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摘要：本文介紹日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界壓力機(jī)組,針對(duì)高中壓缸汽耗損失較大、效率偏低的情況,進(jìn)行了布萊登汽封改造，探索提高高中壓缸工作效率的方法。
論文關(guān)鍵詞：高中壓缸,汽耗損失,布萊登汽封改造,提高效率

　　華潤電力（常熟）有限公司汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界壓力機(jī)組，型號(hào)為：CLN600-24.2/538/566，是典型的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機(jī)，該機(jī)組于2005年3月投產(chǎn)運(yùn)行。

　　1.高中壓缸的結(jié)構(gòu)

　　本汽輪機(jī)是高中壓缸合缸結(jié)構(gòu)，采用單流程、雙層缸、水平中分結(jié)構(gòu)，外缸為上貓爪支撐形式，上下缸之間采用螺栓連接。高中壓內(nèi)缸之間設(shè)置有分缸隔板，在高中壓外缸兩端及高中壓內(nèi)缸之間設(shè)置有軸端密封裝置，汽輪機(jī)的高壓部分共有8級(jí)，中壓缸有6級(jí)。

　　2.改造前高中壓缸的工作狀況

　　由于機(jī)組在安裝過程中，高、中壓缸通流部分徑向間隙偏大，尤其是高中壓缸隔板汽封和中間過橋汽封間隙偏大，出現(xiàn)調(diào)節(jié)級(jí)壓力偏高、高壓排汽溫度偏高等現(xiàn)象，造成機(jī)組熱耗偏高、效率偏低。

　　3.高中壓缸汽耗損失的原因分析

　　影響汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有如下幾方面：化學(xué)沉積、葉片侵蝕、機(jī)械損傷、汽封間隙漏汽等，其中汽封漏汽損失通常占整個(gè)通流效率損失的80％左右，所以，減少通流漏汽損失，對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。

　　4.梳齒式迷宮汽封與布萊登汽封的比較

　　4.1布萊登與梳齒式迷宮汽封的結(jié)構(gòu)區(qū)別

　　4.11 梳齒式迷宮汽封是汽封背部有板彈簧，在合金鋼環(huán)體上車制出一連串較薄的薄片，每一個(gè)扼流圈后一個(gè)膨脹室，當(dāng)蒸汽通過時(shí)，速度加快，在膨脹室蒸汽的動(dòng)能變化為熱能，壓力降低，比容增大，依此類推，在蒸汽通過多個(gè)扼流圈時(shí)，其每個(gè)扼流圈的前后壓差就很小，泄漏量就降低很多，具體見下圖所示。

　　4.12布萊登汽封取消了傳統(tǒng)汽封背部的板彈簧，在汽封弧段端面間安裝四支螺旋彈簧，并且在每一個(gè)汽封弧段的背部進(jìn)汽側(cè)中間位置銑出一個(gè)進(jìn)汽槽，讓上游來的蒸汽進(jìn)入汽封弧段背面，為保證汽封在關(guān)閉、打開的過程中不出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象，增大了汽封弧塊“脖頸”與汽封槽道處的間隙，而汽封齒部分的結(jié)構(gòu)仍然是梳齒式迷宮汽封。布萊登汽封在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)蒸汽流量在3～30%設(shè)計(jì)流量下汽封塊開始逐級(jí)關(guān)閉；在停機(jī)時(shí)，蒸汽流量減少到2～3%，汽封全部張開，具體見下圖所示。

　　4.2布萊登與迷宮汽封的運(yùn)行比較

　　由于高中壓合缸結(jié)構(gòu)的機(jī)組，轉(zhuǎn)子跨度大，當(dāng)轉(zhuǎn)子停止并再次啟動(dòng)時(shí)（尤其是熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)），轉(zhuǎn)子的靜彎曲（或熱彎曲）不能及時(shí)消除，會(huì)使機(jī)組在啟機(jī)的過程中引起較大的振動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)的迷宮式汽封，由于是不可調(diào)汽封，在機(jī)組啟停過程中會(huì)使轉(zhuǎn)子與汽封發(fā)生碰磨，導(dǎo)致汽封磨損，增大了轉(zhuǎn)子與汽封徑向間隙（縱使在機(jī)組在檢修過程中將轉(zhuǎn)子與汽封的徑向間隙調(diào)整到了最佳值，但經(jīng)過幾次啟停后，汽封仍被磨損）；而布萊登汽封是可調(diào)式汽封，通過汽封弧段的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了在機(jī)組啟、停機(jī)過程中汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙可調(diào)，避免了由于振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)靜碰磨，在機(jī)組正常運(yùn)行中汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙始終保持在較小的范圍內(nèi)，即設(shè)計(jì)值的下限。

