徐馳

摘要：本文主要介紹了刷式蜂窩式復(fù)合汽封結(jié)構(gòu)和性能特性以及儀征化纖公司熱電中心#4汽輪機機組的刷式蜂窩式復(fù)合汽封的改造效果。

關(guān)鍵詞：汽輪機；刷式汽封；蜂窩式汽封；汽封改造

概況

儀征化纖公司熱電中心#4機組為上海汽輪機廠生產(chǎn)的50MW抽凝式汽輪機組（后擴容改為60MW），1988年1月投產(chǎn)，型號為CC60-8.83/4.12/1.47。原先所安裝的汽封大多為梳齒式迷宮密封，設(shè)計落后，各級密封效果不佳。

1.解決方法

針對上述情況，熱電中心通過各型號汽封特性（表1）對比分析，同時考慮到改造成本問題，在2014年#4汽輪機組大修期間，將這機組的梳齒型汽封改造為刷式蜂窩式復(fù)合汽封。

1.1 刷式汽封結(jié)構(gòu)和功能

刷式汽封由（上游環(huán)）前面板、（下游環(huán)）后面板和夾裝于兩者之間的高度密集的高溫合金細(xì)金屬絲組成的刷子。

其主要部位刷毛是一束捆扎在一起的高密集度、按一定方向排列、彈性、圓截面的細(xì)金屬絲，在下游環(huán)靠近刷毛束自由端的較大區(qū)域里，下游環(huán)和刷毛束之間留有一定的間隙，以減少壓差對刷毛束剛性的增強作用。刷式汽封的刷絲直徑一般為0.05～0.07mm，以刷子厚度為1mm計，則全厚度中有16排金屬絲，沿圓周方向，每厘米長得汽封刷子中有細(xì)金屬絲2400根以上，并且細(xì)金屬絲之間緊密相壓，刷絲間空隙是不均勻的，使得均勻的來流的蒸汽進入刷絲束中就變得不均勻，并且從密集的刷絲束區(qū)域想疏松的刷絲束區(qū)域偏流，并產(chǎn)生隨機的二次流和旋窩流。當(dāng)射流遇到前面緊密的刷絲束時，就會改變運動方向而變成和主流方向垂直的橫向流。正由于刷絲束破壞流動而確保流動的不均勻性，使流體產(chǎn)生了自密封效應(yīng)，橫向流動代替向前流動顯然是對流體自密封的重要貢獻，能使橫流過刷子的總壓降增大從而減少密封的泄漏。

1.2 蜂窩式汽封

蜂窩式汽封主要由彈簧、蜂窩帶和汽封體組成，密封的物理機理為旋渦耗散能量型，沿軸向進入密封腔室的蒸汽立即充滿蜂窩孔，能量被蜂窩芯格吸收，但蜂窩孔內(nèi)不能儲存，對漏來的蒸汽產(chǎn)生迎頭阻礙作用，在蜂窩孔端部與軸頸表面的縫隙間由軸高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一層汽膜直接組織汽流的軸向流動。蜂窩帶材質(zhì)為鎳基固溶強化高溫合金，與轉(zhuǎn)子碰磨時不傷軸，自身磨損快。

2.實際改造過程及應(yīng)用情況

2.1#4汽輪機組具體改造部位如下：

改造分為3個區(qū)域，共14道，全采用刷式汽封+窩蜂式汽封組合。具體分布如下：

前汽封6圈：分別為第1、2、3、9、11、13圈；

高壓隔板汽封4圈：分別為第1、2、3、4圈；

后汽封4圈：分別為第1、2、3、4圈

改造汽封總數(shù)：刷式（復(fù)合）汽封14圈

2.2 汽封改造安裝分為測量、安裝、驗收三個部分。

在揭缸后對改造部分汽封套內(nèi)部、轉(zhuǎn)子外部、梳齒汽封截面、梳齒汽封裝配到汽封套后與轉(zhuǎn)子的相對位置等實際尺寸的測量。梳齒汽封尺寸測量工作由三個過程組成：設(shè)備揭缸后轉(zhuǎn)子起吊前的測量、轉(zhuǎn)子起吊后的測量、汽封套起吊后的測量。刷式密封安裝過程主要有試裝、初裝、壓間隙、再裝、再壓、做膨脹、鉚緊等程序。

刷式密封的調(diào)試主要有徑向密封間隙、軸向密封間隙、膨脹間隙三項間隙調(diào)整工作，調(diào)整時要嚴(yán)格按照安裝操作規(guī)程進行，不得丟項或錯序調(diào)試。

2.3 在機組刷式蜂窩汽封調(diào)整過程中，我們還總結(jié)發(fā)現(xiàn)下列影響因素：

（1）#4機汽缸變形、跑偏造成隔板汽封與軸封間隙大小不一的情況，因此在汽封調(diào)整過程中，要對間隙較大的一側(cè)多增加墊片，對間隙較小的一側(cè)進行打磨，盡量保證汽封圈中心與轉(zhuǎn)子中心能夠一致。

（2）轉(zhuǎn)子運行中在工作溫度下靜繞度增加，使下部汽封間隙減小。在調(diào)整下部汽封間隙時留出一定余量，保證汽封刷與轉(zhuǎn)子不碰磨。

（3）部分汽封間退讓間隙過小可采取現(xiàn)場實測然后打磨汽封塊的方式解決。

2.4 汽封調(diào)整分為：徑向間隙調(diào)整，軸向間隙調(diào)整。#4機組的汽封主要進行徑向間隙調(diào)整。密封齒與軸配合的理論間隙取（0.2-0.6）d/1000mm，汽輪機一般取0.25-0.65mm。本次改造中，軸封梳齒汽封標(biāo)準(zhǔn)間隙為0.40-0.60mm，隔板汽封標(biāo)準(zhǔn)為0.40-0.70mm，考慮到轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)間隙應(yīng)大于右側(cè)間隙，刷式汽封的徑向間隙取0.15mm。

3.改造效果

此次汽輪機汽封改造完成后#4機組順利投入運行至今各項工藝參數(shù)正常，狀態(tài)平穩(wěn)，各項工藝參數(shù)正常。根據(jù)測算，剔除其他因素影響進行修正后實際汽耗率下降1.482%，每年節(jié)約標(biāo)煤約900噸，達到明顯的節(jié)能減排的效果。通過#4汽輪機組的汽封改造，消除了軸封外漏蒸汽引起的潤滑油質(zhì)乳化、后軸封漏空氣造成掉真空、轉(zhuǎn)子收縮負(fù)差脹、汽封與軸碰磨而引起的轉(zhuǎn)子運行中振動、變形破壞汽封體系等安全隱患，保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)，同時取得了良好的經(jīng)濟效益。