节点侧齿型汽封的结构特点与改造技术

严强

关键词:蜂窝型汽封节点侧齿型汽封改造技术

影响汽机内效的因素很多，如喷嘴损失、动叶损失、余速损失、摩擦损失、漏汽损失等。但对运行多年的机组，影响效率主要因素是运行工况及漏汽损失，确切的说，影响效率主要因素之一是汽封结构与间隙的变化。

一、蜂窝型汽封的工作原理及其结构缺陷

蜂窝型汽封是在梳齿型汽封基础上改进而来。汽封体布满蜂窝带，当轴向漏汽进入密封腔室后，将充满每个蜂窝状小孔，而小孔根部是与汽封体钎焊在一起，蒸汽没有漏处，积聚在小孔中的蒸汽和迎头来的蒸汽产生碰撞阻力，多个蜂窝带的综合阻滞作用就很大，使沿轴向漏泄的蒸汽流速减缓。另外，在蜂窝带顶部与轴颈表面之间微小间隙间的一层汽体在高速旋转下形成一层阻滞汽膜，这两个阻力加在一起形成防止蒸汽泄漏的屏障，这就是蜂窝式汽封工作原理。

由于设计的蜂窝汽封几何尺寸有时与国产机组轴系达不到最佳匹配，因只有当蜂窝汽封的几何尺寸为其最佳配比(即蜂窝对边大小与高度之比)时，该类汽封才具有最佳密封效果。加之此类汽封其轴的接触面较其他类型汽封大，近乎是面与面之间的摩擦，蜂窝带抱住轴颈，使摩擦力增大，造成汽轮机启机时，因轴系摩擦阻尼增大而变得难于启动，若有摩擦声，则难判断内部摩擦性质。所以蜂窝型汽封就

要求汽封体与转子之间不能有太小间隙。改造该类汽封的间隙值保持在0.50毫米左右,但该类汽封能有效除湿。利用蜂窝的网状结构可以把甩到蜂窝上的水珠吸纳住，通过蜂窝背板上设计的疏水槽及时将收集的水排走，降低蒸汽湿度，保护低压缸末几级动叶片免受水力冲蚀，利于动叶片的长期安全运行。因此汽轮机低压缸隔板部分的汽封选用蜂窝型汽封，机组运行后收到显著效果。

二、节点侧齿型汽封的结构特点及其优点

节点侧齿型汽封(如下图)是在原有汽封结构的基础上进行设计，不改变原有结构，安装调试与原汽封相同，另外其特点是保留原梳齿式汽封的结构几何尺寸与间隙设计值，保证其运行的安全性。该类汽封在现有齿上加工出侧齿和底齿，在有限空间内加大迷宫腔大小，增加摩阻效应，这样蒸汽通过汽封齿后动能转化彻底，打破原梳齿型汽封结构特征，采用高齿——低齿——更高齿——低齿的结构，且在高齿上带有不同数量的侧齿。因此在相同的汽封段内，蒸汽泄漏时经过的齿数增加，使漏汽量减少。

与蜂窝型汽封相比，节点侧齿型汽封有如下优点：(1)用传统方式安装调试，检修安装人员无需再经过技术培训。(2)较安全。同种材质、相同外型尺寸、不同内部结构的设计思路，继承原梳齿型汽封的安全性，在国产机组上适应性较强。(3)侧齿用特殊工艺在汽封齿上加工而成，为有机整体，使用安全。(4)节点结构避免环向气隙振动，保护轴与汽封齿的安全，提高机组安全性。(5)使用范围广，价格便宜，节约经费，可以改造大部分的传统梳齿汽封。

三、节点侧齿型汽封的技术改造

1、改造替换范围：高压前汽封l—19级，l9圈；高压后汽封1—10级，1O圈；中压前汽封1—1l级，11圈。共40圈。

2、安装：汽封块的识别，汽封块的安装(清洁槽道，检查汽封环端面间隙及其他间隙，最终安装)。

3、改造分析：根据机组热耗率计算公式可知，机组热耗率预计可降低200千焦／千瓦•时。以机组负荷率100％(200MW)计算，一月发电量为14400万千瓦•时，可节约标煤l1806.907吨／台•年(标准煤发热量以29271千焦／千克计)，以每吨标煤465元计算，可获得经济效益549.021万元／台•年。根据热力实验数据，高压缸效率由原先的81.75％提升至82.32％，中压缸效率由原先的88.69％提升至89.79％，与改造前相比，在同负荷下，蒸汽流量可减少20吨／小时。在安全性方面,因大轴弯曲90％以上是由于摩擦引起，且基本上发生在启停机过程中。在启、停机中，或因转子受热不均引起弹性弯曲；或因转子自身不平衡而产生异常振动；或因汽缸受热不均，温差过大引起汽缸变形；或因转子经过临界转速时产生的振动，都能导致动静部位间隙消失而造成摩擦，使得大轴弯曲。改造后的汽封间隙值既能够保证安全的动静间隙，避免转子弯曲事故的出现；又能有效的控制汽机级问与轴端漏汽，解决了汽封间隙调整问题上的安全性与经济性矛盾。因为机组效率提高，使在同负荷下的燃煤量减少近万吨／年，二氧化硫和烟尘的排放量相应降低，有效减轻机组对城市环境污染，其环保效益和人文效益显著，树立起企业良好形象。并且机组汽封系统改造还具有设备选型成本低、安装简便、过程简洁、人员不需要特殊培训等特点，所以该机组汽封系统改造技术有一定的推广应用价值。

参考文献：

[1]靳智平，王毅林．电厂汽轮机原理及系统[M]．北京：中国电力出版社，2004．

[2]山西省电力工业局．汽轮机设备运行[M]．北京：中国电力出版社，1997．