李小龍

0 引言

為響應(yīng)國(guó)家、省市政府關(guān)于節(jié)能減排的號(hào)召，同時(shí)又保證自身工作計(jì)劃的完成，甘肅大唐西固熱電有限責(zé)任公司以節(jié)能降耗和創(chuàng)高效為目的，在節(jié)能減排小組的多次工作會(huì)議下做出了對(duì)10號(hào)機(jī)組進(jìn)行汽封改造的決策。通過(guò)對(duì)10號(hào)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的反復(fù)調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，利用綜合因素分析法找到了機(jī)組能耗損失的主要原因。最后確定將梳齒式汽封改造成布萊登式汽封，以完善汽輪機(jī)的密封性，減少汽輪機(jī)內(nèi)外的漏汽損失，提高10號(hào)機(jī)運(yùn)行的可靠性和工效。

1 汽輪機(jī)汽封改造的重要性

對(duì)傳統(tǒng)汽輪機(jī)進(jìn)行改造符合節(jié)能減排的要求。對(duì)原有的傳統(tǒng)汽輪機(jī)進(jìn)行改造，不僅省去了重新采購(gòu)需要花費(fèi)的時(shí)間和精力，其改造本身也是節(jié)能的一種表現(xiàn)。傳統(tǒng)汽封由于平板彈簧片的結(jié)構(gòu)無(wú)法避免在使用過(guò)程中發(fā)生摩擦和破損，造成汽封間隙變大，導(dǎo)致漏汽現(xiàn)象，從而增加了熱能的損耗。尤其是在汽輪機(jī)啟停階段、臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子振幅過(guò)大與汽封齒發(fā)生的局部摩擦?xí)箼z修好的汽封間隙再度變形，影響檢修效果，降低汽輪機(jī)的使用效率。針對(duì)這種情況，我司決定對(duì)汽輪機(jī)汽封進(jìn)行改造，以減少間隙變形，提高密封度，減少漏氣量，從而提高熱能使用率。這樣能有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排的目的，為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

2 汽輪機(jī)目前運(yùn)行中的局限

2.1 甘肅大唐西固熱電有限責(zé)任公司現(xiàn)有10號(hào)機(jī)組的現(xiàn)狀

10號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)是俄羅斯EME公司提供、烏拉爾汽輪機(jī)制造廠制造、型號(hào)∏T-140/165-130/15-2、雙缸單軸沖動(dòng)式兩級(jí)調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)，額定出力為165 MW。2008年大修時(shí)，在高中壓缸局部更換了28道蜂窩式汽封，更換后初期，熱耗值較低，但隨著機(jī)組的運(yùn)行，熱耗值逐漸升高，不僅嚴(yán)重影響機(jī)組煤耗，也不符合我司節(jié)能降耗的要求。

2.2 10號(hào)機(jī)組的運(yùn)行局限性分析

根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況和汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)看，10號(hào)機(jī)組存在高中壓汽封、阻汽片磨損較嚴(yán)重的問(wèn)題。汽封間隙變大和變形致使漏汽量增大的現(xiàn)象，已嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。經(jīng)大唐西固熱電有限責(zé)任公司對(duì)10號(hào)汽輪機(jī)進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)校核，發(fā)現(xiàn)10號(hào)機(jī)組存在熱耗高于設(shè)計(jì)值、高中壓缸熱效低于設(shè)計(jì)值、高中壓缸軸封漏汽量高于設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象。這與我司節(jié)能減排的工作預(yù)期不相符。減排組于2012年8月將10號(hào)汽輪機(jī)的高中壓間過(guò)橋汽封、高中壓缸軸端汽封部分改造為布萊登式汽封。

3 10號(hào)汽輪機(jī)改造為布萊登汽封的實(shí)際應(yīng)用

3.1 布萊登汽封的概況

布萊登汽封又稱自調(diào)整汽封，是美國(guó)汽封技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新型產(chǎn)物。這種汽封的誕生使得汽封間隙縮小至0.35～0.45 mm，運(yùn)行中又可以規(guī)避由于轉(zhuǎn)子過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)過(guò)大引起的與汽封擦碰的機(jī)會(huì)。

