布莱登汽封在上都电厂的应用 改好

1、 分类号:学校代码: 10128UDC:学 号:20082083 硕士学位论文类 别: 工程硕士题 目：布莱登汽封在上都电厂的应用 英文题目: Application of the Bladen steam sea in ShangDu Power研究生：冯润富学科名称：动力工程指导教师：田瑞 教授二一二年十二月内蒙古工业大学工程硕士专业学位论文原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 内蒙古工业大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志

2、对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名： 指导教师签名： 日 期： 日期： 摘 要由于国际能源价格的不断上涨,国内的煤炭价格也大幅攀升,节约能源、降低企业成本成为各企业紧迫的任务。从电力行业自身的实际出发，通过设备改造，可以提高机组经济性，起到节能降耗的目的。汽轮机动静部件之间的汽封是直接影响汽轮机安全、经济运行的重要部件，寻求更为合理的汽封结构和更佳的阻汽效果，一直是国内外汽轮机专家们探索追求的目标。本文针对内蒙古上都电厂#2汽轮机传统背撑弹簧梳齿式汽封在运行中出现的磨损，造成漏汽量大使机组热耗增大、汽封更换量大等影响机组安全、经济运行的问题进行了分析。

3、论证了用布莱登汽封替换传统汽封的可行性，并在此基础上提出了上都电厂#2汽轮机布莱登汽封改造的方案，对改造方案实施后的运行安全、经济性效果进行了计算及分析评价。关键词：布莱登汽封 改造 经济性比较AbstractDue to rising international energy prices, domestic coal prices have also risen to any significant extent, saving energy, Reducing Enterprise cost enterprises an urgent task. Proceeding from the

4、actual conditions in the power industry itself, through equipment improvement, you can improve unit economy, energy saving and consumption reduction goal. Turbine steam seal between dynamic and static parts are direct influence of Steam Turbine safety, an important part of economic operation and see

5、k more rational steam seal bus structure and better deterrent effect, has been at home and abroad turbine experts probe into the goal.This article for both Inner Mongolia ShangDu Power Plant No. 2 turbine traditional backstay spring comb - type steam seal gland and wear occurring in the operation, c

6、ausing leakage Ambassador units increased the heat and steam seal replacing a large amount of influence of unit safety and economic operation analysis of the problems. Demonstrates using Bladen steam seal feasibility of replacing the traditional seal, and on this basis raised on the power plant No.

7、2 turbine Bladen steam seal improvement scheme, after the implementation of the reconstruction plan of running safety, calculation and analysis of the economic effect evaluation.Key words: Bladen steam seal modification Economic Comparison目 录第一章 绪论11.1研究的目的和意义11.2国内外现状1第二章 汽轮机汽封简介32.1汽封的定义32.2汽封的种类3

8、2.3迷宫式汽封漏汽量的计算72.4汽封间隙的选择92.5布莱登汽封简介10第三章 上都电厂原有汽封存在问题及原因分析163.1内蒙古上都电厂概况163.2存在问题分析17第四章 改进效果及分析224.1 #2机组布莱登汽封改造情况224.2 #2机组布莱登汽封改造后效果分析244.3布莱登汽封改造后的运行注意事项26第五章 结论与展望285.1结论285.2展望28参 考 文 献30致 谢32个 人 简 介33第一章 绪论第一章 绪论1.1研究的目的和意义汽轮机作为火力发电厂的三大主设备之一，汽轮机效率很大程度影响了电厂的经济效益，通过设备技术改造和完善机组运行方式，来提高机组运行效率成为有

9、效途径。汽轮机由于汽封间隙过大所引发的漏气量增加，占整机组通流热效率损失的80%以上，所以缩小汽封间隙，减少汽轮机通流漏气损失，对提高机组运行效率至关重要。由于技术进步与发展，现代汽轮机通流叶型设计和制造技术已达日臻完善的程度。为进一步提高通流效率，世界各大制造部门在通流汽封结构设计方面作了大量的工作和改进，并取得明显成效。机组启、停或出现振动而汽封不受磨损，正常运行汽封间隙在最合适的状态。使机组在整个大修期内运行不致因汽封磨损导致效率下降，能保持机组长期的高效率运行，甚至延长机组大修周期和缩短大修工期，提高企业效益等问题，已引起广泛关注。布莱登汽封自1995年由美国布莱登工程公司引入我国以来

