第三部分_汽封.doc

第三部分汽 轮 机 汽 封蜂窝式汽封在我公司应用大唐兰州西固热电有限责任公司在汽轮机运行过程中，由于各种因素的影响，使得动静部分间隙发生变化，传统汽封常常与转子发生摩擦或汽封间隙增大，极容易造成汽封磨损及轴封处漏气量增大，汽轮机效率下降，造成油中带水，影响汽轮机的安全性及经济性。新型“蜂窝式汽封”的使用减少了轴封漏汽及有中带水的问题，提高了气轮机组运行的安全性及经济性。一、我公司存在的问题：我公司58汽轮机组，系前苏联列宁格勒斯大林金属工厂制造的机组，其设备型号为502型机组，该类型机组容量为50MW,蒸汽参数为：汽压8.8MPa,汽温535可调双抽汽机组，其汽封系统均使用传统的梳齿汽封。因为该机组存在设计原因，在结构上存在二瓦刚性过大，所以在运行中易引起的高压转子轴瓦半速涡动的现象，由于有偶发性较大的振动现象，结果极易造成汽封磨损，使汽封间隙变大（检修时也不敢将汽封间隙调整太小），造成漏气，使汽轮机效率下降，更为严重的是当汽封磨损后，外漏的蒸汽将串入轴承箱内，并在轴承箱内凝结成水，混入油中，造成汽轮机油系统大量进水，对汽轮机的安全运行造成极大的威胁，尤其是当机组调节系统改为电调后（电调对油质要求更高），油中稍有水分，就会造成DDV阀滤网堵塞，引起机组频繁更换滤网，即增加劳动强度又增加费用。二、传统汽封存在的问题由于传统汽轮机的技术中，都普遍采用迷宫梳齿密封技术、这种汽轮机的汽封装置，一般采用高低齿曲径式结构或斜平齿结构，它是由许多依次排列的汽封齿和小汽室组成。利用较多的汽封齿与轴之间较小的间隙，组成一个个的小汽室，使一定压力的蒸汽，在这些汽室中逐级降低压力，阻止蒸汽外漏及空气漏入汽缸内。为了不使汽封齿与轴发生碰磨，这种结构的汽封间隙不可能做的很小，为此在设计时除了考虑汽封的结构外，还配置了汽封供气系统，从供汽联箱来的蒸汽进入汽封套的中段并分为两路，一路排向汽缸方向然后从汽封套内段引至排汽联箱；另一路排向外侧，并从汽封套外段引至轴封抽汽联箱；即用蒸汽的漏入与漏出阻止蒸汽的漏出或空气的漏入。但在实际运行中，这股汽封供气压力很难调得合适，供汽压力大了蒸汽漏到汽封体外，造成浪费或进入相邻的轴承箱内污染润滑油，供汽压力小时就会发生漏汽。虽然在汽封供气系统中，设置了压力调节装置，但其调节的依据只是以调节阀后的压力为参考，不能满足不同部位汽封的需要，所以很难保证汽封不漏气；又因为汽封是汽轮机本体中最易损坏的部件。汽封间隙本来就小，不管什么原因造成的动静碰磨，首先受损的就是汽封。其常见的损伤形式有：汽封齿磨损、变形、倒伏、断裂，汽封环端面损伤变形，弹簧片裂纹或弹性疲乏等，都会增大轴封的漏气量，为此传统汽封便不可避免会泄露。三、改造汽封种类的特点及选择1、布莱登汽封（间隙可调式汽封）特点：汽轮机在启动及变工况过程中，由于动静间隙的变化，传统汽封的结构形式不能避免汽封的磨损。影响汽封磨损的因素较多，而且其中某些因素计算和测定都非常困难。更为严重的是所有的因素在机组启动和变工况时都在变化，其综合结果到底如何，难以确定。传统汽封又不能尽量放大径向间隙，以避免磨损。一般高温高压汽轮机，若间隙在机组启动过程保持在0.450.55mm时，因不能适应动静间隙的变化，势必发生磨损。而传统汽封，在汽封间隙调整问题上存着安全性和经济性的矛盾。间隙大牺牲经济性，间隙小容易发生动静相磨，布莱登汽封是针对彻底解决了这一困扰专业技术人员难题制作的汽封。 布莱登汽封取消了传统汽封块背部的板弹簧，取而代之的在每圈汽封块端面处，加装了4只螺旋弹簧。自由状态下，在弹簧力的作用下汽封块是张开状态而远离转子的。机组启动时，随着蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封块背部的蒸汽压力逐步增大。当这一压力足以克服弹簧应力、摩擦阻力时，汽封块开始逐渐关闭，直到处于工作状态，并始终保持与转子的最小间隙值运行。停机时，随蒸汽流量的减小，在弹簧力的作用下，汽封块远离转子，使汽封与转子的径向间隙达到最大值。2、王长春的接触式汽封特点：传统汽封存在间隙的结构特点,长期以来，人们在试图改变汽封齿的形式,增加齿数或缩小汽封与轴封间隙来阻止漏汽，但始终都不能从根本上解决间隙汽封的漏汽的问题。针对此种汽封不完善的结构形式，设计了汽封齿与汽轮机轴（汽封套筒）保持接触没有间隙的汽封。这样就能够在很小的供汽压力下保证不向排汽缸漏空，也不会向外漏汽。由于传统的汽封齿为金属材料，将其与轴摩擦势必发热造成事故，同时也使汽封齿磨损，逐步又成为间隙汽封，所以在设计无间隙汽封时，选择合适的汽封齿材及其结构形式，位置极为重要。要求汽封的材质既要耐磨又要比金属软，要求其结构能够保证在与轴碰磨时不发热，且汽封齿可以弹性退让，不至于与轴发生硬摩擦，根据这一要求设计出了接触工无间隙汽封结构王常春汽封。接触式无间隙汽封的汽封齿材料为非金属材料，它可以耐温700，耐磨性好且具有自润滑性能。