汽轮机轴封系统漏汽对机组经济性的影响_缪国钧

收稿日期 2006 03 06 作者简介 缪国钧 1965 男 副教授 硕士 从事电厂汽轮机及热工控制方面的教学和科研工作 汽轮机轴封系统漏汽对机组经济性的影响 缪国钧 葛晓霞 南京工程学院动力系 南京 210013 摘要 汽轮机轴封系统漏汽对机组热经济性和安全性有很大影响 根据 200MW 机组的汽轮机热平衡数据 运用等 效热降法分析了轴封 门杆漏汽及其利用系统对机组热经济性产生的影响 结果表明 高压轴封漏汽对经济性影响 较中压轴封漏汽对经济性影响大 高压阀杆漏汽对经济性影响远大于中压阀杆漏汽对经济性影响 设计工况下轴 封 门杆系统漏汽对经济性影响比其它工况小 此项工作对合理地布置轴封系统 指导轴封系统的正确运行有重 要意义 关键词 汽轮机 轴封系统 经济性 等效焓降 分类号 TK263 6 文献标识码 A 文章编号 1001 5884 2007 04 0305 03 Steam Turbine ShaftG land System Leakage Steam Effect on UnitEconomic M I AO Guo jun GE Xiao xia Power Depart ment ofNanjing Engineering College Nanjing 210013 China Abstract Shaftgland system leakage steam of steam turbine can cause biggish influence on unit econo m ic Thispaper took a 200MW modelunit asan example equivalententhalpy drop was adopted for analyzing shaft gland gate way leakage steam and it s utilizing syste m effecton unit s econo m ic The results states high pressure shaftgland leakage steam have larger influence on economic than middle pressure s H igh pressure gate way leakage stea m have larger influence on econo m ic thanm iddle pressure s Shaftgland and gateway leakage stea m has less influence on economic than other s in design con dition The work is identified asbeing critical significance to install gland syste m reasonably and directgland system opera tion correctly K ey words steam turb ine shaft gland syste m econom ic equivalent enthalpy drop 0 前 言 汽轮机轴封系统的作用是减少和防止蒸汽的漏出 减少 和防止空气的漏入 同时 为了减少工质和热量的损失 通常 将汽轮机的轴封漏汽 门杆漏汽都回收利用于回热系统 用 以加热主凝结水或给水 达到提高经济性的目的 轴封系统 的工作情况会影响到滑油中水分含量 凝汽器真空 从而对 机组热经济性和安全性产生很大影响 1 轴封漏汽及利用对机组经济性影响的分 析方法 机组原则性轴封 门杆漏汽及回收利用系统见图 1所 示 调速汽门的门杆漏气 f m被收集利用于加热器 m 中 轴封 A处漏汽 fj被收集利用于加热器 j中 轴封 B处漏汽 fc进入轴封加热器 加热主凝结水 轴封 C处漏汽 f1收集利 用于加热器 1中 轴封漏汽既有工质损失 也有热量损失 它属带工质的 热量出系统 因此 它的做功损失 可按等效热降法计算 1 图 1 轴封门杆漏汽及回收利用系统示意图 如有轴封蒸汽 f从高压轴封漏出系统 其损失功为 f hf hn f kJ kg 装置经济性的相对降低为 i f H 100 如果把轴封漏汽回收利用于加热器 j段 将排挤 j 段回热抽汽 从而获得回收功 它属带工质的热量进系统 按等效热降法 其回收功为 Hf f hf hj j hj hn kJ kg 第 49卷 第 4期汽 轮 机 技 术Vo l 49 No 4 2007年 8月TURBI NE TECHNOLOGYAug 2007 由于轴封蒸汽的回收利用 装置热经济性将相对提高 i Hf H 100 其能量回收率为轴封漏汽的回收功与损失功之比 