王學(xué)棟，吳麗曼，郝玉振

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.中山大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510006）

汽輪機(jī)汽封改造對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和振動(dòng)影響的測試分析

王學(xué)棟1，吳麗曼2，郝玉振1

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.中山大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510006）

介紹了汽輪機(jī)梳齒汽封的密封原理和缺陷，以及刷式汽封、柔齒汽封兩種新型汽封的工作原理、優(yōu)點(diǎn)和在汽輪機(jī)軸系、通流部分中適合的部位。刷式汽封在汽輪機(jī)上的應(yīng)用比較廣泛，高、中、低壓缸各部位均適合；柔齒汽封主要應(yīng)用于軸端密封。由于這兩種型式汽封密封間隙小，在汽輪機(jī)汽封改造中得到比較廣泛應(yīng)用。145 MW機(jī)組采用柔齒汽封改造后，滿負(fù)荷工況下，機(jī)組高壓缸效率提高3.77%，中壓缸效率提高2.65%，熱耗率降低321.2 kJ/kWh；220 MW機(jī)組采用刷式汽封改造后，滿負(fù)荷工況下，機(jī)組高壓缸效率提高2.23%，中壓缸效率提高0.56%，熱耗率降低290.44 kJ/kWh；330 MW機(jī)組采用柔齒汽封和刷式汽封相結(jié)合的改造方案后，滿負(fù)荷工況下，熱耗率降低265.84 kJ/kWh。

汽輪機(jī)；汽封改造；刷式汽封；柔齒汽封；性能分析

0 引言

汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與靜子之間有各種汽封，包括軸端汽封、平衡活塞汽封、隔板汽封、葉頂汽封等，汽輪機(jī)通流動(dòng)、靜葉汽封和軸封漏汽是導(dǎo)致汽輪機(jī)效率降低的重要原因，特別是汽輪機(jī)參數(shù)越來越高，相同密封間隙下，通過級間汽封的漏汽流量增大。漏汽不僅旁路做功的動(dòng)靜葉，而且造成下一級主流道汽流擾動(dòng)，雙重負(fù)面效果影響級效率。

現(xiàn)代汽輪機(jī)最常用汽封仍為梳齒式結(jié)構(gòu)。近幾年來，隨著技術(shù)發(fā)展，從國外引進(jìn)了多種新型汽封，較典型的有：蜂窩汽封、刷式汽封、可調(diào)式汽封、接觸式汽封、側(cè)齒汽封、柔齒汽封等。盡管這些汽封結(jié)構(gòu)型式不盡相同，但設(shè)計(jì)者的指導(dǎo)思想是通過增加齒數(shù)、減小間隙、增加阻力，來提高密封效果，減小漏汽所造成的損失［1-2］。目前各種型式的新型汽封在汽輪機(jī)汽封節(jié)能改造中，得到廣泛地應(yīng)用。

1 汽封密封型式及原理

旋轉(zhuǎn)機(jī)械所采用的密封形式均是被動(dòng)形式，可分為接觸式和非接觸式兩種。

接觸式密封泄漏量最小，理論泄漏量為“0”，應(yīng)是理想的密封形式。但是，由于汽輪機(jī)是在高溫高壓狀態(tài)下高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備，運(yùn)行過程中伴隨缸體熱梯度變形、啟停過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)增大進(jìn)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磨擦等現(xiàn)象，均會(huì)使接觸式汽封體產(chǎn)生磨損，形成動(dòng)態(tài)間隙。汽輪機(jī)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過程中，轉(zhuǎn)子與汽封始終存在間隙，即在汽輪機(jī)這種高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備上只存在非接觸的密封形式，所謂接觸式密封也只是相對于非接觸式密封而言，間隙相對較小。