它是装在原有的汽封套的槽道中，利用原来的汽封弹簧片，将接触式汽封环（体）的槽内也用一个弹簧将其向内推。定位螺钉安装在汽封环的孔中，用来限制汽封环的压出量。设计限制压出量为0.5mm，向后退让量为2.5mm，即汽封环始终对轴有一个压紧力，并且当汽封环磨损达到0.5mm时，定位螺钉就限制汽封环继续与轴摩擦，当汽轮机运行中产生振动或偏心时，汽封齿将随着轴心位置的变化向内压出或向外退让，使汽封齿始终与轴接触保持无间隙。即使汽封齿磨损到一定程度时，轴与汽封齿即达到似接触非接触，仍可保持无间隙状态。3、蜂窝式汽封特点：蜂窝汽封主要用蜂窝带、汽封体经特殊加工工艺组成一体。蜂窝汽封带由六边形小蜂窝孔组成，其中六边形蜂窝孔的对边距离为0.8-6mm，蜂窝深度为1.6-6mm。试验结果表明，蜂窝的尺寸对密封的动力特性系数有较大的影响，蜂窝密封产生主阻尼和刚度很大，稳定性更好。蜂窝密封技术是航天工业针对高温及高压差工况下开发出的高级密封技术。美国航天飞机、U2及F16战斗机均应用了蜂窝汽封。在我国最新型战斗机及民用飞机的发动机上也大都采用该技术，平均效率提高了10%。在电力行业，西屋公司也较早引入蜂窝汽封，其主要是安装在汽轮机低压缸的末级叶片的顶部密封上，不仅可以提高效率，而且用蜂窝的网孔可以吸附水滴，从而有效除湿、保护叶片。根据以上三种新型各汽封的特点、特性以及价格等因素，我公司对以上各汽封做如下使用分析 1）如采用布莱登汽封则前期投入较大，该汽封使用反映还不错，但该汽封用在我公司机组上，可能会出现下述问题，如将间隙调整较小，在运行中万一当机组出现偶发性振动时，可能造成使布莱登汽封磨损，将达不到改造密封的目的。2）使用王长春的接触式汽封，由于该汽封采用接触形式，与大轴相磨，担心在运行中万一当机组出现偶发性振动时，可能造成接触式汽封损坏失效，将造成不必要的事故现象，且造价也较高。3）蜂窝汽封其调整间隙与方式与传统方式相差不大，即使在运行中万一当机组出现偶发性振动时，也不会造成汽封损坏失效，且其耐磨程度又比传统汽封好，且造价也相对较低。根据以上分析，并结合我公司的实际情况及投资回报，反复斟酌，最终决定采用峰窝式汽封。四、本体改造实施过程（以6机为例，时间：2005年5月）：1、对高中压缸各级动静叶片进行清理，使各级叶片的光洁度尽可能达到设计标准； 2、将高压缸前轴封靠近速度级2道；前帽封3道；后轴封最里1道；后帽封最外侧2道；第1排汽口1道；第2排汽口1道改为蜂窝式汽封。3、将低压缸前帽封最外2道；前轴封靠近速度级1道；后帽封3道改为蜂窝式汽封。五、改造效果 2005年6机大修结束后一次启动并网成功，进行了性能试验，结果表明当机组满负荷运行时，高、中压缸缸效率由改造前的80.2%提高到82.48%，低压缸缸效率也有所提高。轴封已无漏汽现象，6机组在大修前，当汽封漏汽严重时，每周最多可放出7080水，大修后每周基本上放不出水来，效果非常明显。由于蜂窝式汽封的采用，有效地防止了机组动油中带水的问题，解决了机组长期以来油中带水的问题，其效率提高也是明显的。 汽封改造报告大唐淮北发电厂汽封是汽轮机组有效减少漏汽损失的重要部件，以前我厂上汽、东汽、哈汽的机组均使用传统的梳齿式汽封（见图1），其密封原理主要是利用气流在汽封腔室内发生多级节流膨胀，以形成阻尼，动能转换为热能。在汽轮机保持工况不变、缸内外压力给定的情况下，影响密封效果的主要因素就是汽封的齿数与汽封间隙。但是，单纯的增加齿数，会使轴封段的长度增加，相应的引起汽轮机轴的长度增加。综合经济性和安全性的分析，便可以看出，盲目增加齿数并不可行。 我厂使用的汽封为可调式汽封，汽流通过梳齿直通迷宫中，由于通过梳齿间隙后的气流只能向一侧扩散，在膨胀室内不能充分地进行动能与热能的转换，而靠光滑壁侧有一部分汽流速度并不减小或略为减小直接越过齿顶流向低压侧，这样密封效果不佳，尤其针对运行周期较长的机组，汽封间隙由于运行周期长、工况变化多而导致汽封齿磨损造成汽封间隙大，最直观的现象就是轴端漏汽，导致轴承箱运行条件恶劣油中带水，低压缸漏入空气造成真空低，影响凝汽器效率、热耗高，漏汽损失加大，级效率下降，而且隔板汽封漏汽加大时，使叶轮前后压差增大，因而使转子所受轴向推力加大，影响机组安全。相反，若汽封径向间隙太小，则有可能使汽封齿与大轴发生磨擦，引起大轴局部过热而发生弯曲，这是因为机组在启动和运行过程中，汽缸及转子不可避免会有温差变形，汽缸与转子之间的相对位置也不可能和检修时完全一致。我厂汽封间隙调整值以东汽200MW机组为例：高压缸汽封间隙调整值：高压前轴封（#2轴承侧）：#1、#2轴封套：0.600.90mm（四层胶布）#3、#4轴封套：0.500.70mm（三层胶布）高压后轴封（#1轴承侧）：0.500.70mm(三层胶布)高压前五级隔板汽封：0.600.90mm;其余0.500.70mm中压缸汽封间隙调整值：中压前轴封：0.500.70mm(三层胶布)中压后轴封：0.400.60mm (三层胶布)中压隔板汽封：0.500.70mm(三层胶布)低压缸汽封间隙调整值：低压前、后轴封：0.400.60mm，（最外道两层胶布、内侧三层胶布）低压隔板汽封：0.500.70mm(三层胶布)这是因为高压前轴封与高压前五级隔板处于高温段且转子挠度与汽缸挠度最大处，所以将汽封间隙放大，防止动静摩擦。