10、，迄今已有百余台各式机组采用了布莱登汽封技术，历经十年，先后有数台机组经历一次甚至两次以上大修揭缸的检验，众多实践已充分证明了布莱登汽封具有良好的经济性和运行的安全可靠性。哈汽135机组、联合循环、上汽的超临界600MW和超超临界600MW机组均已整机配套采用布莱登汽封。由于该型汽轮机结构的特殊性，作为解决上述问题的重要技术措施之一，对能否采用布莱登汽封和该技术使用情况以及用户所关注的问题进行探讨。1.2国内外现状布莱登汽封是1989年由美国布莱登工程公司创始人Ron.Brandon提出并完成技术设计，1995年引入我国，同年9月在河南首阳山电厂#2机组首次采用，机组大修后一次启动成功，并于1

11、997年1月通过了由原国家电力部安生司组织的专家现场专项揭缸检查，检查结果表明：汽封无磨损，弹簧工作正常，完全达到技术设计要求。截止到2007年5月，国内共有190余台60660MW机组成功地采用了布莱登汽封技术。在不同电厂决定是否采用该项技术的可行性研究分析时，所关注的首先是安全性问题，为检验使用效果，1997年1月11日由原电力部安生司组织十六个单位对其进行现场揭缸检查，当时该机组大修后已运行9618h，完成发电量16.2亿KW.h，共经历启、停6次，其中冷态2次，热态4次，没有发生汽封发面的故障和异常，汽轮机的振动、胀差、轴向位移等数据均正常。组织及参加单位，对于现场揭缸检查结果和结论形

12、成了纪要。确定了该技术使用效果。随后，首阳山电厂1号，焦作电厂16号200MW机组等电厂相继采用该项技术进行了汽封改造。据不完全统计，截止2001年6月。现国内已在6300MW不同类型及容量机组上使用该技术，改造台数达65台。这些机组中有的已进行过大修。经过12次大修的机组，如首阳山1、2号机，焦作电厂4、5号机，电厂反映，揭缸检修未发现有汽封磨损情况，大修也可不对汽封间隙进行修刮和调整及更换。改后的机组中，如首阳山、新余、盘县、焦作、南山等电厂进行过的热力试验结果表明，与以往大修后的结果相比较，高、中压缸效率有不同程度提高，机组热耗率确实下降不小，最大的热耗率下降269.3kj/（KW.H）

13、。而且，南山电厂还专门在高压缸前轴封漏汽管上设计、安装了蒸汽流量孔板，测量轴封漏流量。由于没有改前数据，只能与设计值比较。设计1.23t/h ，实测0.76t/h，相对下降38%，这在各电厂不同容量和类型机组的考核试验结果中，还不多见。该机组为50MW燃气蒸汽联合循环机组，承担调峰任务，频繁启停调峰运行，至今轴封漏汽量基本保持不变。3第二章 汽轮机汽封简介第二章 汽轮机汽封简介2.1汽封的定义汽轮机有静子和转子两大部分。在工作时转子高速旋转，静子固定，因此转子和静子之间必须保持一定的间隙，不使相互摩擦。蒸汽流过汽轮机各级工作时，压力、温度逐级下降，在隔板两侧存在着压差。当动叶片有反动度时，动叶

14、片前后也存在着压差。蒸汽除了绝大部分从导叶、动叶的通道中流过做功外，一小部分会从各种间隙中流过而不做功，成为一种损失，降低了机组的效率。 转子还必须穿出汽缸，支撑在轴承上，此处也必然要留有间隙。对于高压汽缸两端和中压汽缸的前端，汽缸内的蒸汽压力大于外界大气压力，此处将有蒸汽漏出来，降低了机组效率，并造成部分凝结水损失。在中压缸的排气端和低压缸的两端因汽缸内的蒸汽压力低于外界的大气压力，在主轴穿出汽缸的间隙中，将会有空气漏入汽缸中。由于空气在凝汽器中不能凝结，从而降低了真空度，减小了蒸汽做功能力。为了减小上述各处间隙中的漏气，特安装防止泄漏的装置来提高汽轮机的工作效率，这种装置通常称为汽封。2.

15、2汽封的种类汽封封从结构原理上讲，一般分为三种类型，即：迷宫式汽封、炭精环式密封和水环式汽封，炭精式密封和水环式密封属于接触式密封，仅在小功率机组上使用，而广泛使用在大功率汽轮发电机组上的是非接触式的迷宫式汽封。图2-1几种迷宫式汽封示意图（a）平齿迷宫式汽封 （b）分级迷宫式汽封（c）双分级迷宫式汽封迷宫式汽封又称为拉别令汽封或曲径汽封，上图是几种迷宫式汽封的示意图，其工作原理是：迷宫汽封是由许多尖齿和两齿之间的环形汽室组成的，汽封齿有高有低，正好和轴封套上的高低台阶相对应。漏过轴封的蒸汽就在这曲折的路径上通过。蒸汽流过汽封齿尖的最小间隙处，通道面积变小，流速加快、压力降低。蒸汽进入汽封齿后