當(dāng)前汽輪機(jī)組均采用梳齒式結(jié)構(gòu)和原理，如圖1所示。

汽封背部加裝板簧，使汽封與轉(zhuǎn)子發(fā)生碰磨時(shí)能產(chǎn)生退讓，當(dāng)碰磨消失后，汽封在板簧的作用下又恢復(fù)到工作位置。汽封上排列許多具有一定間隙的齒，這些齒與轉(zhuǎn)子表面存有一定的間隙δ，汽封齒與轉(zhuǎn)子形成多個(gè)環(huán)形孔口，每兩個(gè)環(huán)形孔口間形成一個(gè)環(huán)形汽室A。蒸汽由高壓端（P1）汽室流向低壓端（P2）汽室。

圖1 梳齒式汽封結(jié)構(gòu)和原理

當(dāng)蒸汽流過汽封時(shí)，依次通過這些環(huán)形孔口和環(huán)形汽室。當(dāng)蒸汽通過環(huán)形孔口時(shí)，由于通流面積變小，蒸汽流速增大，壓力降低。當(dāng)蒸汽進(jìn)入環(huán)形汽室A時(shí)，通流面積突然變大，流速降低，汽流轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生渦流，蒸汽流速近似降到零；當(dāng)壓力P不變，蒸汽原來具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能使焓值不變，蒸汽依次流過各汽室不斷膨脹，蒸汽密度不斷減小，比容逐漸增大。全部孔口兩側(cè)壓力差之和等于整段汽封所維持的總壓差。

梳齒式汽封的密封機(jī)理為通過蒸汽經(jīng)過環(huán)形孔和環(huán)形汽室反復(fù)節(jié)流膨脹的過程，達(dá)到減少漏汽的目的。汽封間隙δ及汽室空間的大小，是汽封能否有效實(shí)現(xiàn)其性能的關(guān)鍵因素。

梳齒汽封的弊端有：1）汽封齒間為環(huán)形腔室，環(huán)向流動(dòng)減少了渦流降速效果，其阻汽效果差，泄漏量較大；2）當(dāng)汽封間隙不均勻時(shí)，可產(chǎn)生流體激振，從而破壞轉(zhuǎn)子的運(yùn)行穩(wěn)定性；3）在機(jī)組啟停過程中，由于膨脹差較大，因此汽封易出現(xiàn)低齒掉臺(tái)、高齒倒伏的現(xiàn)象，使軸向泄漏量增大，同時(shí)又加大了膨脹差，危及機(jī)組安全運(yùn)行；4）汽封的泄漏量與間隙成正比，汽封齒的磨損必然導(dǎo)致間隙增大。

對于傳統(tǒng)機(jī)組，由于梳齒汽封的限制，汽封間隙設(shè)計(jì)偏大。梳齒汽封要想密封效果好又要安全穩(wěn)定的運(yùn)行，必須滿足3個(gè)條件：汽封齒端部厚度盡可能小、密封腔室盡可能多、安裝間隙盡可能小。前兩項(xiàng)因汽封材料、工藝和汽輪機(jī)設(shè)計(jì)等諸多因素的限制和影響，很難再有突破；而減小間隙，就會(huì)引起機(jī)組汽流振動(dòng)，特別是機(jī)組過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，常常導(dǎo)致汽封片磨損，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲變形，給機(jī)組帶來很大的安全隱患。所以為了機(jī)組運(yùn)行安全，檢修人員常常把間隙人為放大，導(dǎo)致梳齒汽封泄漏量增大，是造成機(jī)組經(jīng)濟(jì)性差的主要原因。文獻(xiàn)表明［3］，汽輪機(jī)的泄漏損失約占內(nèi)部損失的30%，整個(gè)通流部分因密封部位泄漏造成的損失大約會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)熱效率下降2%。

2 采用新型汽封進(jìn)行改造的必要性

我國在役汽輪機(jī)組運(yùn)行效率普遍偏低，嚴(yán)重影響發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能降耗，有效提高汽輪機(jī)組的效率是提高發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑之一。