汽封间隙呈阶梯状中间大两端小。汽封间隙调整比较方便，只需在汽封块背部的调整垫块处根据所需调整量加、减调整垫片即可，但运行中若调整块固定螺钉断裂则导致汽封块落下直接与转子接触，发生动静摩擦，是一安全隐患，为了解决这一问题，最后制造厂将不可调式汽封直接改型为可调式汽封，这样即使汽封块落下，仍由不可调式汽封块两侧的圆弧台阶形成保护挂在汽封套槽中不至于直接落下与转子接触。调整时，一般先通过过胶布将底部汽封块间隙调整好，再将两侧汽封块边口调整好，与底部汽封接口处通过消除错口来保证间隙，上半部汽封通过过胶布再结合与下半汽封块接口处消除错口来调整，一般过上半部汽封时应先拔出一块汽封块，防止因为膨胀间隙过盈，导致汽封块蹩劲或隔板、汽封套中分面出现间隙，影响测量值的准确性，而且每一块汽封块接口处应平整光滑，0.05mm塞尺不入，防止由于接口处存在间隙导致漏汽。此种类型汽封经过多年的运行验证其安全稳定可靠性强，但该种类型汽封密封效果一般。汽封调整垫块弹簧片圆弧台阶汽流方向图1为了改观我厂汽封漏汽的较普遍的现象，我厂针对汽封进行了换型改造，采用了大连华鸿公司的节点侧齿式汽封（见图2）北京蓝爱迪公司的蜂窝汽封（见图3、4），最早使用在我厂上汽生产的137.5MW机组上，高压后轴封、低压后轴封使用大连华鸿公司的节点侧齿式汽封；中压后轴封、低压前轴封使用北京蓝爱迪公司的蜂窝汽封，以便两者效果进行比较。节点侧齿式汽封是在原有汽封结构的基础上进行设计，不改变原有结构；安装调试与原汽封相同，在设计时不改变原有汽封的外型加工尺寸，而从其它方面入手，汽封是通过迷宫腔的逐级节流使蒸汽动能转化为热能的，在汽轮机设计时便已考虑到机组振动和实际几何尺寸的限制，从而汽封与轴的轴向及径向设计间隙基本上也已经是定值。所以提高密封效能的唯一途径即从热力学效应和摩阻效应入手。传统汽封密封机理是：压力气体经过齿间隙以后，可以顺滑的在迷宫腔内涡动，动能转化热能不彻底，而节点侧齿式汽封在现有齿上加工出侧齿和底齿，相当于在有限的空间内加大了迷宫腔的大小，增加摩阻效应，这样压力气体通过齿后动能转化更彻底，打破了常规齿形汽封的结构特征，采用高齿-低齿-更高齿-低齿的结构，在高齿和更高齿上带有不同数量的侧齿，因此在相同的轴封段内，蒸汽泄漏时经过的轴封齿隙增加，使漏汽量减少，如此的结构等同于在相同长度的轴向段内，蒸汽泄漏时经过的汽封齿数大大增加，漏汽量必然会减少。另外其特点是保留原梳齿式汽封的结构及几何尺寸，也就保证了其运行的安全稳定可靠性。汽流方向侧齿式汽封图2 蜂窝式汽封的密封原理与梳齿式汽封密封原理有着本质的不同，其密封效应主要包括：1、气旋效应：由于轴系的高速旋转，使汽流呈螺旋方式向前流动，在旋转汽流流经蜂窝带时，被蜂窝带上无数六角网格分解，被分解的汽流在网格的微小空间形成气旋，此气旋的“刚度”随着螺旋汽流的强弱而变化，这样在轴与蜂窝带间就形成了若干道气帘，这些气帘无疑就是一道密封膜。2、磨阻效应：蜂窝汽封的网格对汽流产生沿轴向与周向的双向阻尼，有效的抑制了泄漏量。3、高效阻透气效应：在一般梳齿直通迷宫中，由于通过缝口后的气流只能向一侧扩散，在膨胀室内不能充分地进行动能与热能的转换，而靠光滑壁侧有一部分汽流速度并不减小或略为减小直接越过齿顶流向低压侧，这一现象称为透气效应，而蜂窝汽封充分利用诸多的网格来减小透气效应，做到动能充分转换为热能。4、热力效应：与梳齿式汽封类似，只是气流在进入各个网格内时，增大了气流与汽封圈的交换面积，同时气流进入各个网格时会形成旋涡，把气流向前的速度转换为旋转速度，从而减少了气流的动能，起到了良好密封效果。5、吸附效应：蜂窝汽封对一定湿度的汽体中的水分具有较强的吸附作用。在我厂#3机应用实例表明高低齿式蜂窝汽封（中压后轴封见图3），效果较好，其做到了蜂窝汽封与梳齿汽封的结合。但在低压前轴封处的纯蜂窝汽封（见图4）其密封效果不错，但一次盘车过程中由于温差的原因低压缸跑偏，导致汽封与转子动静摩擦，但不久高中压端轴封、低压后轴封摩擦声消失，但低压前轴封即纯蜂窝汽封摩擦声仍然存在，而且有增加趋势，遂揭开低压外缸检查发现低压前轴封磨损较重，由于其是纯蜂窝汽封，与轴的接触面较其它汽封最大，将近于面与面之间的摩擦，所以蜂窝带很难磨去，而且损伤轴颈。最终将此汽封间隙周向放大0.10mm，启机过程中严格控制温差，#3机才得以启机成功，。虽然此次事件是由于温差、汽缸跑偏导致，但从另一个方面反映出纯蜂窝式汽封在运行安全、可靠性上存在不足，只能在径向间隙较大、湿度较大的低压围带汽封中使用。图3 图4综上所述，基于从密封经济性上与运行安全可靠性综合考虑，节点侧齿式汽封由于与梳齿式汽封几何尺寸一致，经过了历年来的证明，其安全可靠性毋庸置疑，而且其密封效果亦较好，所以在我厂#5机、#6机大修均采用了节点式侧齿汽封。