用符 号 表示 Hf f 100 轴封漏汽及利用系统的真实做功损失为 H f Hf kJ kg 轴封漏汽及利用系统对装置热经济性的影响为 i H H 100 等效热降法用于机组的经济性研究十分方便 2 本文采 用等效热降法计算北京重型电机厂生产的某台 200MW 机组 轴封漏汽及利用系统对经济性的影响 2 机组主蒸汽流量 626 2t h时轴封系统对机 组经济性影响 某电厂 200MW 机组原则性热力系统图见图 2 高压阀 杆漏汽和中压阀杆漏汽分别至除氧器和 2号轴封加热器 高 压前轴封漏汽分别至 3号高压加热器 4号低压加热器和 1 号轴封加热器 高压后轴封漏汽和中压前轴封漏汽分别至 4 号低压加热器和 1号轴封加热器 低压轴封漏汽均至 1号轴 封加热器 图 2 200MW 机组原则性热力系统图 2 1 高压阀杆漏汽对机组经济性影响 f f10 f2 0 00424 高压阀杆漏汽损失的做功为 f2 10 f hf hn 6 508kJ kg 高压阀杆漏汽利用的回收功为 Hf2 10 f2 hf2 h5 0 4 h5 hn f10qf10 0 1 3 558kJ kg 能量回收率 Hf2 10 f2 10 100 54 68 系统的做功损失为 H f2 10 Hf2 10 2 95kJ kg 这时 再热器吸热量将增加 Q2 10 f 2 159kJ kg 装置热经济性相对降低 i H 2 10 Q2 10 i H H2 10 100 0 16 热耗率增加 q q i 13 04kJ k W h 标准煤耗率增加 bb bb i 0 499g kW h 2 2 中压阀杆漏汽对机组经济性影响 f f3 f11 0 00062 中压阀杆漏汽损失的做功为 f3 11 f hf hn 0 705kJ kg 中压阀杆漏汽利用的回收功为 Hf3 11 f3 hf3 h5 0 5 h5 hn f11qf11 0 1 0 289kJ kg 能量回收率 Hf3 11 f3 11 100 41 00 系统的做功损失为 H3 11 f3 11 Hf3 11 0 416kJ kg 装置热经济性相对降低 i H3 11 H H3 11 100 0 000 232 热耗率增加 q q i 1 89kJ kW h 标准煤耗率增加 bb bb i 0 072g kW h 2 3 高压轴封漏汽对机组经济性影响 f 2 9895 7 2085 626 2 0 01629 轴封漏汽损失的做功为 f fgq hfgq hn fgh hfgh hn 23 09kJ kg fgq为高压前轴封部分 fgh为高压后轴封部分 轴封漏汽利用的回收功为 Hf f1 hf1 h8 0 8 h8 hn f7 8 hf7 8 h2 2 0 h2 tsf 0 1 f4 5 hf4 5 h4 0 4 h4 hn 11 02kJ kg 能量回收率 Hf f 100 47 75 系统的做功损失为 H f Hf 12 07kJ kg 这时 再热器吸热量将增加 Qf f 8 291kJ kg 306汽 轮 机 技 术 第 49卷 装置热经济性相对降低 i H Q i H H 100 0 667 5 热耗率增加 q q i 54 53kJ k W h 标准煤耗率增加 bb bb i 2 09g kW h 2 4 中压轴封漏汽对机组经济性影响 f 2 269 2 626 2 0 003624 中压轴封漏汽损失的做功为 f6 9 f hf hn 4 116kJ kg 中压轴封漏汽利用的回收功为 Hf6 9 f6 hf6 h4 0 4 h4 hn f9 hf9 tsf 0 8 tsf tn 0 1 2 622kJ kg 能量回收率 Hf6 9 f6 9 100 63 71 系统的做功损失为 H6 9 f6 9 Hf6 9 1 494kJ kg 装置热经济性相对降低 i H6 9 H H6 9 100 0 12 热耗率增加 q q i 9 78kJ kW h 标准煤耗率增加 bb bb i 0 374g kW h 2 5 整个机组轴封系统 包括门杆 的经济性 全系统的漏汽损失做功为 f 33 969kJ kg 全系统的回收功为 Hf 17 489kJ kg 能量回收率 Hf f 100 51 49 系统的做功损失为 H f Hf 16 48kJ kg 再热器吸热量增加 Q Q2 10 Q1 45 78 10 45kJ kg 装置热经济性相对降低 i H Q i H H 100 0 938 7 3 主蒸汽流量变化时轴封系统对机组经济 性影响 主蒸汽流量 D变化时轴封系统对机组经济性影响数据 见表 1至表 5所示 表中各符号的意义及单位同上 表 1高压阀杆漏汽对经济性影响 D t h 610 设计工况 500400 f 0 004 350 00530 006 6 f2 106 6888 27610 