影響汽輪機(jī)效率的因素很多，如機(jī)械損傷、表面侵蝕、化學(xué)沉積、汽封漏汽等，其中，通流間隙大所造成的漏汽損失是重要原因之一，有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明［4-6］，由于通流部分間隙過大所造成的損失占機(jī)組通流效率損失的80%以上，見圖2。

圖2 汽輪機(jī)效率的影響因素

對于傳統(tǒng)形式的汽封，在機(jī)組啟動(dòng)過程中，由于缸體、隔板、汽封體受熱不均勻?qū)е碌淖冃螘?huì)使汽封齒與轉(zhuǎn)子局部徑向間隙變小，引起碰磨，當(dāng)轉(zhuǎn)子過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子的振動(dòng)加劇摩擦，從而造成汽封永久性磨損，導(dǎo)致間隙增大。機(jī)組檢修前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn)，如表1所示。

表1 某電廠機(jī)組傳統(tǒng)汽封兩次大修前后漏汽率變化%

通過大修，機(jī)組高中壓缸間平衡環(huán)汽封漏汽率有所降低，但經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，又恢復(fù)到修前情況。所以，在汽輪機(jī)組設(shè)計(jì)制造及檢修過程中采用新型汽封結(jié)構(gòu)、合理調(diào)整汽封間隙是解決機(jī)組兼顧安全性、經(jīng)濟(jì)性難題的重要途徑。目前，在制定汽輪機(jī)組整體性能優(yōu)化方案時(shí)，汽輪機(jī)通流部分間隙采用多種汽封相結(jié)合的改造方案，其中刷式汽封和柔齒汽封相結(jié)合的改造方案由于應(yīng)用性能和節(jié)能效果好，得到普遍推廣。

3 刷式汽封與柔齒汽封結(jié)構(gòu)及適用范圍

在汽輪機(jī)組整體性能優(yōu)化改造中，由于刷式汽封、柔齒汽封等“0”間隙汽封的密封效果好，節(jié)能效果好而得到廣泛應(yīng)用，但這兩種型式汽封的應(yīng)用效果和應(yīng)用部位又存在很大不同。

3.1 刷式汽封結(jié)構(gòu)及適用范圍

3.1.1 刷式汽封的結(jié)構(gòu)

刷式汽封的結(jié)構(gòu)如圖3所示，刷環(huán)是由緊密排列的特種細(xì)金屬絲組成的，每根鋼絲就是一端為支點(diǎn)的梁，有極好的彈性，如果運(yùn)行中與轉(zhuǎn)子瞬間摩擦，刷絲可以彈性退讓，不易被磨掉，保證機(jī)組能在設(shè)計(jì)汽封間隙的下限安全運(yùn)行，即便機(jī)組過臨界轉(zhuǎn)速和變工況時(shí)，刷絲也會(huì)跟隨軸退讓而自己不會(huì)磨損，待機(jī)組穩(wěn)定之后，又恢復(fù)良好的密封性能。而傳統(tǒng)梳齒汽封只要和轉(zhuǎn)子碰擦，汽封齒就會(huì)很快磨損，形成永久性的泄漏通道，增大了泄漏量。實(shí)驗(yàn)證明，刷式汽封的漏汽量是梳齒式汽封的10%～20%。

刷式汽封的刷絲為0.05～0.15 mm的高溫鈷基合金絲，專用排絲機(jī)將刷絲排列成與汽封塊同弧度的刷排，設(shè)計(jì)厚度一般為2 mm。汽封退讓間隙可達(dá)到2 mm。刷毛角45～60°，刷毛密集度90～180根／mm（在圓周方向）。采用電子束焊技術(shù)，使刷毛與刷環(huán)自成一體，焊接后的強(qiáng)度比金屬絲本身強(qiáng)度還要高，不會(huì)發(fā)生掉絲現(xiàn)象，可承受的速度超過305 m／s，耐溫可達(dá)1 200℃，具有非常高的可靠性。安裝間隙一般控制在0.05～0.25 mm之間。汽封環(huán)本體采用與原汽輪機(jī)制造廠相同的材質(zhì)。