浅谈汽封间隙尺寸控制经验湖南耒阳发电厂大唐耒阳发电厂现装机容量为1000MW，其中#1、2机为哈尔滨汽轮机厂制造的N200-130/535/535型一次中间再热凝汽式汽轮机，该机为单轴、三缸、三排汽结构，分别于1988年、1989年投产发电；#3、4机为东方汽轮机厂制造的N300-16.7-537/537型亚临界中间一次再热单轴两缸两排汽凝汽式汽轮机，分别于2003年、2004年投产发电。汽轮机本体大修最大的特点是工作量大，控制点多、面广，需反复调整；因此要提高汽轮机本体检修质量就是要控制好安全与效益的平衡点。如何控制好这个平衡点，汽封间隙的测量与调整是控制这个平衡点的关键所在。汽封间隙（指辐向间隙）增大，将使汽封漏汽量成比例增加，高压部分前轴封间隙每增加0.1mm，将使轴封漏汽量增加11.5T/H；高压部分各级隔板汽封间隙每增加0.1mm，级效率将降低0.40.6%；但汽封间隙过小，又有可能使汽封齿与大轴发生磨擦，引起大轴弯曲、轴系振动等事故。耒阳电厂汽机检修通过多年来的大修经验积累，在汽机本体检修的工艺上形成了自已的检修风格，在检修工艺及质量上层层把关，汽封间隙测量与调整的几个关键程序控制，是确保每次大修的安全、质量与工期核心。一、预找中心的控制在汽封间隙调整前，先要对轴系的预找中心进行控制，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要考虑到汽轮机扣缸后轴系中心会发生一些细微变化，这个每个电厂均不尽相同，调整的关键是联轴器张口值，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，是我们对预找中心的要求。 二、测量方法的控制在汽轮机本体大修的汽封调整测量方法，目前还没有太多的办法。我们曾经尝试过采用压肥皂块和采用汽封间隙测量专用工具测量（主要采用压硅胶），从使用效果来看并不明显。在历次大修，我们仍然采用的是木楔与胶布相结合的测量方法，兼以塞尺检查，确保测量数据的准确性。在汽封间隙的测量中主要注意以下几个方面的事项，才能确保数据的准确性。1、汽封块的固定：通常我们在汽封块固定时主要是采用弹簧片全部装复，汽封块四角塞木楔的方法（采用一次性筷子），每块汽封块必须全部固定好，不得有偷工减料的地方。在检修过程中，我们有的职工也曾经出现过不装弹簧片、木楔不固好或不装木楔的现象，给我们带来的只是重复测量、调整。汽封间隙测量中木楔未装或不固定好，如果汽封间隙偏小，压胶布后看不出真实的数据，因为弱弹簧片有退让；汽封间隙测量中如果不装弹簧片，由于我们采用的木楔是一次性筷子，强度还不足，特别是当我们在贴胶布时可能会踩到汽封块上，从而导致测量的不准确性。因此在汽封块的固定上要做到仔细、细心，步步到位。2、测量胶布的要求：测量胶布最好做成宝塔型，这样在贴胶布时不需考虑到转子的转动方向。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。在贴胶布前各汽封块应不能擦铅粉，否则胶布将粘不稳。做好这几点控制，避免重复测量。3、测量读数的要求：汽封间隙在看胶布读数时，关键要判断真实接触和假接触；另外采用塞尺相结合的检查方式，塞尺检查主要是检查下缸两侧间隙，关键是汽封块的汽封间隙与对应点的汽封块退让间隙同时测量，吊出转子后再检查退让间隙是否变化，如无变化则是真实数据的体现。采用塞尺核实汽封间隙测量的准确性，可以让我们在判断汽封间隙读数时提供依据。在汽封间隙调整测量的方法，关键是不要急于求成，要做到细、准、实，确保测量准确，避免重测量。三、调整量的控制我厂在汽封调整量的控制在2001年以前均是按检修规程要求，调整量的控制均是控制在标准范围内靠近较大值，甚至超出标准值。2003年#2机组大修时我们则将汽封间隙调整量控制在标准范围靠小值，特别是轴端汽封的调整量。2005年#1机大修中，我们从#1机汽轮机的转子的弯曲度、挠度及开机后转子振动的幅度及方位、汽缸垂弧等各个方面因素考虑出发，依据制造厂的规定，对于整体式钢制梳齿汽封间隙值通常为0.50.7mm，因此我们对#1机汽轮机本体汽封径向间隙的调整量作出了调整，调整如下：位置厂家设计值调整控制值最大值最小值上下汽封间隙左右汽封间隙最大值最小值最大值最小值高压缸前轴封0.900.650.750.650.650.55后轴封0.900.650.750.650.650.55212级0.950.700.750.650.650.55中压缸前轴封0.900.650.750.650.650.55后轴封0.900.650.750.650.650.55第13级0.150.100.750.650.650.55第1419级0.950.700.750.650.650.55第2027级1.000.750.950.850.750.65低压缸前轴封0.900.650.750.650.650.55后轴封0.900.650.750.650.650.55第2932级1.000.750.950.850.750.65第3437级1.000.750.950.850.750.65在06年#3机组大修中，我们将#3机组的汽封间隙严格控制在标准范围的偏小值0.1mm范围内，提高汽轮机的效率。