16、边的汽室，容积突然扩大，产生涡流和碰撞，动能全部消耗，转为热能，在此压力下自行加热，其焓沿等压线又恢复到原来的数值。可见蒸汽通过汽封的过程是压力逐渐降低、焓值保持不变的节流过程，如图2-2所示。蒸汽在汽封前压力为p0,温度为t0。通过一道汽封齿后，压力降至p1，然后在第一道汽封齿后的汽室里，蒸汽又在等压下自行加热到原来的焓值。每经一道汽封齿，就重复一次上述过程，直至蒸汽压力降到汽封后边的压力pz。可见，每道汽封齿都分担一部分压降。因为各汽封齿尖间隙与齿尖对应的环形面积都大致相等，即：A1=d11 A2=d22 所以 1=2= A1=A2=A由连续方程可知，通过各汽封齿环形面积的流量qm都相等。

17、其表达式为 qm/A=c/v 式1随着蒸汽在汽封内压力降低，焓降、比容逐级增大，流速c必然越来越高。 由方程 qm=Ac/v可知，为减少漏汽量，可以减少漏汽面积A，既减少漏汽间隙。但太小，会发生汽封齿与轴之间的摩擦，引起事故，故一般在0.350.5mm之间。汽封齿越多（当然超过临界值后就不行了），每个齿分担的压降就越小，这就是迷宫汽封能减少漏汽的原因。图2-2 迷宫汽封热力过程根据汽封装设的位置不同，汽封又分为下列几种： 叶栅汽封：主要密封的位置包括动叶片围带处和静叶片或隔板之间的径向、轴向以及动叶片根部和静叶片或隔板之间的径向、轴向汽封。隔板汽封：隔板内圆面之间用来限制级与级之间漏气的汽封。

18、轴端汽封：在转子两端穿过汽缸的部位设置合适的不同压力降的成组汽封。由于装设部位不同，密封方式不同，采用的汽封形式也不尽相同，通常叶片汽封和隔板汽封又称为通流部分汽封。汽轮机的通流部分汽封主要作用是减少蒸汽从高压区段通过非做功区段漏向低压区断，保证尽可能多的蒸汽在通道内做功。叶栅汽封相对于隔板汽封和轴端汽封，其汽封前后压差较小，装设部位狭小，因而结构简单，一般情况叶顶径向汽封梳齿嵌压在静止件上，它与围带维持着较小的间隙，构成简单的叶顶轴向汽封。低压长叶片的往往不装设围带，采用减薄叶片的顶部厚度，缩小顶部间隙的办法减小漏汽。叶根汽封一般有叶根直接车出齿尖与静止件构成。对于大型汽轮发电机组，由于轴向

19、长度较长，设置动叶叶根轴向汽封已失去意义，就将动静叶根汽封改为径向汽封，保证了轴向膨胀不受影响，又起到汽封作用。隔板汽封相对与叶栅汽封，其前后的压差大，汽封梳齿较多，结构较为复杂。最常见的汽封结构为，有装在隔板内孔的汽封圈和转子上的凸台形成。其中汽封齿可直接和汽封圈一体车出，也可利用镶嵌的办法将梳齿固定在汽封圈上。汽封圈沿圆周分成几段，有隔板水平结合面处装入隔板T型槽内，并用弹簧板将其压住，在T型槽的侧面开有小孔，运行时，蒸汽进入槽内，对汽封圈产生附加力，是汽封圈始终向心。一般大型汽轮机组都采用弹性隔板汽封，梳齿呈现高低分布，蒸汽在汽封中流动成曲折形。隔板汽封的径向间隙一般选用0.40.7mm

20、之间，轴向的间隙可依据通流部分的轴向间隙考虑原则选取。图2-3汽轮机通流部分汽封的示意图本汽轮机的叶栅汽封采用多齿汽封和椭圆汽封，在叶顶处安装两个高齿和两个低齿，形成迷宫效果以减小漏汽，因汽缸热变形主要在垂直方向上的。椭圆汽封间隙在上下方向的间隙较大，而两 侧间隙相对较小，这样，由于磨擦引起的转子振动发生的可能性就大大减小。汽轮机通流部分示意图见图212。隔板汽封装在隔板内孔的汽封槽内，全周分六块，每块各用1片弹簧片向心顶住。高中压缸、低压A缸各级汽封采用高低齿结构，低压B缸各级采用平齿汽封，上隔板两侧汽封块用销钉铆死在隔板内，并用样冲铆死。隔板汽封有适当的退让间隙，当转子与汽缸偶有少许碰触时