3.1.2 刷式汽封的優(yōu)點(diǎn)

相對于傳統(tǒng)汽封，刷式汽封的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：1）安裝間隙小，由于刷式汽封的刷絲與轉(zhuǎn)子有40～60°角，存在一定的彈性退讓，刷絲與轉(zhuǎn)子的安裝間隙可調(diào)整至0.05～0.25 mm，為了盡量減少刷絲與轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，實(shí)際設(shè)計(jì)刷絲安裝間隙為原汽封齒間隙的一半，這樣不但增強(qiáng)了汽封的密封性能同時(shí)又能夠保證機(jī)組安全運(yùn)行。2）安全性高，刷絲的退讓間隙比傳統(tǒng)汽封大1 mm左右，且在運(yùn)行過程中不會(huì)對轉(zhuǎn)子造成傷害，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)刷絲可以恢復(fù)到原有較小的間隙。

3.1.3 刷式汽封的適用范圍

刷式汽封在汽輪機(jī)上的使用比較廣泛，高、中、低壓缸各部位均適合。在檢修過程中，汽封間隙可以調(diào)整至0.05～0.25 mm，軸封間隙調(diào)整很小，對保持機(jī)組高真空有利，應(yīng)注意過少的軸封供汽會(huì)造成軸封供汽管內(nèi)部積水，發(fā)生水沖擊，引發(fā)機(jī)組振動(dòng)。汽封改造后第一次開機(jī)，由于汽封間隙過小，需要充分暖機(jī)，根據(jù)振動(dòng)情況，在低轉(zhuǎn)速下使動(dòng)靜部分充分磨合，待機(jī)組穩(wěn)定后再進(jìn)行沖轉(zhuǎn)帶負(fù)荷。

圖3 刷式汽封結(jié)構(gòu)

3.2 柔齒汽封結(jié)構(gòu)及適用范圍

3.2.1 柔齒汽封結(jié)構(gòu)

柔齒汽封其汽封齒結(jié)構(gòu)如圖4所示，將多層金屬布鑲嵌于U型鋼板夾套中，U型鋼板夾套的進(jìn)汽側(cè)高度低于出汽側(cè)的高度，柔性汽封齒的高度高于U型鋼板夾套出汽側(cè)的高度，進(jìn)而改變傳統(tǒng)汽封齒的剛性結(jié)構(gòu)，使汽封齒具有一定的彈性。柔齒汽封的每個(gè)柔齒由多層金屬布組成，在汽流經(jīng)過時(shí)，使通過的工作介質(zhì)產(chǎn)生節(jié)流阻尼和熱力學(xué)效應(yīng)而起到密封作用，汽封齒與軸之間的徑向間隙值為0.2～0.4 mm，達(dá)到增加密封齒的節(jié)流級數(shù)提高阻汽效果的目的。

圖4 柔齒汽封結(jié)構(gòu)

由于柔齒汽封的汽封齒具有彈性，當(dāng)機(jī)組在啟、停過程中，動(dòng)靜部分發(fā)生碰磨時(shí)，汽封齒向進(jìn)汽側(cè)產(chǎn)生倒伏，使汽封齒與轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生彈性碰磨，對汽封齒與轉(zhuǎn)子都不會(huì)造成損傷。當(dāng)碰磨結(jié)束后，汽封齒在自身彈性及汽流的作用下，恢復(fù)到安裝狀態(tài)，使汽封間隙恢復(fù)原設(shè)計(jì)安裝值。柔齒汽封的齒是由耐高溫、耐腐蝕特種金屬布制成，同時(shí)原有避讓彈簧仍舊保留，因此柔齒汽封的使用壽命是梳齒汽封使用壽命的2～3倍。