3.2 布萊登汽封的結(jié)構(gòu)及適用范圍

布萊登汽封的結(jié)構(gòu)形式是將螺旋彈簧固定在相鄰2個(gè)汽封塊的垂直端面，同時(shí)在汽封塊上設(shè)計(jì)出蒸汽槽，以方便蒸汽由汽封塊背部通入，布萊登汽封齒仍延用傳統(tǒng)梳齒式。布萊登汽封需要汽封塊背部的壓差足夠大，因此其僅在高、中壓缸過(guò)橋汽封和軸封處使用，而低壓缸則無(wú)法使用。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)效率低的成因進(jìn)行分析，結(jié)合對(duì)國(guó)內(nèi)行業(yè)間同類(lèi)型機(jī)組改造方案的調(diào)研，并經(jīng)大唐西固熱電節(jié)能減排小組商討，決定在大修時(shí)間對(duì)10號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)采取部分汽封改造。改造工作于2012年8月機(jī)組大修期間進(jìn)行，將10號(hào)機(jī)組的高、中壓缸部分汽封更換23圈布萊登汽封：高壓后軸封第1～9級(jí)，共計(jì)8圈；高、中壓間過(guò)橋汽封第1～10級(jí)，共計(jì)10圈；中壓后軸封第1～5級(jí)，共計(jì)5圈。

3.3 布萊登汽封的密封原理

布萊登汽封取消了10號(hào)機(jī)組汽封背部板彈簧，在汽封弧塊端面加裝了4支螺旋彈簧，汽封弧塊在彈簧應(yīng)力作用下使汽封弧塊遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，隨著進(jìn)汽量的增加，汽封弧塊開(kāi)始閉合，并最終達(dá)到與轉(zhuǎn)子保持最小間隙值運(yùn)行狀態(tài)，也就是說(shuō)布萊登汽封在小蒸汽流量下是張開(kāi)的，在一定的設(shè)計(jì)蒸汽流量下是閉合的。汽封磨損或最大磨損是產(chǎn)生在機(jī)組啟停尤其是熱態(tài)啟動(dòng)過(guò)臨界時(shí)，此時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)擺幅最大，而且是在小蒸汽流量下，按布萊登汽封技術(shù)設(shè)計(jì)性能，此時(shí)布萊登汽封是處于張開(kāi)狀態(tài)，最大張開(kāi)間隙一般在2～3 mm，從而能夠有效避免與轉(zhuǎn)子碰摩而造成汽封磨損；隨著機(jī)組負(fù)荷增加，主蒸汽流量增大，按布萊登汽封技術(shù)設(shè)計(jì)性能要求當(dāng)主蒸汽流量達(dá)到3%左右時(shí)，布萊登汽封開(kāi)始逐級(jí)關(guān)閉，隨著流量的增加最終使全部布萊登汽封處于工作狀態(tài)，并保持最小間隙運(yùn)行。

3.4 布萊登汽封的安裝流程

在安裝過(guò)程中，首先在汽封弧塊背部安裝調(diào)整用的彈簧片，并且按技術(shù)指標(biāo)精確測(cè)量汽封洼窩中心差值和調(diào)整汽封間隙。同時(shí)要嚴(yán)把彈簧質(zhì)量關(guān)，重視對(duì)汽封槽道和汽封弧塊的清潔處理，最后回裝時(shí)取出彈簧片并按照彈簧標(biāo)號(hào)精確安裝汽封不同部位所需的彈簧。在對(duì)10號(hào)機(jī)組進(jìn)行改造過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)充分考慮布萊登汽封存在的冷態(tài)啟動(dòng)差脹大、運(yùn)行中關(guān)不住、運(yùn)行中汽封閉合后啟停機(jī)時(shí)打不開(kāi)等不利因素。根據(jù)本機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況和特點(diǎn)對(duì)布萊登汽封進(jìn)行合理改造，以保證改造后機(jī)組的可靠運(yùn)行。