　　5.布萊登改造實(shí)施

　　5.1布萊登改造部位

　　高壓第2-8級(jí)隔板汽封（7圈），高中壓間汽封（4圈），中壓第1-6級(jí)隔板汽封（6圈），共計(jì)17圈。

　　5.2布萊登改造技術(shù)要求

　　5.21改造后汽封、汽封齒的材質(zhì)、型式必須與改造前一致，汽封及汽封齒材質(zhì)為0Cr15Mo（鐵素體）。

　　5.22布萊登汽封張開的間隙為2.2±0.2mm

　　5.23布萊登汽封塊頸部與汽封槽部進(jìn)汽側(cè)應(yīng)有0.60～0.70mm的間隙，以保證汽封塊能夠徑向自由運(yùn)動(dòng)，以防產(chǎn)生氧化皮卡死，形成不了密封腔室。

　　5.24汽封端面彈簧孔深公差為±0.13mm，垂直度為90°±3°

　　5.25汽封圈上半左右應(yīng)設(shè)計(jì)有止動(dòng)片，以防汽封脫落，且滿足汽封周向膨脹的需要。

　　5.26汽封弧塊頸部出汽側(cè)與汽封體結(jié)合面，兩面要求粗糙度為3.2 。

　　5.27汽封徑向間隙的驗(yàn)收采用全實(shí)缸滾膠布驗(yàn)收（汽缸中分面0.10mm不入、轉(zhuǎn)子位于軸向正確位置）。

　　5.3 布萊登汽封的安裝條件

　　高中壓缸解體后，發(fā)現(xiàn)高壓內(nèi)缸變形較大，在自由狀態(tài)下高壓內(nèi)缸中分面間隙最大達(dá)到3.4mm，呈內(nèi)張口，冷緊全部螺栓仍不能消除間隙，在全部中分面螺栓熱緊的情況下，仍存在一定的內(nèi)張口，最大達(dá)1.2 mm，但內(nèi)張口沒有貫穿到中分面螺栓處，汽缸中分面仍能滿足機(jī)組安全運(yùn)行的嚴(yán)密性要求。咨詢制造廠家，廠家答復(fù)為對(duì)于該類機(jī)組的首次大修，由于運(yùn)行時(shí)間不長，汽缸的變形趨勢還未穩(wěn)定，實(shí)施機(jī)加工手段處理中分面存在周期長、更換件多等問題。因此，建議機(jī)組首次大修時(shí)，不對(duì)高壓內(nèi)缸變形做大的處理，但汽缸中分面存在過大間隙，必然對(duì)高壓部分的徑向通流間隙的調(diào)整帶來一定的難度，具體見下圖所示。

　　keyimg15.4布萊登汽封的間隙調(diào)整與正式安裝

　　在高中－低對(duì)輪中心合格、油檔洼窩確定后，以油檔洼窩作為假軸找中心的依據(jù)，利用假軸測量、調(diào)整高中壓內(nèi)、外缸洼窩中心，算出高、中壓內(nèi)外缸的中分面變形量，調(diào)整隔板、軸封套洼窩中心；利用假軸來調(diào)整汽封、軸封徑向間隙（用特制的內(nèi)徑千分尺測量汽封至假軸的徑向距離，再與真軸在該處的直徑相比較，對(duì)照汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出調(diào)整量），最后用滾膠布方法測量、調(diào)整汽封、軸封徑向間隙。對(duì)于布萊登汽封進(jìn)行預(yù)安裝，即通過全實(shí)缸滾膠布驗(yàn)收的方法（汽缸中分面0.10mm不入、轉(zhuǎn)子位于軸向正確位置），在高壓內(nèi)外缸全部冷、熱緊的狀態(tài)下進(jìn)行滾膠布檢查徑向間隙，汽缸經(jīng)過三次汽封調(diào)整后（對(duì)汽封背板內(nèi)緣采取“小削大沖”的調(diào)整方法），隔板汽封、軸封徑向間隙合格。最后，在扣缸時(shí)，仔細(xì)檢查確無工具或其它雜物遺留，用壓縮空氣吹掃，拆除孔洞封堵，內(nèi)窺鏡檢查，確認(rèn)夾層、孔洞內(nèi)無雜物遺留后，對(duì)布萊登汽封進(jìn)行正式安裝，進(jìn)行高中壓內(nèi)、外缸的正式扣缸。

