王俊　馬杰

摘要：目前，國產(chǎn)超臨界600MW級燃煤型火力發(fā)電機(jī)組在實際投運(yùn)中還存在很多問題，汽輪機(jī)熱耗量偏大就是其中重要的一項。文章對我國國產(chǎn)超臨界600MW機(jī)組的使用情況進(jìn)行了概述，通過布萊登汽封技術(shù)、DAS汽封技術(shù)以及通流精細(xì)調(diào)整方案，結(jié)合實例對改良結(jié)果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：超臨界600MW機(jī)組；汽輪機(jī)；汽封改造；通流調(diào)整；火力發(fā)電 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK263 文章編號：1009-2374（2015）36-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.012

由我國自主設(shè)計并生產(chǎn)的國產(chǎn)超臨界600MW級燃煤型火力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)今已成長為國家建設(shè)中火力發(fā)電項目工程的主要采用發(fā)電設(shè)備機(jī)型。超臨界600MW級燃煤型火力發(fā)電機(jī)組對于推動國家電網(wǎng)火電事業(yè)發(fā)展、完善火電事業(yè)中火電機(jī)組設(shè)備結(jié)構(gòu)改良、提高火電機(jī)組設(shè)備總體技術(shù)水平、節(jié)約能源降低損耗以及減少排放等多方面工作都起到了巨大的促進(jìn)作用。

1 我國國產(chǎn)超臨界600MW機(jī)組發(fā)展概況

1.1 新增機(jī)組數(shù)量增多

迄今為止我國投入使用的國產(chǎn)超臨界600MW級燃煤型火力發(fā)電機(jī)組已超過100余套，仍有近百套600MW等級超超臨界機(jī)組正在建設(shè)中或計劃建設(shè)。

1.2 運(yùn)行可靠性較為穩(wěn)定

根據(jù)我國電力相關(guān)可靠性指標(biāo)調(diào)查報告表明，我國國產(chǎn)超臨界600MW級燃煤型火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行可靠性指標(biāo)與國產(chǎn)引進(jìn)型亞臨界600MW機(jī)組基本相當(dāng)；而國產(chǎn)超臨界600MW級燃煤型火力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)參數(shù)要高于亞臨界機(jī)組。

1.3 仍存在熱耗較大問題有待解決

我國國內(nèi)生產(chǎn)的大多數(shù)超臨界600MW機(jī)組汽輪機(jī)目前仍存在熱損耗率過大、缸效率過小的現(xiàn)象。多數(shù)汽輪機(jī)熱損耗均高于制造廠商所標(biāo)明性能保證值，原因有以下可能：制造廠商在進(jìn)行投標(biāo)活動階段對于機(jī)組工作提供保證值過小；為了新機(jī)組的順利首次啟動，在其基建安裝程序中汽輪機(jī)通流間隙設(shè)置過大；制造廠商使用了老式鐵素體汽封方法。

2 汽輪機(jī)DAS汽封改造以及通流間隙精確化調(diào)整

2.1 布萊登汽封的結(jié)構(gòu)以及工作原理

布萊登汽封弧段與以往使用汽封弧段整體設(shè)計大致相同，不同的是布萊登汽封結(jié)構(gòu)在進(jìn)汽面多出一道引汽槽設(shè)置，其設(shè)計原理是將汽封弧段中汽封體溝槽內(nèi)壓力進(jìn)行有效控制，使其數(shù)值與進(jìn)汽側(cè)壓力值等同。布萊登汽封需要汽封弧段相關(guān)端面上進(jìn)行鉆孔作業(yè)并在其中安裝螺旋圓柱型彈簧，在其上下兩端汽封環(huán)的中部共有4只螺旋圓柱型彈簧。彈簧產(chǎn)生一定推力將汽封弧段相關(guān)汽封齒推開，使其在沒有受到蒸汽反向壓力時始終處于開啟狀態(tài)，汽封齒距離軸約3mm。布萊登可調(diào)式汽封結(jié)構(gòu)與以往使用的傳統(tǒng)汽封結(jié)構(gòu)主要區(qū)別就是采取螺旋圓柱型彈簧進(jìn)行汽封的手段，替代以往平板彈簧片的作用。當(dāng)汽輪機(jī)不處于運(yùn)行狀態(tài)時，我國以往使用的汽封環(huán)也處于閉合狀態(tài)，而布萊登式汽封在此時則是開啟狀態(tài)。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時，蒸汽量增加，汽封弧段背面所受蒸汽壓力會逐步提升并超過正面所受的蒸汽壓力，蒸汽流量繼續(xù)提升產(chǎn)生內(nèi)外壓差，當(dāng)壓差數(shù)值大于螺旋彈簧推力數(shù)值時，彈簧受力收縮汽封環(huán)閉合，因而使汽封齒與軸間距降低，達(dá)到改造預(yù)案中設(shè)計要求。當(dāng)汽輪機(jī)停止運(yùn)行時，進(jìn)汽量急速降低，當(dāng)蒸汽流量值降低到運(yùn)行流量值的3%時，螺旋彈簧的伸展力超過內(nèi)外壓差、摩擦力、弧段重力等數(shù)值總和，汽封環(huán)張開。通過進(jìn)行精密計算將各級別位置汽封所使用螺旋彈簧進(jìn)行設(shè)計和特制，能達(dá)到各級汽封在設(shè)計需要的不同的蒸汽流量時分別關(guān)閉，確保整個關(guān)閉過程安全有序進(jìn)行。