附表：大修前后汽缸效率对比值05年#1机大修06年#3机大修名称单位大修前大修后大修前大修后高压缸内效率%76.8877.5881.4582.86中压缸内效率%85.9787.1191.6892.36通过对汽封调整标准的修正，05年#1机大修开机后汽轮机效率得到提高，从机组轴系振动来看，均小于0.025mm，达到优良水平，并能做到一次冲转成功；06年#3机大修开机后汽轮机效率得到提高，从机组轴系振动来看，均小于0.02mm，达到优良水平，并能做到一次冲转成功。四、扣缸后中心的调整控制汽封间隙的调整在汽缸扣盖后进行中心的复查后仍有进行调整控制，我们尽量要求做到每块瓦的调整量应少于0.1mm，最大不超过0.15mm，如果发现超过调整围内，应尽量做到分散调整，多调瓦，少调量，确保汽封间隙不跑偏。通过多年来的汽机本体检修的摸索与实践，认真落实汽封间隙的测量与调整的几个控制程序，使得耒阳电厂近几年来的大修均能做到一次冲转成功，机组振动均达到优良值，机组效率大幅提高，大修工期逐步缩短，为耒阳电厂创造了较大的效益。汽轮机汽封间隙的调整及新技术的应用大唐国际张家口发电厂一、概述：张家口发电厂在装机组为八台300MW机组，均为东方汽轮机厂生产，1、2机为分缸机组，38机组为合缸机组，高中压汽封原设计均为迷宫式高低齿汽封，低压隔板汽封、轴端汽封14机为斜平齿汽封，57机低压隔板汽封为斜平齿，8机为直齿铜汽封，58低压轴端汽封为直齿铜汽封，目前机组汽封在装情况见下表：机组号汽封位置及型式12345678高、中压汽封型式原始高低齿汽封铁素体汽封现在布莱登汽封铁素体汽封高低齿汽封布莱登汽封低压轴端汽封原始斜平齿汽封直齿铜汽封现在直齿铜汽封低压隔板汽封原始斜平齿汽封直齿铜汽封现在斜平齿汽封直齿铜汽封斜平齿汽封直齿铜汽封二、张家口发电厂汽轮机大修中汽封间隙调整的依据及原则是：1、汽封间隙对机组安全性的影响；2、汽封间隙对机组振动的影响；3、对机组经济性的影响；4、造成汽封间隙大漏汽的原因的影响；汽封间隙大引起轴端漏汽是较常见的原因，造成汽封间隙大的原因一般有如下几种：(1) 人为把间隙调大，担心间隙小在启动中易磨擦引起振动和轴弯曲；(2) 汽封间隙调整测量工艺方法不当，实际间隙比测量得出的数据偏大；(3) 汽封材料或汽封结构有问题，机组运行一段时间发生汽封片倒伏、磨损；(4) 轴瓦磨损、汽缸偏移、过临界轴振动大造成汽封间隙被磨大。汽封间隙的调整应科学合理，不能以无限地放大来保安全。汽封间隙调得过大，漏汽所引起的后果也会使得机组产生不安全问题。鉴于以上考虑，我厂汽封间隙的调整一般来讲，是按厂家要求的标准进行调整，汽封间隙调整的规律是a、沿转子轴向分布是外侧(端部)小，里侧大。因为外侧汽封 (端部)距离轴支点轴承很近，转子、汽缸垂弧冷热态变化对汽封间隙影响小。转子过临界时该部位的晃度小，不易发生磨擦，即使发生磨擦，也不易发生因晃动剧增造成的弯轴故障，而且这个部位间隙调得小些对避免汽封漏汽起关键作用，而里侧的汽封情况恰恰相反，正是易弯轴的部位，间隙应适当放得大些，即使有些漏汽也只能漏到下一级、汽缸夹层或轴封泄汽管中而不会漏到汽封外面，但转子的安全却有了保证。b、汽封间隙左右侧的调整是：右侧大、左侧小 (顺时针旋转的转子),机组从冷态到热态带负荷，左右侧间隙变化最小，仅考虑转子的左右偏心，把轴心偏向的一侧适当调大些即可。c、汽封间隙上下侧由于受机组冷热态变化影响的因素很多：如轴下沉、汽缸支撑中心抬高、转子垂弧和汽缸垂弧的变化等都有可能使汽封磨擦，因此上、下部的汽封间隙应稍大些且汽封封下侧间隙应稍大于上侧汽封间隙，因为下部间隙冷热态变化影响因素除了和上侧相同部分外，还要考虑轴瓦磨损对下部间隙的影响。我厂在大修调整汽封间隙中一般根据厂家的要求进行如下调整：1. 高中压隔板汽封间隙，根据厂家提供的间隙要求，一般控制在中上限范围内，厂家要求0.50mm0.775mm，我厂一般调整到0.65mm左右。2. 高中压轴端汽封，厂家要求0.50mm0.775mm，我们一般对最外一道的汽封间隙控制在下限即0.55mm，最大套（即一套10圈汽封或9圈汽封）汽封，由于在大修中发现其存在汽封块变形，弹簧片失去弹性，卡死在汽封套上，汽封套手工拆不出来，需要上车床车掉或加热汽封套大锤敲打等手段拆掉汽封块，因此该处的汽封间隙一般控制在中上限即0.65mm0.75mm,其他汽封控制在0.65mm左右范围内。3. 低压隔板汽封间隙，厂家要求0.60mm0.90mm，我们一般控制在中限即0.75mm左右瓦范围内。4. 低压轴端汽封间隙，厂家要求0.55mm0.85mm（斜平齿），我们一般控制在0.65范围内；厂家要求1.0mm1.3mm（斜平齿），我们一般控制在下限1.05mm范围内。