3.2.2 柔齒汽封與梳齒汽封的比較

與梳齒汽封相比較，柔齒汽封可以降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)幅值，提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性；同時(shí)，柔齒汽封的密封腔室內(nèi)外壓差高，同等間隙下可以使氣體的泄漏量減小20%以上。因此，從結(jié)構(gòu)原理上分析柔齒汽封密封效果明顯優(yōu)于梳齒汽封。

3.2.3 柔齒汽封的適用范圍

柔齒汽封主要應(yīng)用于軸端。由于柔齒汽封齒是由多層不銹鋼絲織成的金屬布組成，因此對加工工藝要求很高，由于柔齒具有彈性，在調(diào)整時(shí)要求控制好檢修工藝，防止調(diào)整后汽封間隙與設(shè)計(jì)尺寸存在較大誤差。間隙過大起不到節(jié)流作用，達(dá)不到節(jié)能效果，間隙過小會(huì)出現(xiàn)不銹鋼絲布與轉(zhuǎn)子碰磨。

4 汽輪機(jī)汽封改造方案及節(jié)能效果

4.1145 MW汽輪機(jī)柔齒汽封改造

4.1.1 汽封改造方案和節(jié)能效果

某電廠145 MW汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，機(jī)組在2010年大修過程中，對汽封進(jìn)行了改造。高壓進(jìn)汽平衡活塞汽封、高壓排汽平衡活塞汽封以及中壓平衡活塞汽封共10道改造為柔齒汽封，間隙由原圖紙間隙0.75±0.1 mm調(diào)整為0.45～0.60 mm，間隙縮小了0.20～0.25 mm；高中壓缸軸端汽封共6道改造為柔齒汽封，間隙由原圖紙間隙0.5± 0.05 mm調(diào)整為0.35～0.45 mm，間隙縮小了0.10 mm。高壓調(diào)速級圍帶頂部2道及噴嘴組徑向汽封片2道，中壓葉頂圍帶汽封13級，共48道阻汽片全部更換。調(diào)速級、噴嘴組汽封間隙由原圖紙2.5±0.1 mm調(diào)整為1.0～1.2 mm，中壓葉頂圍帶汽封間隙由原圖紙0.65～0.95 mm調(diào)整為0.55～0.65 mm，間隙比設(shè)計(jì)減小了0.10～0.30 mm，大大減小了汽封漏汽量，提高了高、中壓缸效率。機(jī)組大修前后試驗(yàn)結(jié)果比較見表2。

機(jī)組大修和汽封改造后，高壓缸效率提高3.77%～5%，中壓缸效率提高2.65%～3.44%，滿負(fù)荷工況下，機(jī)組熱耗率降低321.2 kJ／kWh。

表2 145MW機(jī)組大修及汽封改造前后主要試驗(yàn)結(jié)果比較

4.1.2 汽封改造對機(jī)組振動(dòng)的影響

機(jī)組大修后首次啟動(dòng)升速至800 r／min暖機(jī)時(shí)，2號瓦軸振逐漸增大到96 μm，升速至1250 r／min，2號瓦軸振增大為223 μm，降速至800 r／min暖機(jī)，振動(dòng)正常后又升速至1 500 r／min暖機(jī)、2 700 r／min暖機(jī)，最后機(jī)組順利沖轉(zhuǎn)至3 000 r／min。根據(jù)軸振控制暖機(jī)時(shí)間，通過對振動(dòng)數(shù)據(jù)分析，軸振逐漸增大原因?yàn)槠飧脑旌?，汽封部位?dòng)靜有輕微摩擦現(xiàn)象。

4.2 220MW汽輪機(jī)刷式汽封改造

某電廠220 MW汽輪機(jī)是北京北重汽輪發(fā)電機(jī)有限責(zé)任公司制造的超高壓、中間再熱、三缸三排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組在2010年大修過程中，對汽封進(jìn)行了改造。