2.2 DAS汽封技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行原理

DAS汽封技術(shù)是在原有鐵素體汽封技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改良的新型汽封技術(shù)。老式鐵素體汽封結(jié)構(gòu)的汽封齒因為其硬度相對不足且在高溫情況下無法淬硬，因而對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子相對磨損較小，其使用率比較高。正由于其硬度低的特點(diǎn)也導(dǎo)致其在機(jī)組日常運(yùn)行過程中易受轉(zhuǎn)子影響產(chǎn)生較大磨損使汽輪機(jī)汽封間隙擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)密封效果不良能量耗損增加；軸承箱發(fā)生進(jìn)汽情況，使油被水汽污染；低壓缸密封效果不好，產(chǎn)生空氣內(nèi)漏現(xiàn)象，一定程度上破壞了凝汽器真空工作環(huán)境。DAS汽封技術(shù)是對傳統(tǒng)鐵素體汽封結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改進(jìn)，采用了寬汽封齒封閉技術(shù)，這種寬汽封齒又叫DAS齒，DAS齒與轉(zhuǎn)子之間的間隙比傳統(tǒng)汽封齒與轉(zhuǎn)子間隙低約為0.1～0.13毫米。DAS汽封技術(shù)采用在每個汽封弧段里用2個磨損DAS齒取代過去的2個傳統(tǒng)齒以達(dá)到減少汽封過程對汽封齒磨損的目的。DAS汽封裝置安裝在機(jī)組靜止結(jié)構(gòu)上部以及隔板等物上部。在汽輪機(jī)啟動和停止工作活動過程中，產(chǎn)生了臨界轉(zhuǎn)速，并對汽封結(jié)構(gòu)造成一定的影響。汽封齒易與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦損耗。DAS齒最先與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生接觸進(jìn)而產(chǎn)生碰摩，而此時壓縮汽封圈也受到相應(yīng)影響，其背部彈簧因而發(fā)生退讓，在很大程度上減輕DAS齒的摩擦損耗，并避免了傳統(tǒng)齒與轉(zhuǎn)子之間摩擦，使汽輪機(jī)日常工作運(yùn)行期間，汽封傳統(tǒng)齒之間的間隙始終保持在設(shè)計值區(qū)域內(nèi)，進(jìn)而對設(shè)計密封效果給予有效保障。此外DAS齒由于多數(shù)采取寬齒設(shè)計結(jié)構(gòu)，材料耐磨性也更為優(yōu)越，與轉(zhuǎn)子發(fā)生碰摩情況時，其磨損程度也會大幅低于傳統(tǒng)齒，因而也可以在一定程度上保障整個DAS汽封系統(tǒng)的總體泄漏量遠(yuǎn)較傳統(tǒng)鐵素體汽封系統(tǒng)總體泄漏量低。