3.5 布萊登汽封改造后的效能

為了提高布萊登汽封的使用效果，此次大修還對(duì)高中低壓葉頂阻汽片（共68圈）重新進(jìn)行了鑲嵌，并對(duì)全部汽封做了調(diào)整，更換了主機(jī)3瓦油擋、貓爪冷卻水門(mén)以及主蒸汽自密封墊，同時(shí)用南北側(cè)法加閥門(mén)研磨，對(duì)高加出口聯(lián)程閥改造、凝結(jié)器清掃、系統(tǒng)疏放水閥門(mén)更換及優(yōu)化等，使得布萊登汽封的運(yùn)行環(huán)境更加系統(tǒng)化，提高了10號(hào)機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。具體表現(xiàn)在：（1）運(yùn)行更加安全。改造為布萊登汽封后機(jī)組啟停機(jī)過(guò)程中，汽封張開(kāi)間隙在2～3 mm，能夠主動(dòng)保護(hù)不與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生碰磨。臨轉(zhuǎn)區(qū)和其他階振動(dòng)的測(cè)得值均在合格、良和優(yōu)范圍內(nèi)。雖然因汽封間隙過(guò)小曾出現(xiàn)高頻振動(dòng)現(xiàn)象，但由于布萊登汽封無(wú)背弧彈簧的特點(diǎn)，反而表現(xiàn)出較好的退讓性，通過(guò)調(diào)整控制閥門(mén)及進(jìn)汽參數(shù)，合理實(shí)行帶負(fù)暖機(jī)，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后振動(dòng)恢復(fù)優(yōu)良值。改造后的機(jī)組還能夠有效避免事故進(jìn)一步惡化。（2）節(jié)能效果好。改造后的布萊登汽封，減少了軸端漏汽，增加了機(jī)組出力；減少了級(jí)間漏汽，提高了級(jí)效率和整機(jī)效率；減少了級(jí)間漏汽對(duì)主蒸汽流暢的擾動(dòng)，提高了級(jí)效率和整機(jī)效率。針對(duì)布萊登汽封的節(jié)能效果，筆者做了改造前后的對(duì)比：試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與大修前115 MW同工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，高壓缸平均汽缸效率80.022%，較大修前提高了2.365%，低壓缸效率較大修前提高了2.624%；純凝熱耗率由大修前的10 067.004 kJ/kW·h降至9 534.582 kJ/kW·h；修后與設(shè)計(jì)熱耗差為97.58 kJ/kW·h。按現(xiàn)在市場(chǎng)價(jià)計(jì)算可知，改造后從煤耗角度10號(hào)機(jī)組為我司節(jié)省了部分生產(chǎn)成本，而此次大修總投資數(shù)月即可收回。

4 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)汽封改造工作是一項(xiàng)既能提高現(xiàn)有機(jī)組工作效率又可以節(jié)能創(chuàng)收的工作，特別是對(duì)運(yùn)行多年后的機(jī)組進(jìn)行檢修，在考慮影響因素時(shí)更需要謹(jǐn)慎和全面。機(jī)組類(lèi)型不同，其改造方法亦有差別。本文采用的布萊登汽封改造方法在多個(gè)電廠大修中均進(jìn)行了試用，具有一定的普遍性。大修后經(jīng)過(guò)熱力試驗(yàn)測(cè)定，汽輪機(jī)熱效率提高效果十分明顯。這證明了布萊登汽封改造具有可行性，對(duì)10號(hào)機(jī)組未來(lái)檢修和其他同類(lèi)機(jī)組的節(jié)能改造管理具有重要意義。

［1］汪玉林.汽輪機(jī)設(shè)備檢修實(shí)用技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012

［2］賈永生，孫慶生.淺析裕東電廠300 MW汽輪機(jī)布萊登汽封的節(jié)能技術(shù)改造［J］.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2009（11）

［3］李景和.布萊登汽封技術(shù)在電廠汽輪機(jī)汽封改造中的應(yīng)用［J］.電力安全技術(shù)，2010（9）