合面间隙、静叶环和静叶持环膨胀间隙等大于《电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇》 (DL5011) 的要求或厂家标准时, 应采用相应的措施进行处理。

3.2汽封间隙调整的影响因素

3.2.1上下缸温差及膨胀的影响。因运行时存在上下缸温差, 下缸温度低于上缸温度, 沿转子轴向分布外侧间隙小, 里侧间隙大。汽封间隙上下侧由于受机组冷热态变化影响的因素较多, 上下侧的汽封间隙应稍大, 且下侧间隙应稍大于上侧汽封间隙。3.2.2汽封垂弧的影响。汽缸的安装和调整是在半缸状态下进行, 而合缸状态更接近运行状态, 因此, 必须测出这两种状态下各对应点的数值。通过对半实缸、全实缸两种状态的测量数据比较, 得出汽封间隙修正值。汽封间隙的安装值+修正值, 就是安装时要求的汽封间隙值。3.2.3转子旋转方向的影响。旋转后转子偏向一侧, 因此, 顺时针转向的机组左侧的间隙应大些, 逆时针旋转的机组右侧的间隙应较左侧大0.05mm左右。3.2.4油膜的影响。转子正常运行中轴瓦与转子之间会形成一定厚度的油膜, 使转子运行中心的位置发生变化。3.2.5猫爪膨胀的影响。高中压缸下猫爪支撑的机组, 在汽缸受热时猫爪会膨胀上抬, 造成汽缸下半整体上抬, 进而影响到汽封间隙。3.2.6转子静挠度的存在, 使得静挠度最大的汽封下部间隙最大。

4结论

参考文献

[1]靳智平.电厂汽轮机原理及系统[M].北京:中国电力出版社, 2006

[2]郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书[M].北京:中国电力出版社, 2003, 114-119.

汽轮机汽封篇8

某电厂#1机组为东方汽轮机厂制造, 型号为NZK600-16.67/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。汽轮机总级数为38级, 高压转子9级 (其中一级为速度级) , 中压转子9级, 低压转子2×2×6级。汽轮机采用高中压合缸结构, 两低压缸均为对称分流布置。

汽轮机缸效率是汽轮机本体最重要的性能指标, 其高低直接决定汽轮机的热耗率和机组的循环效率, 进而影响到整台机组的发、供电煤耗。由下表可知, 由于低压缸所占做功份额较大, 因此其变化对机组的经济性影响最大。

在设计工况下 (THA) 高压缸设计效率为87.3%, 中压缸设计效率为92.5%, 低压缸设计效率为93.8%, 热耗率THA工况保证值8166KJ/KW.H。根据#1汽轮机性能考核试验结果表明:汽轮机在THA工况下修正后热耗率为8517k J/ (k W.h) , 比THA工况保证值8166k J/ (k W.h) 高351k J/ (k W.h) , 高出保证值约4.3%, 汽轮机在高加解列工况试验电功率为574.536MW, 试验主蒸汽流量为1696.983t/h, 机组试验状态下热耗率为9253 k J/ (k W.h) , 高压缸效率为81.36%, 试验中压缸效率为88.85%, 低压缸效率 (UEEP) 85.88%。汽轮机在阀全开 (4VWO) 工况下修正后的平均热耗率为8516k J/ (k W.h) , 修正后电功率为602.051MW, 修正后主汽流量为2020.209t/h。。由此表明, 汽轮机的热耗均未达到制造厂的保证值, 其主要原因为该机组高、中、低压缸效率均低于设计值。, 由于汽轮机低压缸所占做功份额较大, 而低压缸效率偏离设计值较远, 故低压缸效率低是影响机组经济性的主要矛盾。

2 对存在问题的分析

该电厂#1机组低压缸采用的是传统的迷宫密封。传统的迷宫密封是一种非接触式密封, 依靠汽封齿的逐级节流来抑制泄漏。机组正常运行情况下, 汽封齿与转子之间的间隙是不可调的, 只有当高速旋转的转子与汽封齿发生碰磨后汽封块会被动退让, 由于密封齿一般都是高硬度合金材料, 在碰磨过程中不但会使汽封齿和转子受到损伤, 而且会使汽封径向间隙增大。在实际安装、检修工作中, 为减小转子与汽封发生径向碰磨的机会, 这个间隙又放大约0.2mm左右, 这无疑使机组在正常运行中蒸汽漏流量增加, 减少了作功, 降低了机组的热效率。据相关统计资料显示, 汽轮机间隙每增加0.0254mm, 平均功率损失约4~5k W。因此, 传统的迷宫密封形式从结构上分析对提高汽轮机的效率是极其有限的。经过反复论证和调研, 决定与江苏透平公司合作, 对低压缸通流部分进行改造, 将低压隔板汽封改为刷式汽封, 同时对低压缸两侧轴封也进行接触式汽封改造。

3 刷式汽封的原理和特点

3.1 结构形式

刷式密封主要由前挡板、后挡板和夹装于两者之间密集排列的刷毛束组成 (如图) 。后挡板除起到支持刷毛、承受压力差的作用外, 还能起到一定的密封作用。刷毛由具有良好弹性和一定刚度的金属丝制成, 能够保证退让灵活, 恢复迅速。刷毛相对轴的旋转方向按一定倾斜角度规则排列 (30°-60°) , 这样不但能够减少刷毛的磨损, 而且在转子瞬间大幅径向位移后能迅速弹回, 保持密封间隙不变。刷式汽封的这种结构特点可以保证它不会像迷宫汽封一样, 在发生碰磨的时候出现不可恢复的磨损和变形, 造成永久性的间隙增大。

3.2 密封机理

由于刷毛束由无数刷毛排列而成, 刷毛之间的空隙也是不均匀的, 不均匀性使得均匀的来流进入刷毛束中后变得不均匀, 所以汽流在刷毛束中的流动是不规则的, 正由于刷毛束破坏了汽流流动的均匀性, 保证了流动的不均匀性, 才使流体产生了自密封效应, 从而减少密封的泄漏, 达到良好的密封效果。

4 改造方案

通过汽封改造的前期调研, 拟选定:按照如下方案进行改造;

汽封改造技术要求:

1) 汽封弧块端圆周总膨胀间隙0.3~1mm。

2) 更换的叶顶阻汽片径向间隙调整为对应设计标准下限, 公差按照下限-0.10~0.20mm执行。

3) 刷式汽封改造前后汽封径向、轴向间隙的要求如下, 低压A/B缸隔板汽封、轴封周向膨胀间隙为0.20~0.45mm;

4) 刷毛相对硬尺高度高出0.2-0.3mm。

5 改造后整体效果分析

项目改造后, 开机后对该汽轮机做了性能试验, 试验表明, 低压缸效率为91.03%, 较B修前的88.02%高出3个百分点, 使得汽轮机热耗率降低约119k J/ (k W.h) , 机组经济性提高约1.45%。

6 结论