2.3 汽輪機(jī)DAS汽封改造方案

以某超臨界600MW空冷機(jī)組為研究對象，在基建期間進(jìn)行了機(jī)組汽輪機(jī)DAS汽封改造以及通流間隙精確化調(diào)整。汽輪機(jī)汽封技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改良應(yīng)包括高壓、中壓、低壓軸封技術(shù)改進(jìn)以及高壓、中壓、低壓隔板汽封技術(shù)改進(jìn)，各類改造共計50圈，具體改造圈數(shù)分布如表1所示。改進(jìn)方案以機(jī)組結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合DAS汽封技術(shù)運(yùn)用環(huán)境及特點(diǎn)，將全部傳統(tǒng)型隔板汽封改造為DAS汽封技術(shù)，在軸封方面，除最外5圈仍沿用傳統(tǒng)鐵素體汽封技術(shù)外，其余均改造為DAS汽封技術(shù)。endprint

3 汽輪機(jī)通流調(diào)整

3.1 汽封間隙調(diào)整

在汽輪機(jī)通流調(diào)整中，當(dāng)汽輪機(jī)汽封間隙低于正常值，則需采取機(jī)加工修刮相關(guān)汽封齒的方法，進(jìn)行間隙調(diào)整，確保汽封塊總體圓周間隙保持均勻。機(jī)加工過程需使用專用車床，選用適合的專業(yè)銑齒的銑刀頭。當(dāng)汽輪機(jī)汽封間隙高于正常值，則需采取專用機(jī)加設(shè)備對汽封塊背弧進(jìn)行加工調(diào)整。采取現(xiàn)場臨時修刮操作不會起到有效保證汽輪機(jī)通流間隙均勻性以及準(zhǔn)確性的作用。

3.2 汽封間隙調(diào)整原則

汽輪機(jī)徑向汽封間隙改進(jìn)調(diào)整需遵循高溫區(qū)域汽輪機(jī)汽封間隙取值在設(shè)計值下限加0.05毫米；低溫區(qū)域汽封間隙取值需取設(shè)計值下限的取值原則。全部通流間隙調(diào)整完成并確認(rèn)符合設(shè)計規(guī)劃后，再對其進(jìn)行測量和記錄。

3.3 通流間隙調(diào)整測量

軸向通流間隙在其調(diào)整過程中應(yīng)使用楔形塞尺進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測量工作，徑向汽封間隙左、右兩側(cè)需使用塞尺進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測量工作，上、下需使用壓鉛絲法進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。在對徑向汽封頂部、底部間隙使用壓鉛絲測量方法時，需在全實缸情況下并且確保其中分面螺栓緊固程度不低于1/3后再進(jìn)行測量。壓鉛絲測量數(shù)值符合標(biāo)準(zhǔn)后需將膠布貼在轉(zhuǎn)子并滾動一圈以此檢查圓周間隙的均勻性。

4 改造及調(diào)整效果

表2為機(jī)組在汽輪機(jī)汽封技術(shù)改良和通流間隙調(diào)整后的機(jī)組熱力性能試驗結(jié)果。綜合表2的測量數(shù)據(jù)和結(jié)果，得出以下結(jié)論，機(jī)組在經(jīng)過汽輪機(jī)汽封技術(shù)改良和通流間隙調(diào)整后，首次運(yùn)行最大軸振動值與滿負(fù)荷最大軸振動值，低于標(biāo)準(zhǔn)值，且軸系并無發(fā)生碰摩振動等現(xiàn)象。該改良調(diào)整機(jī)組汽輪機(jī)熱耗量仍略高于設(shè)計值，但相較改良前的熱耗量，降低率為1.45%，煤耗量降低約4.64克（g）/千瓦時（kW·h），改良效果優(yōu)異，使汽輪機(jī)汽封技術(shù)在降低磨損和熱耗方面有了很大提升。

5 結(jié)語

DAS汽封技術(shù)有效地改善了原有鐵素體汽封齒在汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行階段被轉(zhuǎn)子碰磨而造成的損耗情況，避免由此而產(chǎn)生汽封間隙變大的狀況，使汽封齒既能保證汽輪機(jī)對汽封的要求，又可降低對轉(zhuǎn)子的磨損，其自身也不易被轉(zhuǎn)子磨損。汽輪機(jī)通流間隙進(jìn)行調(diào)整是減少汽輪機(jī)熱耗量的核心，保證汽封塊總體圓周間隙均勻即可很大程度上保證熱耗的降低。

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作者簡介：王?。?985-），男，山西長治人，供職于山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司，研究方向：發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)；馬杰（1982-），男，山東濟(jì)南人，供職于山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司，研究方向：發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)。

（責(zé)任編輯：周 瓊）endprint