对直齿铜汽封，厂家要求0.45mm0.70mm，我们一般控制在0.50mm范围内。三、新型汽封的应用：1.我厂目前应用的新型汽封有铁素体汽封和布莱登汽封，铁素体汽封曾应用于我厂的1、2、8机组，由于其材质软，对轴径无磨损，因此，要求的间隙小（0.40mm0.55mm），因此，初期对减小汽封漏气有很明显的效果，但由于其对弹簧的要求严格，因此，弹簧的使用寿命直接影响到汽封的密封效果，目前。我厂在应用中发现弹簧在使用一段时间后，弹性降低，弹簧出现歪斜等问题，使汽封漏气量增大；对大修来说，由于其只是材质发生了变化，汽封间隙减小，对大修的调整与原始汽封间隙调整手段和原则相同。2.布莱登汽封目前应用于我厂的1、7、8机组，由于布莱登汽封在机组启动时，蒸汽流量为330时逐级关闭，停机时，蒸汽流量减少到2时，汽封全部张开，使机组在启停机过程中发生的碰磨消除，保证了汽封间隙，因此，目前我厂应用效果良好，改造后机组效率提高（见附页），存在的问题是，轴端汽封漏气未能得到彻底解决。从检修的角度说：a、 布莱登汽封对汽封洼窝的要求较严格（左右偏差为0.1mm,上下偏差为0.05mm。），大修中调整力度及调整量较大。b、 由于布莱登汽封块颈部与汽封槽部进汽侧有0.60-0.70mm的间隙，因此，在测量轴向间隙时需将汽封块推向出汽侧测量，测量的准确性受影响，测量汽封径向间隙时由于其调整方法仍按照背撑弹簧片式汽封的调整方法进行调整，因此，需配备整套的汽封弹簧片备件。c、 由于布莱登汽封每一级的关闭时间不同，每一级的弹簧不同，因此，要求拆汽封时需安排特别细心的人员，做好弹簧标记、汽封块标记，保管好弹簧，保证每一圈的弹簧、汽封块安装正确。张家口发电厂1、7、8号机高中压汽封改布莱登汽封后经济效益对比表参数名称单位设计值1机设计值7机设计值8机大修前大修后修前修后对比大修前大修后修前修后对比大修前大修后修前修后对比试验热耗kj/kW.h8420.78078346.1674.62078539.82038382.46157.36038576.60388387.79188.8138修正后热耗kj/kW.h8177.658321.07868245.9275.1679768442.29958395.1047.1979768378.33108367.4910.84主蒸汽流量t/h935959.7063953.14696.64904962.9511958.1159 4.83894.4981.102950.54930.55高压缸效率%84.0980.4682.241.78%81.1382.48 1.3582.2283.471.25中压缸效率%83.8890.8487.693.15%87.0489.50 2.4686.3888.79 2.41新型汽封的实际应用黑龙江佳木斯第二发电厂 汽轮机汽封设计，包括端部轴封、隔板汽封、叶顶汽封是汽轮机整体设计中的重要组成部分，确保通流部分最佳间隙，以达到提高汽轮机效率的目的。然而随着机组启动运行工况的变化，传统结构汽封已无法对间隙进行自动调整，不能始终保持最佳状态，因而无法确保汽轮机在启动时安全可靠和正常运行下的经济效益，目前已有众多电厂对已运行机组传统汽封改为接触式汽封。可以预见，随着一流火电厂创建工作的深入开展和节能工作的深化，必将有越来越多的汽轮机组的旧式汽封被改造为接触式汽封，从而取得明显的经济效益。一、汽轮机运行中效率下降的主要原因分析 蒸汽轮机在设计制造安装工作完成之后，在运行过程中效率会逐渐下降，其主要原因是：1、通流部分表面形状的改变：通流部分表面积垢；汽流、水滴及化学物质对叶片的汽道表面的腐蚀和侵蚀；异物对叶片的损坏；2、主汽参数偏离额定值；3、热力系统未按设计要求投入正常运行；4、热力系统泄漏；5、汽轮机真空未达设计值；6、由于汽封齿尖磨损，致使汽封间隙增大，造成通过端部轴封、隔板汽封、叶顶汽封的蒸汽泄漏量增大。有关专家通过研究发现，通常汽封损失增大值是汽轮机总损失的80%，可见，汽封磨损是导致汽轮机运行中效率下降的一个主要原因。二、传统结构汽封磨损的主要原因为了保证汽轮机在较高的效率下运行，应尽量减小汽封漏汽损失。径向汽封设计间隙一般取为0.5mm-1.0mm，而在机组安装和大修中，为了启动安全，有时实际的汽封间隙比设计值要大。传统汽封结构是在汽封弧块的外径侧放置平板弹簧片，将汽封弧顶向转子。设计思想是：如果发生碰摩，汽封可以退让，不致造成过度的刚性摩擦。实际运行中存在以下情况：1、启动中转子振动，特别是过临界转速时振动加大，从而造成动、静摩擦；2、局部摩擦的热不均匀性造成转子暂时性弯曲，这样，势必使振动进一步加大，从而造成动、静摩擦；3、静子部件（内缸、隔板及汽封体）受热不均匀，造成变形，使汽封弧块安装槽不圆度增大，导致局部间隙减小，引起摩擦。 基于上述原因，汽轮机在启动和停机过程中由于振动和变形等原因，致使传统结构汽封发生摩擦的机率增加，动、静部分间隙增大，从而导致汽轮机运行效率下降。