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【摘要】隨著我國節(jié)能降耗工作的開展，以及汽輪機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，目前有多種新型式汽封技術(shù)得到開發(fā)和利用。由于汽輪機(jī)通流葉柵設(shè)計(jì)日臻完善，以及加工制造精度的不斷提高，通流部分漏汽損失已成為制約汽輪機(jī)效率提高的重要因素之一。
【關(guān)鍵詞】燃煤發(fā)電;節(jié)能;技術(shù)研究
前言
不同形式的新型汽封，可以針對(duì)性地解決傳統(tǒng)汽封的某些缺點(diǎn)，在特定的情況下，可以更加有效地保持較小的漏汽量。針對(duì)機(jī)組的具體問題，選擇合適的新型汽封更易于保證汽輪機(jī)良好的工作性能，對(duì)保持或提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性可以起到顯著的作用。但是也不能盲目地否定傳統(tǒng)汽封，經(jīng)過精心調(diào)整，也可以達(dá)到相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)性水平。選用新型汽封若不能適應(yīng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，改造中若不能嚴(yán)格控制汽封間隙，改造后達(dá)不到傳統(tǒng)汽封的效果也是有可能的。同任何技術(shù)一樣，新型式汽封的應(yīng)用受到很多因素的影響（有機(jī)組本身的具體問題，也有汽封設(shè)計(jì)制造安裝質(zhì)量），需要在各個(gè)環(huán)節(jié)上認(rèn)真控制質(zhì)量，才能起到應(yīng)有的作用。
傳統(tǒng)梳齒汽封（又稱高低齒汽封，迷宮式汽封）利用一系列依次排列的汽封齒與軸之間較小的間隙，形成一個(gè)個(gè)的小汽室，使高壓蒸汽在這些汽室中逐級(jí)降低壓力，來達(dá)到減少蒸汽泄漏的目的。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，梳齒汽封自發(fā)展之初就一直是汽輪機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)非接觸式密封。目前，汽輪機(jī)廠家在機(jī)組出廠時(shí)自帶的汽封幾乎都是梳齒汽封。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，由于汽封塊的彈簧片長(zhǎng)期處于高溫高壓的蒸汽中，工作環(huán)境惡劣，再加上彈簧片本身材質(zhì)的原因，在汽輪機(jī)檢修中常常發(fā)現(xiàn)因彈簧片彈性不良，汽封塊被結(jié)垢卡死，造成汽封間隙發(fā)生變化，而無法達(dá)到汽封設(shè)計(jì)間隙，導(dǎo)致汽封性能下降。特別是汽輪機(jī)在起停過程中，由于汽缸內(nèi)外不均勻受熱而產(chǎn)生變形，或過臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子振幅較大時(shí)，可能會(huì)引起轉(zhuǎn)子與汽封齒發(fā)生局部摩擦，導(dǎo)致汽封齒磨損，汽封間隙增大，漏汽量增加、汽輪機(jī)效率下降。因而隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間和啟停次數(shù)的增加，傳統(tǒng)梳齒汽封往往存在汽封齒磨損、實(shí)際汽封間隙偏大，密封性能降低的問題，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降。此外，受梳齒汽封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制，汽封在工作狀態(tài)時(shí)，汽封腔內(nèi)存在周向流動(dòng)，容易引起氣流激振，誘發(fā)機(jī)組低頻振動(dòng)，影響機(jī)組安全運(yùn)行。
隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種新型汽封。通過改進(jìn)設(shè)計(jì)，各種新型汽封往往可以在不影響機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，在更小的汽封間隙下運(yùn)行，從而減小了蒸汽泄漏，使機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性得到改善。由于汽封改造投資小、收益快，越來越多的發(fā)電企業(yè)采用性能更加優(yōu)越的新型汽封對(duì)原有汽封進(jìn)行技術(shù)改造、提高機(jī)組性能。本文在眾多的汽封技術(shù)中，選擇幾種典型的技術(shù)進(jìn)行介紹。
