汽轮机汽封系统优化的研究与实践

冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第10期总第188期热电1立项背景1.1外部环境影响唐钢动力厂热电二车间有130t/h锅炉和25MW发电机组各3台，主要是利用公司生产出的富裕煤气进行发电，作为公司的生产辅助单位，在现有的煤气供应下，最大限度的增加发电量，减低公司的外用电成本，是当前的主要途径。1.2内部环境影响通过计算，锅炉的运行已经达到了设计能力，甚至满负荷时指标优于设计能力，已经无更大潜力可挖。汽机效率则较低，汽机设计发电汽耗为3.947kg/kWh，而实际运行汽耗达4.25kg/kWh甚至更高。降低机组发电汽耗是提高发电效率的主要选择。1.3影响机组效率的因素(1)汽轮机通流效率低，热力系统严密性差(内漏和外漏)。(2)循环冷却水系统不良，影响机组凝汽器换热，从而影响排气温度、真空等参数。(3)汽机进汽参数及运行稳定性。针对上述各因素，近年来已经对循环冷却水进行了最大能力的改造，并对运行参数控制较好。最终本次课题重点从汽机本体通流部分进行攻关。2总体思路目前适用于汽轮机的新型汽封有多种，包括蜂窝式汽封、侧齿式汽封、刷式汽封、布莱登汽封等，通过与相关电厂交流，并联系了多家生产汽封的厂家，总结蜂窝式汽封技术较适合我厂，蜂窝式汽封技术最早也最为成熟，和原汽封比较，蜂窝汽封是取消了原梳齿汽封上两长齿之间的短齿，将原短齿用蜂窝带取代，汽封体整体外形尺寸与原汽封尺寸不变。3技术方案(1)在现有有效空腔内，增加密封齿数，由原厂设计的23齿增加至25齿，增加密封效果。(2)在不影响安全的情况下，减小密封间隙，由0.3mm降低到0.25mm，增强密封效果。(3)在不影响密封寿命的前提下，减小齿的厚度，每个齿减少5mm，增强密封效果。(4)改善密封结构，增强密封效果，使用新型蜂窝式汽封。(5)轴及动叶顶部原凸台凹槽结构形状仍保留不汽轮机汽封系统优化的研究与实践陈士军(河北钢铁股份有限公司唐山分公司动力部,河北唐山063016)【摘要】通过在现有有效空腔内，增加密封齿数；在不影响安全的情况下，减小密封间隙；在不影响密封寿命的前提下，减小齿的厚度；改善密封结构,使用新型蜂窝式汽封的方式对汽封改造来实现提高机组发电效率。【关键词】汽轮机；汽耗；汽封【中图分类号】TM311【文献标识码】B【文章编号】1006-6764（2015）10-0034-03AStudyandPracticeonOptimizationoftheSteamSealingSystemofSteamTurbineChenShijun(TangshanPowerSupplyDepartmentofHebeiIronandSteelCo.,Ltd.,Tangshan,Hebei063016,China)[Abstract]Thenumberofsealingteethwasincreasedinexistingcavity,thesealinggapwasnarrowedaslongasnotaffectingsafety,teeththicknesswasreducedaslongasnotaf原fectingtheservicelifeofthesealingandthesealingstructurewasimprovedthroughmodifi原cationofthesteamsealingwithnew-typecellularsteamsealing,whichhasenhancedthepowergeneratingefficiencyoftheunit.[Keywords]steamturbine;steamconsumption;steamsealing34冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第10期总第188期序号东（a)西(b)下(c)c-(a+b)/2第1级隔板0.781.000.86-0.03第2级隔板3.924.184.00-0.05第3级隔板3.093.003.100.055第4级隔板3.804.003.80-0.1第5级隔板3.764.003.80-0.08第6级隔板2.002.001.93-0.07第7级隔板2.102.002.00-0.05第8级隔板7.207.006.97-0.13第9级隔板3.043.002.92-0.1第10级隔板4.454.404.00-0.425第11级隔板2.482.252.450.085第12级隔板2.602.502.40-0.15前轴封15.004.944.59-0.38前轴封23.503.462.55-0.93前轴封35.005.024.80-0.21后轴封17.007.036.32-0.695后轴封20.005.00-45.00-变，不对汽轮机转子及叶顶进行任何改变。(6)原汽封体形状及退让弹簧形状不变。(7)保持汽封长齿轴向相对位置不变，以满足胀差的要求。将原不可调汽封改造成微量调整的结构形式。4实施步骤4.1返原厂家更换阻汽片镶齿片工程包括拔出旧片、镶装新片、和现场修刮间隙等几项工作。4.1.1换阻汽片流程揭缸—复测间隙—吊出各级隔板—返厂拔齿—修理镶齿槽—镶齿冲铆—立车车齿留余量—隔板装回机组精车—完工4.1.2重要环节施工方法说明拔齿：用钳子夹紧拔除。遇锈蚀严重者，用将钢筋棍与齿焊在一起，然后用撬棍撬出。修理镶槽：用手锉修平原来镶齿冲点。遇冲点重者，可用角向磨光机磨修。