三、接触式汽封的原理及特点针对上述传统结构汽封存在的问题，希望找到一种在启动时主轴不会与汽封齿相碰，而在带负荷工况时，维持与轴接触的汽封接触式汽封。通能电气股份有限公司打破传统观念，突破技术难题，在密封技术上采用更为实用、安全可靠的全接触式密封的理念。 1、接触式汽封的原理这种接触式汽封是以与转轴接触为前题条件，来构建一个完整的力学链，其它的一切功能、特点、设计均不得超过这一力学链所设定的合理范围，才有可能和转轴接触得上，消除汽封和转轴的间隙。这种接触式汽封，设计巧妙、结构合理、它包含动静结合处真实运行工况下可能需要的所有功能。2、接触式汽封结构与功能特点设计的汽封齿与汽轮机轴（汽封套筒）保持接触没有间隙，这样能够在较小的供气压力下保持排汽缸不漏汽。同时按照力学链的原理将其分成若干等份每一份都能径向前进和后退，灵敏度高能紧随转轴的位移做径向跟踪。保持和转轴在无间隙状况下稳定运行。1、弹簧片 2、接触齿 3、蜂窝带 4、转轴 5、汽封圈 6、铁素体镶齿TNQTF系列接触式铁素体蜂窝汽封示意图3、多等分功能接触式汽封的挡汽板按圆周方向等分成若干偶数等份，每一等份均能径向前进和后退，灵敏度高，能紧随轴的位移做径向跟踪，因此能确保汽封在转轴有径向摆动的趋势下一直保持和轴在无间隙稳定运行。4、补偿及退后功能接触式汽封挡汽板在等分后，每一等分都可以径向前进和后退，前进量径向单边为0.5mm，后退量径向单边为2.5mm，灵敏度非常高，能够有效补偿在运行中的磨损量，使其与转轴始终接触，并保证在任何工况下挡汽板与转轴零间隙运行。5、精确的限位装置能有效地限制挡汽板的进给量，使挡汽板有效的与转轴之间减少摩损保持零间隙运行。6、材料特点汽封齿材料为非金属材料，耐高温700耐磨性好且具有自润滑性能。性 能 数 据比重1.56抗压强度105MPa肖氏硬度55摩擦系数0.03使用温度700介质压力3MPa四、采用接触式汽封的必要性 高压缸蒸汽泄漏，与低压缸空气漏入，对汽轮机的焓降都是极为不利的，因此，为提高汽轮机蒸汽循环效率，提高真空严密性，采用无间隙汽封是非常必要的。 1、无间隙运行，使汽（气）体泄漏（漏入）量达到最小值，达到理想的密封效果，全程零间隙进行，大大延长了汽封的使用寿命。2、另一显著特点及优越性就是它可以与任意一种传统汽封形式相结合，使其更具适应性且用途广泛而实用，它即保留了传统汽封的优点，又渗入了新的密封理念，使密封有了跨跃式的进步。汽封加装了以镍基合金铂片为原材料的蜂窝带，这种蜂窝带具有干扰气流运动、降低内外压差、滞留空气蒸汽的作用，蜂窝带与接触式汽封的结合更加有效地解决了汽轮机组漏汽、灌气的问题。五、佳木斯第二发电厂3汽轮机轴端汽封改造位置图高压前后接触式蜂窝汽封低压前后接触式汽封六、改造后的效果机组在未改造轴端汽封前，真空系统严密性为700850pa/min。改造后测试机组运行工况，负荷100MW，凝汽器真空为94.5Kpa，前后汽封供汽压力为12Kpa，真空严密性为200pa/min。通过一年的使用，效果很理想，经过数次测试真空严密性始终在250380pa/min范围内，既保障了机组的安全运行，又收到了可观的经济效益。原高压缸前后漏汽严重的问题，改造后得到彻底消除。汽封间隙控制及新型汽封应用经验介绍大唐国际陡河发电厂一、汽轮机组情况简介大唐国际陡河发电厂装机容量1550MW，一期为两台日立公司生产的SF-26型125MW机组，二期为两台日立公司生产的TCDF-33.5型250MW机组，三期为两台哈尔滨汽轮机厂生产的N200-130/535/535型200MW机组（34型），四期为两台哈尔滨汽轮机厂生产的N200-130/535/535型200MW机组（55型）。200MW机组都已进行过通流部分改造。二、传统汽封间隙控制经验介绍（一）一、二期机组汽封间隙控制标准陡河发电厂一、二期为日立机组，日立机组的汽封间隙为椭圆形设计。这设计主要是考虑汽缸在垂直方向的热变形，会造成汽封上下部分的磨损，把汽封设计成椭圆形，将汽封垂直方向上的间隙设计得较大，而水平方向上得间隙较小，可以防止由于汽缸垂直方向的热变形而造成汽封片的磨损，从而减少汽封漏汽量。1、一期机组隔板汽封间隙标准 位置级上下左右217级0.701.200.380.381821级0.951.050.640.6422级1.151.250.640.642、一期机组轴封间隙标准 位置编号上下左右NO.1120.590.690.640.64350.330.730.380.38NO.2140.801.200.380.38NO.3130.590.690.640.64一期125MW机组高中低压部分都在一根转子上（日立只生产过4台），二期250MW机组为高中压合缸结构。陡河发电厂在调整汽封间隙时，左右侧按设计标准执行，上下间隙小于设计值时按设计值恢复，大于设计值时一般不作调整。这样调整主要是考虑以下几个因素：1）一期机组汽缸变形严重，松开汽缸螺栓后汽缸结合面间隙最大可达4mm。