1.淺談幾個(gè)汽封技術(shù)改造方案
1）技術(shù)原則
高壓缸部分：根據(jù)汽輪機(jī)通流部分的原理，越是壓力高的級(jí)組汽封漏汽量對(duì)級(jí)效率的影響越大，高壓缸的汽封治理尤為重要。根據(jù)機(jī)組高壓缸效率的高低而考慮對(duì)高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)及第幾級(jí)壓力級(jí)隔板汽封及葉頂汽封的改造。
中壓缸部分：考慮到中壓缸效率提高對(duì)機(jī)組熱耗率的影響較大（理論計(jì)算表明：中壓缸效率每提高1%，可使機(jī)組熱耗率減小23.09kJ/（KW·h））。根據(jù)機(jī)組效率與設(shè)計(jì)值的偏差，來決定對(duì)中壓缸隔板及動(dòng)葉葉頂汽封改造多少，對(duì)于動(dòng)葉葉頂汽封，可根據(jù)揭缸后汽封檢查情況，進(jìn)行汽封間隙調(diào)整或者部分汽封升級(jí)改造。低壓缸部分：低壓缸設(shè)計(jì)作功份額大，提高低壓缸效率對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響更明顯，故可采用新型先進(jìn)汽封對(duì)低壓缸隔板及動(dòng)葉葉頂汽封進(jìn)行升級(jí)改造。軸封部分：從汽輪機(jī)高中壓平衡盤軸封漏汽量、自密封系統(tǒng)的運(yùn)行以及軸封加熱器的運(yùn)行狀況判斷，高中壓平衡盤汽封漏量較大、軸端泄漏量處于良好的狀態(tài)，因此可根據(jù)揭缸后檢查情況，對(duì)平衡盤汽封、軸端汽封進(jìn)行部分汽封升級(jí)改造或者汽封間隙調(diào)整。
2）技術(shù)方案
通過性能分析，高壓缸效率與設(shè)計(jì)值低對(duì)比，中壓缸實(shí)際效率與設(shè)計(jì)值低的對(duì)比，低壓缸效率和設(shè)計(jì)值的對(duì)比。來決定對(duì)通流部分汽封改造的多少以提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。蜂窩汽封具有有效除濕作用。低壓缸葉頂汽封采用蜂窩式密封，利用蜂窩的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以把甩到蜂窩上的水珠吸附住，通過蜂窩背板上設(shè)計(jì)的疏水槽將收集的水排走，降低了蒸汽濕度，可以有效地保護(hù)低壓缸末幾級(jí)動(dòng)葉片免受水力沖蝕，有利于動(dòng)葉片的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。在低壓缸后部濕蒸汽區(qū)可采用蜂窩汽封。
高中壓缸平衡盤軸封漏汽對(duì)機(jī)組熱耗及高、中壓缸效率影響較大。計(jì)算結(jié)構(gòu)表明：高中壓缸間軸封漏汽率每增加1t，影響熱耗率升高1.05kJ/（kW·h）。如機(jī)組高中壓缸間軸封漏汽量大影響機(jī)組熱耗，應(yīng)采用自調(diào)整汽封產(chǎn)品對(duì)此處原有汽封進(jìn)行改造升級(jí)，以保證此處的良好密封效果。低壓缸軸封為光軸梳齒汽封，宜改為接觸式汽封。
2.汽封改造受益
?。?）通流部分汽封改造收益分析
一般而言，泄漏蒸汽從兩方面影響汽輪機(jī)缸效率的變化。第一，汽封泄漏量的增加，直接減小了通過噴嘴（葉片）的蒸汽流量，導(dǎo)致級(jí)做功能力下降，從而引起缸效率降低;第二，汽封處的泄漏蒸汽射流與噴嘴（葉片）主流區(qū)蒸汽相互摻混，增加了端部損失和流動(dòng)損失，引起級(jí)效率下降。這其中，泄漏蒸汽與主流區(qū)蒸汽相互摻混是泄露蒸汽對(duì)缸效率影響的主要因素。相關(guān)研究表明：動(dòng)葉頂部泄漏流所導(dǎo)致的損失中50%以上是由泄漏流與主流摻混導(dǎo)致的，20%由間隙內(nèi)的流動(dòng)損失引起。從這個(gè)意義上講：汽封泄漏量變化對(duì)高壓缸效率的影響最大、中壓缸次之，低壓缸最小。結(jié)合汽輪機(jī)通流部分一元熱力計(jì)算分析理及汽封改造項(xiàng)目，參考各大電廠改造經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)汽封改造和間隙調(diào)整，機(jī)組高壓缸效率、中壓缸實(shí)際效率、低壓缸效率預(yù)計(jì)均會(huì)提高，高中壓間軸封漏汽率會(huì)降低。
?。?）軸封部分密封效果的提高，有助于提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)性
面對(duì)存在汽封泄漏量大的問題，可采用蜂窩汽封或者接觸式汽封進(jìn)行改造，以減小低壓缸軸端漏氣，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。
