摘要：分析汽轮机汽封间隙与漏汽量间的关系及对机组效率的影响、汽封磨损的问题，布莱登汽封的特点、可靠性和经济性，及改造情况。
关键词：布莱登汽封；汽轮机效率；改造
前言
汽轮机为了防止高、中压缸蒸汽外泄、低压缸漏入空气，设计了汽封系统(包括端部轴封、隔板汽封、叶顶汽封)，300MW、350MW、600MW机组均采用迷宫式汽封。此类汽封存在漏汽量大、真空差、机组振动、摩擦加大、污染润滑油等问题，为提高机组经济性、安全性，有必要对汽轮机进行更换改造。
一、迷宫式汽封
迷宫式汽封按其齿形可分为平齿、高低齿和枞树形等多种形式，主要工作原理是利用汽封齿内产生涡流、逐级扩容降压，减少不做功的蒸汽损失，以提高汽轮机效率。
汽封漏汽流量可按下式计算：
由上式可知：
1、汽封漏汽流量与梳齿根数的平方根成反比，故大功率机组均布置多道汽封，这些汽封结构紧凑且中、低压动叶较长，增加了汽封径向间隙测量和调整的难度。
2、汽封漏汽流量与汽封间隙成正比，故汽封径向间隙测量和调整的结果直接影响汽轮机的热效率。
在安装时为保证机组安全运行，许多机组汽封安装间隙偏大，导致漏汽、油中进水等问题。为保证汽轮机在有较高效率，尽量减小汽封漏汽损失而将汽封安装间隙缩小后，启动时转子容易使振动加大，特别是过临界转速时，静子部件(内缸、隔板及汽封体)受热不均匀，造成变形，都将导致动静间隙减小，从而造成动静摩擦、汽封磨损、转子暂时性弯曲等问题。
故，为提高汽轮机组的安全可靠性和经济性，提出进行汽封改造。
二、布莱登汽封
布莱登汽封汽封分六段，将传统汽封背部的平板弹簧取消，在弧段端面间安装螺旋压缩圆柱弹簧，安装在汽封端面的钻孔中，在周向弹簧力作用下，使汽封块张开，达到最大径向间隙，并在每一个汽封弧段的背部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，对汽封弧段产生蒸汽作用力。随着进入汽轮机蒸汽量的增加，作用于汽封弧段背部的作用力克服作用于汽封齿侧弹簧力及摩擦力，汽封弧块压向转子逐渐关闭，使汽封齿与转子径向间隙减到最小值（径向间隙设计值）。
布莱登汽封优点
解决了机组采用传统汽封时存在的开、停机过程中过临界转速时振动过大造成汽封碰摩、对汽封间隙造成永久增大的问题，能适应机组负荷的变化自动调整间隙，始终与转子保持最小径向间隙，减少轴封漏汽量，避免油中带水、提高机组的经济性。
基于对级前后压差的要求，仅可用在高、中压缸隔板汽封的轴封，低压不适用，叶顶处直径过大，若采用则每相邻两块汽封处接缝间隙将预留较大，泄漏量未必能补偿汽封间隙调整后的收益，亦不适用。
从布莱登式可调汽封运行的经验来看，可以不同程度地提高机组的热效率，最高可达1％～2％。
布莱登汽封缺点
1、启动与初始负荷阶段，在弹簧作用下汽封环处于全开位置，此时间隙最大，漏汽量大。
2、长期运行后，弹簧易结垢锈死、疲劳失效，降低调整灵敏性导致汽封不可调、机组再次启动时可能出现动静碰摩而产生振动。
3、汽封尺寸加工、弹簧质量、安装工艺等问题，合汽封块运行时卡涩不能完全合拢与回位，造成漏汽量增大、机组异常振动时汽封齿磨损。
汽封漏汽流量可按下式计算：
式中：ξ---流量系数；与汽封结构形式有关
F----间隙面积；
F=πDδ
D---汽封直径
δ—汽封间隙
Z---汽封齿数
P1,V1---进口压力，比容
P2---出口压力
由上式可知，布莱登汽封、迷宫式汽封漏汽流量与梳齿根数、汽封间隙的数学关系一致，更换布莱登汽封不改变结构形式和直径，只改变间隙，不对汽轮机通流部分作任何改动，对原汽封主要尺寸亦不作变化，更换汽封后漏气量仅与间隙的改变有关。
三、改造实例