21、，可不致损伤转子或导致大轴弯曲。 汽轮机轴端密封装置有两个方面的功能，一是在汽轮机压力区段防止蒸汽外泄，确保进入汽轮机的全部蒸汽都沿汽轮机的叶栅通道前进做功，提高汽轮机的效率；二是在真空区段，防止汽轮机外侧的空气向汽轮机内泄，保证汽轮机组有良好的真空，降低汽轮机的背压，提高汽轮机的做功能力。一般情况下每一个汽缸都有一组轴封，每组轴封有多段轴封组成，并配有相应的供汽系统。图213是高低压缸轴端密封的系统示意图。图214某东方机组汽封组结构图。图215是某东方机组高压缸端部汽封组结构图。图24汽轮机轴封示意图轴端密封的形式一般分成镶片式汽封和梳齿式汽封两种。镶片式汽封主要是有镶于转子和汽封圈上的梳

22、齿、汽封圈、汽封体组成，汽封圈分段装设在水平中分面的汽封体的T形槽中。这种汽封结构。由于制造工艺和材质的原因运行中往往发生汽封被吹倒和局部脱落的现象，达不到预期的目的。梳齿形汽封的结构和隔板汽封的结构相同，根据汽封齿安装的位置不同，分成了三类：1）、汽封齿安装在转子上；2）、汽封齿安装在静子上；3）、汽封齿在定、转子上均安装。主要优点是结构简单，便于加工，材质可以选用刚性较高的金属。但这种汽封齿在摩擦时容易使转子局部过热而发生转子弯曲的现象。2.3迷宫式汽封漏汽量的计算当一段轴封前的蒸汽状态、轴封后压力以及主要几何参数（如漏汽面积、轴封齿数等都给定时，轴封漏汽量将有一确定的值。下面分别对蒸汽通

23、过轴封最后一片孔口时未达临界速度和已达临界速度两种情况下的漏汽量进行讨论。（1）最后一片轴封孔口处流速未达临界速度。环形孔口前后的压差用p表示，p=px-1-px。由于p很小，蒸汽通过孔口时比容变化不大，因此可近似地按不可压缩流体来处理，这是气流通过孔口的流速为：（21）式中，x为环形汽室x处的蒸汽密度。通过孔口的漏气量Gl可根据连续方程求得（22）进一步演化后可得（23）式中，Al为轴封孔口漏汽面积；l为轴封孔口漏汽流量系数。考虑到通过每片轴封的Gl相等，环形孔口的面积Al相同，同时，环形汽室中的蒸汽状态在一条等比焓线上，则px-1/x-1=p0/0=常数，所以（24）则（25）从式中可以看

24、出当Gl/l*Al和p0、0为定值时，孔口前的压力px-1越低，压差就越大，因而孔口中的比焓降h也越大，这与前面讨论的基本原理是一致的。当有z片轴封时，可写出z个方程，相加得（26）可用积分式近似地写为 （27）则通过环形孔口的漏气量为 （28）上述计算公式适用于环形孔口间隙出未达临界速度的漏气量计算。（2）最后一片轴封孔口处的流速已达临界速度，根据前面分析知道，在轴封孔口处如果有达到临界速度的地方，那么此地必在轴封最后一片孔口处。也就是说，当pz/p0很小而轴封片数z又不够多时，最后一片孔口的压力比可能等于或小于临界压力比。这是对最后一片孔口来说，通过的漏气量应是临界流量。下面近似确定曲径轴

25、封最后一片孔口出现临界速度的条件。根据喷嘴临界流量公式，当最后一片轴封孔口流速达到临界速度时，轴封漏气量Glc为 （29）又因为p0/0= pz-1/z-1=常数，故有 （210）对于最后一片轴封孔口以前的各片孔口，流速都未达到临界速度，因此，应按亚临界条件下的漏汽公式计算，但应把轴封片数z改成（z-1）： （211）根据流量不变的条件，Gl=Glc，则有 （212）由于多片轴封孔口节流作用，蒸汽在曲径轴封的出口处，一般总是过热的，k=1.3得（213）若最后一片轴封孔口流速达到临界速度，则其压力比为（214）（215）该式就是确定临界流速在最后一片轴封孔口中是否出现的判别式。当轴封片数z已知

26、时，若压力比 ，则则轴封漏汽量Gl=Glc；若压力比 ，则轴封漏汽量GlGlc。根据上述讨论克制，当轴封前蒸汽状态p0、0，轴封后压力pz，轴封片数z，轴封环形孔口面积Al以及轴封流量系数l已知时，就可进行曲径轴封漏汽量的计算。2.4汽封间隙的选择2.4.1汽封径向间隙 如果粗略选取径向间隙，可用计算公式=0.001d+(0.10.2)mm(为间隙值，为考虑轴的直径、汽封的结构及材料、汽封距支持轴承的支持轴承的形式及转子转动方向等诸多因素。设计时可按下列数值选取(中、低压汽轮机取较小值)：轴端汽封和隔板汽封的径向间隙：镶嵌片式为0.250.70mm(用黄铜或德国银作汽封片时取较小值)；整车式为