4.2.1 汽封改造方案和節(jié)能效果

汽輪機(jī)組大修期間對高、中、低壓端部軸封進(jìn)行了改造，改造后汽封型式為柔齒汽封，改造范圍包括低壓缸端部軸封12圈全部更換，高壓缸前后軸封外側(cè)各更換5圈，中壓缸前軸封外側(cè)更換6圈。為確保軸封密封效果，軸封調(diào)整間隙根據(jù)柔齒汽封結(jié)構(gòu)形式要求一般在0.35～0.4 mm之間。機(jī)組大修前后試驗(yàn)結(jié)果比較見表3。

表3 220MW機(jī)組大修及汽封改造前后主要試驗(yàn)結(jié)果比較

以上220 MW機(jī)組大修和汽封改造后，高壓缸效率提高1.93%～3.486%，中壓缸效率提高0.56%～2.76%，滿負(fù)荷工況下，機(jī)組熱耗率降低290.44 kJ／kWh。

4.2.2 汽封改造對機(jī)組振動(dòng)的影響

汽輪機(jī)組大修完畢開機(jī)時(shí)，軸系振動(dòng)較修前有較大變化，1號、2號、9號軸振在開機(jī)過程中振動(dòng)較大，沖轉(zhuǎn)四次后升至額定轉(zhuǎn)速。1號、2號軸振隨著轉(zhuǎn)速的升高，在2 400 r／min內(nèi)逐漸增大，之后逐漸回落，轉(zhuǎn)速升至3 000 r／min后，趨于穩(wěn)定，振動(dòng)變化穩(wěn)定在100 μm之內(nèi)；9號軸振在1 000 r／min內(nèi)，趨于穩(wěn)定，基本控制在35 μm之內(nèi)，從1 000 r／min升速后，一直呈上升趨勢，轉(zhuǎn)速升至3 000 r／min穩(wěn)定后，最大軸振達(dá)290 μm。

機(jī)組大修后升速困難，在升速、過臨界轉(zhuǎn)速、定速等階段多次發(fā)生高壓轉(zhuǎn)子支持軸承軸振大振動(dòng)保護(hù)，根據(jù)機(jī)組振動(dòng)機(jī)理分析得知，機(jī)組振動(dòng)主要是由于更換柔齒汽封、安裝間隙偏小發(fā)生動(dòng)靜摩擦所致。

4.3 330MW汽輪機(jī)刷式和柔齒汽封改造

4.3.1 汽封改造方案和節(jié)能效果

某電廠330 MW汽輪機(jī)組是東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的亞臨界中間再熱兩缸兩排汽抽凝式汽輪機(jī)，在2011年大修過程中，對汽輪機(jī)汽封進(jìn)行了改造。汽封改造范圍包括高壓端部軸封6圈、高壓隔板汽封9圈、中壓隔板汽封5圈、中壓端部軸封4圈、高中壓缸間平衡盤汽封5圈共29圈改造為刷式汽封；低壓正反第2～6級隔板汽封共10圈改造為柔齒汽封。由熱力性能試驗(yàn)，得到機(jī)組大修和汽封改造前后的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，見表4所示。

表4 330MW機(jī)組大修及汽封改造前后主要試驗(yàn)結(jié)果比較

機(jī)組大修期間進(jìn)行了汽封改造和軸封、汽封間隙的調(diào)整，因此高壓缸效率提高；同時(shí)由于高中壓缸間平衡盤汽封漏汽量的減少，使得計(jì)算得到的名義中壓缸效率降低。機(jī)組大修和汽封改造后，熱耗率下降幅度較大，300 MW工況時(shí)，熱耗率降低265.84 kJ／kWh。