21 Hf2 103 6644 5135 604 0 547 90 54530 548 8 H3 0243 7634 606 Q2 10 2 2182 8333 54 i 0 001 60 00190 0031 1 q13 2715 7726 08 bb 0 5090 610 974 表 2中压阀杆漏汽对经济性影响 D t h 610 设计工况 500400 f 0 000 620 000580 000 583 f3 11 0 7070 6610 658 Hf3 11 0 286 30 26380 250 1 0 4050 3990 380 3 H3 11 0 4210 3970 408 i 0 000 3350 0003070 000 315 q2 742 5042 627 bb0 1050 0970 103 表 3高压轴封漏汽对经济性影响 D t h 610 设计工况 500400 f 0 016 280 016310 016 24 f 23 1123 44521 846 Hf 11 6111 8311 118 0 502 560 50470 508 9 H11 49611 61310 729 Qf8 297 28 7258 705 i 0 006 1760 0059350 005 272 q50 4848 4243 965 bb 1 9361 8731 724 表 4中压轴封漏汽对经济性影响 D t h 610 设计工况 500400 f 0 003 630 0036540 004 17 f6 9 4 134 174 703 Hf6 9 3 252 6572 863 0 786 80 63680 608 8 H6 9 0 880 51 5161 84 i 0 000 70 001170 001 35 q5 739 54811 248 bb 0 220 36940 412 2 下转第 320页 307第 4期缪国钧等 汽轮机轴封系统漏汽对机组经济性的影响 图 3 切出瞬间切屑的形状 大 使工件沿负剪切方向发生裂纹 切削力在刀具切出的瞬 间使切屑在工件切出端卷曲 把工件切出端多铣掉一块 形 成 F型屑 当第二次铣削时 由于工件端部少了一块 使切 出端切出角发生了较大的变化 阻止了在切出瞬间负剪切现 象在工件切出端的发生 形成对刀具危害较小的 B型屑 或 T型屑 2 3 2 切削力的变化 在生成 B型屑时切削力下降的时间较长 刀具前刀面上 的正应力和摩擦力均平缓下降 且同时为零 并在切削终了 时切削合力的方向一定 在生成 F型屑时 切削力下降的时 间较短 由于切屑在前刀面上停留并且向切削刃部移动 当 摩擦力为零时 前刀面上正应力不为零 此后在前刀面上产 生一与通常切削力方向相反的摩擦力 使刀具受力方向发生 变化 在切削终了时切削合力的方向有了很大的变化 从而 引起刀具的破损 2 4 影响负剪切的因素 切出角 DE和每齿进给量对负剪切现象的产生有重要的 影响 当 DE50 时 刀具耐冲击次数提高 3 防止刀具破损的措施 1 采用直径适当的铣刀 使切出角 DE 50 切入角 DE 50 可大大减小铣刀切入和切出的机械冲击应力 2 根据不同的加工材料选择不同的切削用量 3 采用大直径铣刀顺铣较好 因为顺铣时切屑厚度的 减小有利于减少负剪切的影响 4 根据被加工的材料选用刀片材质 提高刀片的抗冲 击性能 延长刀具的寿命 提高加工效率 5 虽然在切削刃上磨出的倒棱越宽 抗冲击能力越强 并且还可抑制负剪切时 F 型屑的产生 防止刀片崩刃 但倒 棱越宽 切削刃越钝 切削力越大 故一般刀刃倒棱宽度应不 大于 0 3mm 上接第 307页 表 5 整个机组的轴封系统 包括门杆 对经济性影响 D t h 610 设计工况 500400 f 34 63536 55538 108 Hf18 8119 26420 449 0 543 10 52753 7 H15 82517 29117 659 Q10 5211 55812 243 i 0 008 7870 0092840 009 96 4 结 论 1 通过轴封 门杆渗漏及利用系统的定量计算可以看 出 高压轴封漏汽对经济性影响较大 中压轴封漏汽对经济 性影响相对较小 高压阀杆漏汽对经济性影响远大于中压阀 杆漏汽对经济性影响 2 设计工况轴封 门杆系统漏汽对经济性影响比其它 工况小 3 由于部分蒸汽从轴封出来 经过利用系统又 不考 虑散热损失 回到热力系统 因而用热平衡分析热能的数量 不变 不存在明显的损失 而从热变功的角度看 轴封系统 明显存在热能使用能位的降低或称能量贬值 回收的能量只 是损失能量的一部分 而不是全部 即存在能量损失 4 通过对计算结果的分析可以得到轴封系统对效率等 指标的影响与汽轮机负荷的关系 为机组的经济性研究作准 备 参 考 文 献 1 林万超 火电厂系统节能原理 M 西安 西