27、0.400.70mm；薄片式为0.400.65mm；枞树形为0.250.50mm。当采用圆柱形或椭圆形支持轴承且转动方向为顺时针时，左侧径向间隙应比右侧的大00.20mm，高压前汽封及高压级隔板汽封下部径向间隙应比两侧的大0.20.3mm。围带汽封径向间隙：1.52mm。围带铆钉头与汽封体的径向间隙：2.53.5mm。2.4.2通流部分和轴向间隙 通流部分和汽封轴向间隙值的选取以正常和事故情况下动、静部分不发生轴向摩擦为原则，这一间隙值可以根据运转状态下转子和汽缸的热膨胀计算、隔板挠曲计算和汽轮机启停时最大温差所引起的胀差估算求出，也可参照汽轮机运行经验决定。一般，轴向间隙的布置趋势由推力轴承

28、往后逐渐增大。目前，为了提高大容量汽轮机的启停性能，缩短启停时间，某些制造厂采用了放大通流部分和汽封轴向间隙，保持较小的汽封径向间隙，叶根部位设置径向式汽封等设计方案。2.5布莱登汽封简介2.5.1 布莱登汽封的工作原理布莱登可调式汽封是美国布莱登工程公司专利产品，全世界以有500多台大小容量汽轮机成功的采用了该技术。该技术经过运行几年后开缸检查，证明汽封确实在运行中伸缩自如，而且未被磨损。因此可以说这一技术的有效性和可靠性已经被实践所证实了。布莱登汽封弧段结构与传统汽封弧段基本相同，只是进汽面上铣出一道引汽槽，其目的是使汽封弧段背面压力（汽封体沟槽内部压力）等于进汽侧压力。而在必要汽封弧段的

29、端面上钻孔装入螺旋圆柱弹簧，其上下汽封环中间各有两只螺旋圆柱弹簧，共四只。弹簧的推力使得汽封弧段在没有蒸汽压力时呈开启状；汽封弧段与汽封体之间一般设计有3mm的退让距离，故汽封齿与轴就有3mm以上的间隙。因此，布莱登可调式汽封设计不同于原有的传统汽封的设计，主要区别在于用四只螺旋圆柱弹簧，取代了十二片平板弹簧片。（图2-5）图2-5 启机时的布莱登汽封当汽轮机尚未进汽时，传统汽封环是闭合状态，而布莱登汽封是张开状态，汽轮机启动后，蒸汽流量逐渐增加，作用于可调式汽封弧段背面的压力会逐渐大于作用在正面的压力，产生一个压差（图2-6）。图2-6 压力分布图当这个压差达到能克服螺旋弹簧的推力时，汽封环

30、就闭合，使汽封齿与轴的间隙变小，达到按设计值所调整的数值。图2-7 正常工作时的布莱登汽封停机时，进汽量逐渐减少，当流量减到一个数值时，也就是2%时，螺旋弹簧的推力大于压差、摩擦力、弧块重力等，就使汽封环张开。因此，经过精密计算而设计的各级汽封螺旋弹簧可以使各级可调式汽封按照需要，在不同的蒸汽流量下，逐一关闭，使整个过程平稳有序的进行。汽轮机进行汽封改造，并非所有的汽封都必须改造为布莱登汽封。在高中压缸的前后两端轴封中最靠外面的三挡汽封必须保持原结构。这是因为如果最外一挡完全张开，那么许多杂物和润滑油会被吸入真空部分；第二挡如果完全张开，就会使引入的密封蒸汽被吸入主凝汽系统；而第三挡如果是完全

31、张开的话，那么在启动前抽真空时就难以保持汽缸内的密封性。结合实际情况，因为轴两端的汽封都十分靠近轴承，因此在这些部位的振幅比较小，汽封也不易于被轴所磨损，所以无须改为可调式汽封。2.5.2布莱登汽封特点2.5.2.1经济性影响汽轮机本体运行经济性有如下几方面：化学沉积、叶片侵蚀、机械损伤、汽封间隙漏汽，其中汽封漏汽损失通常占整个通流效率损失的80左右（详见下图）；所以，减少通流漏汽损失，对提高机组运行经济性至关重要。化学沉积 9.1%表面侵蚀 4.9%机械损伤 2%汽封(含叶顶汽封)漏汽84% 图2-7 汽轮机本体运行经济性(1)布莱登汽封提高机组运行效率，主要体现在： A. 级间汽封漏汽的减