　　6.布萊登改造后運(yùn)行狀況及節(jié)能效果

　　6.1運(yùn)行狀況

　　#1機(jī)組大修后初次啟動(dòng)帶600MW時(shí)，#1瓦X，Y震動(dòng)分別為66.65、53.50；#2瓦X，Y震動(dòng)分別為63.17、51.30。機(jī)組正常運(yùn)行一周后，#1瓦X，Y震動(dòng)分別為25.00、25.13；#2瓦X，Y震動(dòng)分別為48.13、57.13，即震動(dòng)均在要求范圍內(nèi)，軸瓦回油溫度也符合標(biāo)準(zhǔn)，可謂高中壓缸啟動(dòng)平穩(wěn)、正常。

　　6.2 節(jié)能效果

　　在汽輪機(jī)本體的節(jié)能效果上，可參照“南京方天公司”現(xiàn)場試驗(yàn)得出的下表參數(shù)進(jìn)行分析、比較。

　　高、中壓缸效率對(duì)比表

　　

　　從上表中高、中壓缸效率來看，三個(gè)負(fù)荷工況下高壓缸效率都有小幅提升，但中壓缸效率除了在620MW工況時(shí)比修前提高外，其他兩個(gè)工況均比修前有所下降，故綜合高中壓缸整體來看，改造前后高中壓缸綜合效率僅在620MW工況時(shí)有一定的提升，但其他工況下并不明顯；從修前高、中壓缸效率和設(shè)計(jì)值比較來看，各工況下高壓缸效率均遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，但中壓缸效率則比較接近設(shè)計(jì)值，甚至出現(xiàn)400MW工況下中壓缸效率比設(shè)計(jì)值還高的情況，這是不合情理的情況，我們分析造成這種中壓缸效率偏高的表象實(shí)質(zhì)是過橋汽封處存在較大漏氣，就是高壓缸的進(jìn)汽通過過橋汽封漏進(jìn)中壓缸，從而造成高壓缸效率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值而中壓缸效率比較接近甚至超過設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象。這樣也可以解釋為何改造后高壓缸效率各工況均有所提升而中壓缸反而效率下降了，也說明過橋汽封改造后對(duì)于減少漏汽方面有顯著的作用，而且該汽封在啟動(dòng)時(shí)汽封的間隙較大，對(duì)汽輪機(jī)的啟動(dòng)安全有保障！另外，機(jī)組在額定狀態(tài)下運(yùn)行，在凝汽器真空相近的情況下，調(diào)節(jié)級(jí)壓力較檢修前提高了近0.5MPa，說明在汽封改造后，高壓缸提高了做功能力，尤其在“迎峰度夏”期間，調(diào)節(jié)級(jí)壓力的降低對(duì)機(jī)組帶高負(fù)荷的能力提供了有利的保障！在T－MCR工況下（該工況下機(jī)組出力是634.18 MW），檢修前機(jī)組維持該工況運(yùn)行要靠噴射再熱器減溫水來保證調(diào)節(jié)級(jí)不超壓，機(jī)組負(fù)荷才能達(dá)到634MW，而檢修后則不再需要對(duì)再熱器噴水，大大降低了機(jī)組運(yùn)行工質(zhì)的損失。

　　7.結(jié)束語

　　在選用布萊登汽封進(jìn)行汽封改造時(shí)，要尤其注意它的彈簧，可以說彈簧質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，如在機(jī)組啟動(dòng)過程中若彈簧出現(xiàn)卡澀，則汽輪機(jī)的汽耗非但不會(huì)減少，反而會(huì)比梳齒汽封還要大；為此，在采用布萊登汽封改造時(shí)，一定選用原裝的美國進(jìn)口彈簧；另外，布萊登汽封畢竟屬于可調(diào)式汽封，其中的彈簧的壽命如何還有待于下次大修來確定。