2）高中压合缸的机组的中间轴封工作环境恶劣，在每次大修中都发现有明显的摩擦痕迹，且汽封齿经常出现倒伏或断齿现象。（二）三四期机组汽封间隙控制标准三四期200MW机组的汽封间隙为圆形设计，间隙标准为：轴封0.60-0.90mm,隔板汽封0.60-0.925mm，陡河发电厂在调整汽封间隙时，高中压轴封的外三圈汽封间隙小于设计值，一般控制在0.5-0.6mm，以减少汽封漏汽。其余汽封间隙一般控制在0.750.90mm（偏上限）。这样调整主要是考虑以下几个因素：1、国产200MW机组的滑销系统设计不够合理。前箱、中箱的推拉结构不合理（推拉点过低）。在机组大修时应高度重视滑销系统的检修工作，包括汽缸、轴承箱的全部滑销，应严格按照厂家设计标准进行恢复，并注意检修工艺，保证滑销的清洁，完好。陡河发电厂58机组中间轴承箱有翘起现象（翘起0.51mm）。针对此现象，陡河发电厂研究决定将高压入汽侧轴封、25级隔板汽封的上下间隙放大到0.91.1mm，虽然牺牲了机组的经济性，但可避免因中箱翘起造成动静摩擦甚至大轴弯曲的恶性事故。2、国产200MW机组易出现因动静摩擦造成大轴弯曲的事故，汽封间隙一般偏上限调整。3、传统汽封易变形、卡涩。总之，对传统汽封而言，在机组大修中保证滑销系统的可靠是汽封间隙调整的关键和基础，并应适当考虑汽缸变形对汽封间隙的影响。各电厂在大修中调整汽封间隙时为了保证机组的安全运行，汽封间隙一般按设计值的中、上限调整，有时会根据本厂机组的实际情况和检修经验，甚至将汽封间隙调整至超过设计值。这样作虽然保证了机组的安全性，但极大地降低了机组运行的经济性。随着节能降耗意识地不断深入和创建节约型社会，节约型企业的要求，各电厂在检修中应在保证机组安全运行的前提下，不断摸索如何将汽封间隙调小，以提高机组运行的经济性，达到安全与经济的和谐统一。二、新型汽封应用经验介绍为了进一步挖掘机组节能潜力，更好地解决机组安全性与经济性的关系，陡河发电厂在充分调研、论证的基础上，决定在2006年4月进行的2机组大修中对高中压隔板汽封和部分轴封进行布莱登汽封改造。布莱登汽封技术1994年引入国内，1995年9月首阳山电厂2机组（200MW）首次采用该技术，目前全国已有100多家电厂应用。和传统汽封相比，布莱登汽封的区别主要在工作原理上。布莱登汽封取消了传统汽封背部的平板弹片，代之以在弧段端面间安装螺旋压缩圆柱弹簧，一般在每圈6个汽封弧段中上下两段）的两个端面上钻有弹簧安装孔用来安装弹簧。在每一个汽封弧段的背后进汽侧中间位置铣出一个进汽槽，可以让上游来的蒸汽进入汽封弧段背面，对汽封弧段产生一个蒸汽作用力。这个作用力随汽轮机蒸汽进入量的增加而增加。布莱登汽封在机组启动时，蒸汽流量在2%设计流量下开始关闭，在约28%设计流量下完全关闭；在停机时，蒸汽流量减少到2%，汽封全部张开。这样，布莱登汽封通过汽封弧段的自动开启和关闭，实现了在机组启动过程中汽封径向间隙的可调，在机组正常运行中汽封径向间隙保持在较小的范围内（0.35-0.45mm）。轴封漏汽量较传统汽封大大减少，可有效消除因轴封漏汽严重导致的轴承箱油中含水、汽缸上下温差大等安全隐患。布莱登汽封通过减少轴封漏汽，提高机组运行效率。减少启停次数，降低启动成本。机组启停过程中，特别是过临界转速时蒸汽流量小，汽封能够主动远离转子，汽封与转子径向间隙达3mm以上，避免与转子产生碰磨，提高机组启停中的安全性。陡河发电厂2机组进行布莱登汽封改造时考虑到是首次应用该技术，且2机组汽缸变形严重，因此决定在原布莱登汽封设计间隙标准的基础上进行了适当调整。隔板汽封间隙标准，上部：0.60-0.65mm，下部0.80-0.90mm，左右0.35-0.40mm。为了准确掌握汽缸变形量的数值，确保布莱登汽封改造后一次启动成功，陡河发电厂在2机组大修时专门进行了空扣缸拉钢丝测量汽缸变形量的工作。测量状态分为空扣缸不紧螺栓和空扣缸紧螺栓，冷紧1/2汽缸螺栓，要求汽缸结合面间隙小于0.05mm，如达不到这一要求，可采用增加冷紧汽缸螺栓数量或采用螺栓热紧的方法消除汽缸结合面间隙。分别测量两种状态下汽缸和隔板洼窝，两次测量对应数据的差值就是汽缸的变形量。汽封间隙标准汽缸变形量就是半实缸状态应调整的汽封间隙数值。对于上缸汽封间隙的调整，采用在相应隔板或汽缸结合面加垫的方法，模拟实缸状态下上缸隔板汽封的间隙，加垫的厚度仍为该位置的汽缸变形量数值， 最终以该汽封间隙进行验收。通过陡河发电厂2机组布莱登汽封改造过程看，对于汽缸变形量大的机组，采用空扣缸拉钢丝测量汽缸变形量的方法，可准确掌握汽缸变形对汽封间隙的影响，能够更加真实的反映机组实缸状态的汽封间隙。虽然需要耗费一定的人力和工期，但为机组的精密检修提供了真实、可靠的数据，为制定汽封间隙调整标准提供了强有利的依据，能够实现在保证机组安全的基础上，大大提高机组的经济性的目标。陡河发电厂2机组大修后一次启动成功，上下缸温差，胀差均在规程规定范围内。通过与上次大修后的热力试验进行对比分析，布莱登汽封改造使机组热耗下降了