32、少提高了级效率和整机效率。 B. 轴封漏汽的减少增加机组做功能力。 C. 汽封漏汽量的减少，减少了漏汽对主流场的扰动，从而提高机组的运行效率。（2）减少机组启动次数，降低启动成本 A.布莱登汽封较大的启动间隙，能够确保一次启动成功，避免了因动静碰磨造成的多次启动所增加的直接燃料费用。 B.缩短大修周期和无须更换汽封备品费用2.5.2.2技术经济效果持久性汽轮机在启动和运行中，机组部分部件会发生复杂的热应力变化，所以，汽轮机要预留有足够的间隙，避免动静碰磨发生恶性事故，而实际上，最大动静间隙的要求是在机组启停机过临界尤其是热态启动时，这时机组是小蒸汽流量，布莱登汽封是处于张开张态，能够最大限度的

33、满足机组对间隙的要求，过临界后汽封开始逐级关闭，并始终保持最小工作间隙运行。布莱登汽封原理优势是任何传统结构型式汽封无法比拟的，而且技术经济效果持久。改装布莱登汽封的机组大修揭缸时，汽封是否磨损就能断定，汽封无磨损，汽封间隙就不会增大，机组就有较好的经济效果。很多布莱登汽封改造的机组都已经历过大修，最为明显的特点是不用再更换汽封弧块。也就是说采用布莱登汽封将一劳永逸。2.5.2.3有效提高机组运行的安全性众所周知，90%以上大轴弯曲是由于摩擦振动引起的，且基本上发生在启停机过程中。因为汽轮机在启动过程中，由于转子受热不均引起弹性弯曲，或者由于转子自身不平衡而产生异常振动，以及因汽缸受热不均，上

34、下缸温差过大，引起汽缸变形或拱背弯曲，都可能导致动静部位间隙消失而造成摩擦，使得大轴弯曲。在停机过程中，汽缸、转子温度较高，因任何意外原因，汽缸内进入冷水而产生变形，轴封间隙消失，无法进行盘车，也会造成转子弯曲事故。从布莱登可调式汽封的设计思路及工作原理可知，它是通过改变汽轮机启停及运行时的汽封状态，来维持汽封齿与轴的径向间隙。在定速以前，布莱登可调式汽封为全开状态单侧间隙达到3mm以上，换句话说，如果转子振动或热弯曲超过3mm以上，才可能会造成动静间隙消失产生磨损。因此，可以讲布莱登可调式汽封具有避免动静碰磨造成大轴弯曲事故发生的比较先进的汽封。布莱登汽封通过在机组启、停机过程中的自动关闭与

35、张开，有效地避免了汽封与转子的碰磨，因此，对提高机组运行安全性方面具有如下特点：（1）主动安全性特点。这主要体现在机组在启机过程中，在弹簧张力的作用下汽封主动远离转子，使机组启动更加平稳顺畅。（2）被动安全性特点。这主要体现在机组在机组在事故状态下可有效避免事故扩大化。布莱登汽封是靠作用在汽封背部的蒸汽压力克服弹簧的张力而处于关闭状态的，当机组突发事故时，机组自动切断蒸汽，此时，通流部分蒸汽压力骤减，布莱登汽封失去了作用在汽封背部的蒸汽压力，汽封在弹簧张力的作用下迅速张开，避免了转子惰走时与汽封发生碰磨，从而有效的防止转子弯曲、“抱死”等恶性事故的发生。（3）减少轴封漏汽，避免油中含水现象，减

36、少机组运行安全隐患。（4）转子运行更加平稳。（5）对于国产引进型300MW机组，可减少或避免上、下缸温差大及缸体变形大所带来的机组安全隐患2.5.2.4有效提高机组运行的经济性汽封工作间隙的减小，无疑能够提高机组运行的经济性。布莱登汽封经济性主要体现在：（1）减少级汽封的泄漏量汽轮机高中压缸的级间漏汽减少,就能显著提高机组热耗率.（2）减少叶顶阻汽片的泄露量因为可调式汽封在汽机启动阶段不至于发生由于汽封齿摩擦而产生的瞬时弯曲现象,所以叶顶阻汽片不会被围带磨损,从而减低了级间泄漏.汽轮机这部分损失比汽封损失要大得多.（3）减少高中压缸之间中部汽封的泄漏对于高中压合缸的汽机而言,高品质的新蒸汽通过