镶齿冲铆：成型齿片放入镶齿槽内，用冲子冲铆，要求在10mm的弧长内要有1~2个铆点，在分段的接口处断面向里的50mm长度以内铆接点必须不间断的铆牢，不能留非胀紧点。车齿：将上下两半隔板对接以洼窝为基准找正。然后再根据尺寸粗车齿留余0.5mm。然后压间隙后进行精车修正，回装入缸体后，手工精修间隙。4.1.3齿片间隙精确调整(1)各级隔板在离厂更换齿片期间，机组检修人员必须根据汽缸前后轴封的洼窝找转子中心，汽轮机转子中心合格后不再调整，通过调整发电机转子找对中，对中调整完毕后不再进行变动。(2)各级隔板套体在加工厂粗车返回现场后，全部回装，用假轴测量调整各级隔板洼窝。调整至隔板汽封洼窝数据合格，如表1。（3）按轴系中心调整好后的洼窝数据安装镗齿机，同时根据机组转子的漂移同时进行修正；（4）开始下缸第一次精修，精修过程根据标准间隙预留0.10~0.20mm余量,完成第一次精修；（5）修刮后，再次吊入测量，按标准的要求进行自行检验，对不合要求的各别点进行微调。（6）根据下缸的数值进行上缸间隙的调整，下缸调整好后，将专用镗齿机安装在下缸上，根据下缸洼窝调整固定好，然后，分别将每级隔板套上半依次序回装到下半上，进行间隙精修。（7）上下缸按给定的间隙调整完毕后，吊入转子表1下隔板洼窝测量数据mm上下缸合缸压胶布，最后确认尺寸，需要微调的最后进行微调。公差控制在0~0.05mm之内。精修正完毕后各点阻汽片叶顶间隙如表2。4.2安装汽封体各部位可拆卸活动汽封全部改成蜂窝汽封4.2.1汽封材料选用(1)汽封母体环汽封环母体材料原则上原来汽封是什么材质就选用什么材质。我厂原用材质为铜质，经过与相关厂家咨询，汽封选用15CrMoA锻件。15CrMoA可以在550益正常工作，具有较强的热强性，是哈尔滨汽轮机厂常规汽封材料，适合于汽轮机任何部位的汽封。(2)蜂窝带采用进口美国HTH公司生产的Hastelloy-X耐高温镍基合金。在900益以下能长期稳定工作。4.2.2汽封间隙调整结构形式原汽封是通过车削小背弧的方式进行调整。周转时间长，装卡找正困难。蜂窝汽封小背弧上设计出凸台结构，通过在现场磨削凸台进行间隙调整。4.2.3汽封体安装(1)将各汽封体回装至上下隔板，在汽封体的上、下、左、右四个方向各粘贴1层（厚0.25mm）、2层(厚0.5mm)的胶布，将转子放入，逐级回扣上半缸隔35冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第10期总第188期表2叶顶间隙测量数据检修项目安装标准东西复数级径向汽封间隙1.3~1.71.05、1.15、1.051.55、1.10、1.50复数级径向汽封间隙1.3~1.71.30、1.50、1.751.55、1.70、1.751级径向汽封间隙0.8~1.20.80、0.80、0.900.90、0.60、0.852级径向汽封间隙0.8~1.21.15、1.10、1.050.90、1.00、0.803级径向汽封间隙0.8~1.20.85、0.80、0.850.85、0.85、0.854级径向汽封间隙0.8~1.21.05、1.05、0.800.85、0.85、0.805级径向汽封间隙0.8~1.21.05、1.05、0.800.90、0.90、0.856级径向汽封间隙0.8~1.20.85、0.85、0.850.70、0.80、0.507级径向汽封间隙0.8~1.21.15、0.90、0.851.20、.095、0.958级径向汽封间隙0.8~1.20.85、0.80、0.800.95、0.95、0.909级径向汽封间隙0.8~1.20.85、0.95、0.900.80、0.85、0.8010级径向汽封间隙1.3~1.71.50、1.55、1.651.40、1.55、1.8011级径向汽封间隙1.8~2.21.85、1.85、1.501.90、1.95、1.7512级径向汽封间隙1.8~2.21.80、1.65、1.701.50、1.55、1.50板，通过盘动转子一周，检查胶布的接触情况，对各级汽封间隙做记录，根据胶带的磨损情况初步确认调整间隙，通过调整汽封体凸台调整各级间隙。(2)第一次各级调整完毕后，再次回装各级汽封体，回装转子，按上述同样步骤再次检查间隙情况，并做记录，直至各级调整数值均在图纸标准值下限附近即可。(3)经过3次调整，最终各级隔板汽封数据记录在案（略）。4.3机组回装机组回装，回装过程中保证汽机部分不再进行调整，复测对中数据，用发电机部分调整对中，使对中数据合格。对中数据如下：上下与左右张口标准值为0~0.02mm，实测下张口值为0.005mm，西张口为0.005mm；上下与左右圆周标准值为0~0.04mm，实测上下圆周电机高方向为0.026mm，左右圆周偏西方向为0。5实施效果汽机汽封系统的改造，对原有的梳齿汽封更换为新型的高效蜂窝式汽封，对磨损严重的叶顶汽封进行修复，在图纸规定的装配间隙下，采用更高精度的安装间隙，降低了汽轮机的级间损失，大大提高了汽轮机的效率，汽机的汽耗在原有的基础上大幅下降，汽耗指标甚至超过了机组的设计指标，改造效果明显。改造前，两台机组同期汽耗4.07kg/kWh、4.18kg/kWh，改造后，两台机组同期汽耗3.95kg/kWh、4.01kg/kWh，机组效率提高2.9%和4.0%，两指标均达到机组设计值，改造效果明显。收稿日期：2015-06-12作者简介：陈士军（1970-），男，2005年毕业于河北理工大学计算机科学与技术专业，现从事技术、设备管理工作。mm36