4.3.2 汽封改造對機(jī)組振動(dòng)的影響

機(jī)組大修后啟動(dòng)，從開始沖轉(zhuǎn)到帶負(fù)荷，在兩天多的時(shí)間內(nèi)共計(jì)打閘11次，4次沖轉(zhuǎn)后至3 000 r／min定速。整個(gè)沖轉(zhuǎn)過程中，絕大部分振動(dòng)原因?yàn)槠飧脑旌髣?dòng)靜間隙較小，徑向動(dòng)靜摩擦引起振動(dòng)。

5 結(jié)語

采用新型汽封對汽輪機(jī)軸端汽封和通流部分汽封進(jìn)行改造，可以達(dá)到降低汽輪機(jī)軸端和通流部分的漏汽量，提高汽輪機(jī)效率的目的。汽封改造是多種型式的組合，不同型式的汽封適用不同的位置。刷式汽封在汽輪機(jī)上的使用比較廣泛，高、中、低壓缸各部位均適合；柔齒汽封主要應(yīng)用于軸端汽封。由于這兩種型式汽封密封間隙小，即所謂的“0”間隙汽封，在汽輪機(jī)汽封改造中得到比較廣泛的應(yīng)用，節(jié)能效果良好。

145 MW機(jī)組大修和采用柔齒汽封改造后，高壓缸效率提高3.77%～5%，中壓缸效率提高2.65%～3.44%，滿負(fù)荷工況下，機(jī)組熱耗率降低321.2 kJ／kWh；220 MW機(jī)組大修和采用刷式汽封改造后，高壓缸效率提高1.93%～3.486%，中壓缸效率提高0.56%～ 2.76%，滿負(fù)荷工況下，機(jī)組熱耗率降低290.44kJ／kWh；330 MW機(jī)組大修及采用柔齒汽封和刷式汽封相結(jié)合的改造方案后，熱耗率降低265.84 kJ／kWh；汽封改造的節(jié)能效果顯著。但機(jī)組在大修后啟動(dòng)時(shí)，由于這兩種型式汽封安裝間隙小，引起機(jī)組振動(dòng)，機(jī)組振動(dòng)和多次啟停中的動(dòng)靜摩擦容易加大動(dòng)靜間隙，減小節(jié)能效果，所以在確定汽封改造方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)改造部位選擇合適型式的汽封，調(diào)整恰當(dāng)?shù)膭?dòng)靜間隙，在機(jī)組大修和汽封改造后首次沖轉(zhuǎn)時(shí)，在一定的轉(zhuǎn)速下保證充足的暖機(jī)時(shí)間，防止動(dòng)靜摩擦擴(kuò)大汽封間隙，降低汽封改造的節(jié)能效果。

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Test and Analysis of Impacts of Steam Seal Modification on Economic Index and Vibration of the Unit

Compared with serrate seal，the operational principle and advantage of brush seal and soft tooth seal are introduced，as well as the application position in rotor end and flow passage.Owing to small seal gap，brush seal and soft tooth seal are widely used in seal modification of HP，IP and LP cylinder，of which brush seal is widely used both in rotor end and flow passage，while soft tooth seal is mainly used in rotor end.After soft tooth seal modification，the efficiency of HP and IP of 145MW unit are increased by 3.77%and 2.65%operating under full load，with a 321.2kJ/kWh decrease of heat consumption rate.After soft brush seal modification，the efficiency of HP and IP of 220MW unit are increased by 2.23%and 0.56%operating under full load，with a 290.44kJ/kWh decrease of heat consumption rate.After mixed modification of soft tooth and brush seal，the heat consumption rate of 330MW is decreased by 265.84kJ/kWh with the unit operating under full load.

steam turbine；seal modification；brush seal；soft tooth seal；performance analysis

TK262

：A

：1007－9904（2014）03－0063－06

2014-03-17

王學(xué)棟（1966—），男，博士，高級工程師，長期從事電站機(jī)組本體和輔機(jī)、熱力系統(tǒng)節(jié)能檢測和分析等專業(yè)工作。