37、中间汽封漏入低压再热蒸汽区是一种损失.以为漏过去的蒸汽并没有在高压缸的各级作功,减少其至阻挡中间汽封的泄漏能显著增加高压缸的效率.(4)增加调节级后的压力 经常发现汽轮机调节级后压力会比设计值低,这是因为一部分蒸汽从级后区通过叶轮和轴封间隙泄漏了出去,以至高压第一级的效率进一步下降。可调式汽封能减少此种泄漏而使调节级后压力接近设计值。(5) 减少汽轮机的过分通流量由于泄漏太大，汽机在一定功率的蒸汽流量也会超过设计需要量。这就会引起由于节流过大而引起高压缸效率有所损失。(6) 汽轮机内效率有所稳定从历次汽轮机大修中可看出，传统汽封在启停机过程中都会存在汽封磨损，即使大修中经过精心调整，汽封间隙调

38、得再理想，也只能保持较短时间的高效率。而可调式汽封避免了启停过程中汽封齿与轴的摩擦，因此，能使汽轮机长期达到高效稳定运行。由于上述效果，一台汽轮机进行布莱登可调式汽封改造后，可提高汽轮机效率12%。布莱登汽封改造均是在机组大修过程中完成的，通过布莱登汽封改造所产生的机组效率提高效果往往包含在大修整体效果之中，难以从中定量的分离出来。近年来，许多电厂（尤其是国产引进型300MW机组的电厂）为进一步确定布莱登汽封的改造效果，采用大修前、后做对比实验的方法，针对国产引进型300MW机组，测试高中压间漏汽量，确定布莱登汽封改造的技术经济效果。数据表明，这些机组高中压间的漏汽量有了明显的降低，达到或接近

39、设计值，并持久保持此效果。实践证明，通过布莱登汽封的改造，机组的经济性有了明显的提高。2.5.3布莱登汽封对机组性能影响的计算汽封漏气量计算公式是 （216）其中：-流量系数；与汽封结构形式有关。 F-间隙面积；F=D 其中：D-汽封直径； 汽封间隙； Z-汽封齿数； P1,V1-进口压力，比容； P2-出口压力；影响漏气量的各项参数中的热力参数仅与工况有关，而更换布莱登汽封不改变结构形式和直径，只改变间隙。更换汽封后漏气量仅与间隙的改变有关。所以这里计算主要汽封间隙每减少0.1mm的影响。额定工况下，假定每一处汽封间隙比设计之减少0.1mm，对整个机组进行全面详细计算，得出机组效率、功率和热

40、耗相对于设计值的变化。当汽封间隙比设计值大得不太多时，可以用下面的计算结果来估算间隙变化的影响。当汽封间隙比设计值大一倍以上时，其影响要比估算值大2030%。15第三章 上都电厂原有汽封存在问题及原因分析第三章 上都电厂原有汽封存在问题及原因分析3.1内蒙古上都电厂概况上都电厂位于内蒙古自治区锡林郭勒盟正蓝旗政府所在地上都音高勒镇东南约2.5千米处，南距北京市的250千米，西距集宁市250千米，北距锡林浩特市210千米。一期2X600MW直接空冷机组已于2006年9月投产发电，二期2X600MW直接空冷机组，于2007年8月投产发电。上都发电厂#2机为东汽产600MW汽轮发电机组，型号为NZK

41、600-16.67/538/538,亚临界、一次中间再热、单轴三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。设计额定功率为600MW，最大连续出力（T-MCR）664.83MW。汽轮机总级数为38级，高压转子有9级，其中第一级为调速级，中压转子有5级，低压转子有2*2*6级。汽轮机采用高中压缸合缸结构，两个低压缸为对称双流反向布置。隔板汽封采用椭圆汽封，见图3-1所示。图 3-1 椭圆汽封结构示意图动叶采用自带冠结构，叶冠顶部设置了径向汽封，动叶根部设置了根部汽封，见图3-2。所有隔板的中分面都设置有密封键并用螺栓紧固，以利于提高隔板整体刚性和中分面的汽密性。高中压及A低压隔板汽封采用高低齿迷宫式汽封，B

42、低压部分由于机组胀差较大，采用平齿汽封。所有汽封圈均为弹簧分段式汽封圈，固定在相应隔板的环槽内。汽封圈分成几个弧段，每段由板弹簧片支承汽封弧段重量，汽封结构示意图见图3-3。图 3-2 径向汽封和根部汽封图3-3 高中、低压隔板汽封结构简图上都电厂汽轮机原有汽封为梳齿型汽封，汽封间隙设计就比较大，设计间隙上 1.10.3mm、下0.9mm、左0.38mm、右0.38mm，机组安装时施工队伍安装一般取设计值上限，便于机组启动试运交接。在实际运行中，由于汽封弧块、弹簧片长期处于高温高压的蒸汽中，工作环境恶劣、本身的材质等一系列问题的存在，在检修中发现汽封弧段被结垢卡死，弹簧片弹性不良；造成汽封间隙