?。?）汽封改造的間接收益
1）低壓缸末三級(jí)葉片采用蜂窩汽封時(shí)，不僅有助于減小泄露量，還可以有效減小濕蒸汽對(duì)葉片的沖蝕。2）通過高中壓平衡盤軸封升級(jí)改造，降低高中壓平衡盤漏汽量，雖然會(huì)一定程度上降低中壓缸效率，卻減小了高壓缸高品質(zhì)蒸汽的流失，從而使高壓缸功率增加，進(jìn)而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。3）高中壓缸軸封密封效果的改善，會(huì)減少向汽輪機(jī)自密封系統(tǒng)的漏汽量，可能造成自密封系統(tǒng)密封用汽不足，需要適當(dāng)增加輔汽聯(lián)箱向自密封系統(tǒng)的供汽。低壓端軸封的升級(jí)改造，能夠有效阻止外界空氣漏入低壓缸，提高了低壓缸及末端凝汽器的真空度，同時(shí)可以改善汽輪機(jī)凝汽器的換熱效果，提高凝汽器效率，達(dá)到改善機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，降低廠用電率的雙重效果。
3.改造注意事項(xiàng)
為配合機(jī)組節(jié)能優(yōu)化大修工期，對(duì)汽輪機(jī)汽封改造節(jié)能降耗項(xiàng)目的工期應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)劃，建議如下：
?。?）改造方案的確定
1）項(xiàng)目確定后，根據(jù)改造費(fèi)用和方案論證結(jié)論，確定汽封改造初步方案。2）通過與相關(guān)汽封廠家接觸，遴選業(yè)績(jī)多、質(zhì)量可靠的汽封廠家。汽封汽封廠應(yīng)根據(jù)汽封改造初步方案提出汽封改造詳細(xì)技術(shù)方案以及安全性及經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。3）組織專業(yè)人員對(duì)汽封改造詳細(xì)技術(shù)方案進(jìn)行論證，確定最終汽封改造方案，確認(rèn)實(shí)施汽封改造廠家，并進(jìn)行技術(shù)談判簽訂技術(shù)服務(wù)協(xié)議和商務(wù)合同。
（2）改造項(xiàng)目實(shí)施前期準(zhǔn)備
1）配合中標(biāo)汽封專業(yè)廠家確認(rèn)相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，落實(shí)汽封的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所需前期準(zhǔn)備工作。2）根據(jù)機(jī)組節(jié)能改造性大修工期和開始時(shí)間，進(jìn)行汽封采購、大修隊(duì)伍招標(biāo)、大修前的相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備工作。
?。?）改造項(xiàng)目實(shí)施
1）現(xiàn)場(chǎng)汽封產(chǎn)品的調(diào)整和安裝：在實(shí)際汽封改造時(shí)，應(yīng)在制造安裝運(yùn)行過程中，盡可能采取措施，保證實(shí)際設(shè)備接近設(shè)計(jì)狀態(tài)，使汽封改造的效益能夠充分發(fā)揮。安裝應(yīng)由汽封廠家技術(shù)人員或者在汽封廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)下，由其他具有相關(guān)資質(zhì)的專業(yè)人員進(jìn)行調(diào)整和安裝。2）安裝后的檢驗(yàn)記錄：重視對(duì)安裝結(jié)果的檢驗(yàn)，保證汽封安裝符合設(shè)計(jì)要求。此外，準(zhǔn)確記錄檢驗(yàn)結(jié)果，有利于對(duì)今后發(fā)生的相關(guān)問題進(jìn)行分析，有助于對(duì)改造方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，還可作為其它類似機(jī)組進(jìn)行汽封改造時(shí)提供技術(shù)參考和依據(jù)。
?。?）改造項(xiàng)目驗(yàn)收
電廠應(yīng)在與汽封廠家簽訂技術(shù)服務(wù)協(xié)議時(shí)，明確汽封改造項(xiàng)目驗(yàn)收的時(shí)間、方式和方法。并在汽封改造完成后，盡早完成項(xiàng)目驗(yàn)收工作。
4.總結(jié)
影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性的因素有很多，除了汽輪機(jī)、鍋爐等原因外，人的因素也有很多，因此，要想節(jié)能不但要治理好設(shè)備，還要調(diào)動(dòng)起人的積極性，做到獎(jiǎng)懲分明，有獎(jiǎng)有罰。