茂名臻能热电有限公司#7机组为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界压力、一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双背压、抽汽凝汽式汽轮机。型号为：CC600/523-24.2/4.2/1.0/566/566，最大连续出力为662MW，额定出力为600MW。汽（轴）封全部为梳齿形、底部有弹簧结构的迷宫式汽封，汽封齿容易磨损。
机组于2012年9月通过168小时试运，2014年6月、2015年10月分别实施性能考核试验、性能诊断试验。2014年A级检修时，对高压缸的隔板（8级）汽封、中间（过桥4级）轴封、中压缸的隔板（6级）汽封；高压缸端第一级轴封、中压缸端第一级，总共20级汽（轴）封进行了改造，更换为布莱登汽封。
2016年11月至2017年1月，机组进行B级检修，主要进行了凝汽器清洗、高、中压缸揭缸检修、更换和调整汽封、中压缸隔板裂纹缺陷返厂处理等工作。
2017年5月-6月实施汽轮机性能试验。根据方案，完成汽轮机在50%、60%、70%、80%、90%额定负荷、额定负荷、THA工况的热耗率、高中压缸过桥汽封漏汽率、供电煤耗率等试验。
通过高、中压缸间漏汽率试验，测定高压缸蒸汽向中压缸泄漏的流量，确定其对中压缸效率及机组热耗率的影响。试验结果给出漏汽量占再热蒸汽流量的百分比，称为高、中压缸间漏汽率（过桥漏汽率）。
在3VWO条件下进行了变汽温试验，结果见表7。根据试验计算结果绘制中压缸效率与轴封漏汽率关系曲线，两曲线交点为中压缸真实效率和轴封漏汽量占热再热蒸汽流量的百分比，如图1所示。
试验结果表明，THA工况下，热耗率检修后修正平均值（7811.2kJ/kWh）比检修前（7878.6kJ/kWh）降低67.4kJ/kWh，下降0.85%；高压缸效率检修后平均值（86.77%）比检修前平均值（84.71%）提高2.05%；中压缸名义效率平均值检修后（92.30%），比检修前平均值（91.75%）提高了0.55%。
高中压缸过桥汽封漏汽率（2.75%）比设计值（2.25%，数据来源于汽轮机考核试验报告）大0.50%；计入中压缸冷却蒸汽当量流量后漏汽率（3.50%）比检修前（6.00%）下降2.50%。
THA工况下，供电煤耗率检修后修正平均值（301.6g/kWh）比检修前（310.4g/kWh）降低8.8g/kWh，下降2.8%；额定负荷工况下，供电煤耗率检修后修正值（304.0g/kWh）比检修前（311.5g/kWh）降低7.5g/kWh，下降2.4%。
四、结论
布莱登汽封的技术优点是：1、机组启动前汽封处于张开状态，汽封间隙比较大，对机组启动阶段避免因转子临时弯曲引起的振动比较有利；2、机组接带负荷后随主汽流量的增加布莱登汽封能逐级自动关闭，使机组在正常运行中保持较小的汽封间隙，减少汽封漏汽量，提高汽机内效率。3、降低检修工艺与成本，缩短检修周期。
通过国内外大量机组的实践表明，汽轮机汽封由传统结构改为布莱登汽封后，高中压缸过桥汽封漏汽率大幅度降低、汽缸效率有一定上升、热耗率、供电煤耗率有显著下降，经济效果明显，在对所属机组进行合理论证、正确计算、恰当选材后可进行改造尝试。
参考文献
[1]《布莱登汽封在引进型300MW汽轮机上使用的可行性研究》/刘安、宋希文——第六届汽轮机学术年会论文集
[2]《国产引进型300MW机组降耗措施的研究》科学技术成果鉴定报告国家电力公司（2002）国电技鉴字97号
[3]《汽轮机设备检修》《火力发电职业技能培训教材》编委会
[4]《广东茂名臻能热电#7机汽轮机检修竣工报告》
[5]《300MW等级汽轮机使用布莱登汽封的经济性》
[6]《广东茂名臻能热电#7机大修后性能试验报告》
论文作者:田进
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：间隙论文; 机组论文; 汽轮机论文; 中压论文; 布莱论文; 过桥论文; 蒸汽论文; 《电力设备》2018年第26期论文;