43、发生变化。特别是汽轮机在启停过程中，由于汽缸内外不均匀受热而产生的变形，会导致转子与汽封齿发生局部摩擦，这种摩擦使转子发生瞬时弯曲现象而进一步加剧了动静摩擦，尤其是过临界转速时，转子必然有较大的振幅。这些原因都会使得汽轮机一经启动，就不能保持汽封设计中所规定并在安装时以调整好的汽封间隙。使汽轮机汽道不正常，汽道不正常泄露所造成的损失，可高达汽道全部热效率损失的80%，在高压和中压缸中，由于汽封和叶顶汽片的过度磨损，间隙过大而引起的损失，竟大于所有其它汽道损失的总和。因此汽轮机级间漏汽量大，会使汽轮机的效率降低。3.2存在问题分析3.2.1机组运行状况分析：3.2.1.1启动中转子振动，特别是过

44、临界转速时振动加大，从而造成动、静摩擦。有的机组，汽封退让间隙设计偏小，造成汽封严重磨损。汽封弧块外径侧的干板弹簧片运行一段时间后，性能恶化，起不到应有的作用。3.2.1.2局部摩擦的热不均匀性造成转子暂时性弯曲，这样，势必使振动进一步加大，从而造成动、静摩擦。3.2.1.3静子部件(内缸、隔板及汽封体)受热不均匀，造成变形，使汽封弧块安装槽不圆度增大，导致局部间隙减小，引起摩擦。 基于上述原因，汽轮机在启动和停机过程中由于振动和变形等原因，致使传统结构汽封摩擦，动、静部分间隙增大，从而导致汽轮机运行效率下降。3.2.2改造前各监视段参数分析：改造前#2机组各监视段参数（压力、温度）均高于同负

45、荷下设计值，尤其汽轮机第126段抽汽温度比设计值高出较多。充分说明高中低压缸效率明显低于设计值。如下表：表3-1 #2机组各监视段参数对照表#2机组461MW各监视段参数（滑压14.4Mpa）实际值设计值压力MPa温度压力MPa温度一抽5.063914.51377.9二抽3.113292.85316.5三抽1.834151.69474.9四抽0.913630.88377.8五抽0.302440.32252.6六抽0.152200.176187.4#2机组506MW各监视段参数（滑压15.4Mpa）实际值设计值压力MPa温度压力MPa温度一抽5.534075.08375二抽3.413433.21

46、314三抽2.04841.9474四抽0.993700.98377五抽0.332500.35251六抽0.162250.198186从机组热耗试验结果也可以看出各段抽汽压力均比设计值高，1-3段抽汽温度也高出设计值10以上，高排温度比设计值高出20以上，说明缸体内部存在内漏现象，如下表：表3-2 #2机组热耗试验结果：试验工况/510MW试验时间/08.12.26主汽压力MPa(A)15.77主汽温度536.56高排压力MPa(A)3.55高排温度338.42再热压力MPa(A)3.37再热温度527.67排汽压力kPa(A)15.75一段抽汽流量t/h105.26二段抽汽流量t/h79.56

47、三段抽汽流量t/h78.17四段抽汽流量t/h99.25主凝结水流量t/h1441.74最终给水流量t/h1552.51给水流量(CRT)t/h1359.08主汽流量t/h1759.7主汽流量(CRT)t/h1640.92不明漏率%0.64试验热耗kJ/kwh9191.47因为间隙大，汽轮机热耗增加，汽轮机缸效率降低，发电煤耗升高，效益降低。为减少轴封漏汽损失，降低机组热耗，提高机组内效率，保证改造经济效益的持久，以及提高机组启停过程中的安全性，将高中压缸汽封整体改造为布莱登汽封。3.2.3预期经济效益分析3.2.3.1计算方法布莱登汽封改造经济性计算分为端轴封和隔板汽封两大部分，具体计算原理

48、、依据如下：汽轮机轴封漏汽对机组经济性影响，是根据对应于汽封两端蒸汽比焓降和汽封漏汽量的计算求得的。 汽封经济性计算中，各处汽封间隙值大修前预估为1.0mm和0.8mm，布莱登汽封改造后的间隙值取至0.30-0.40mm 比焓降见热平衡图。汽封漏汽公式为： （31）其中：F汽封漏汽面积，为流量系数。严格的隔板汽封漏汽量计算需较多基础数据，如叶型、通流结构尺寸、各部分的热力参数等，本次改造方案关于隔板计算是对比300MW机组和经验数据，所做出的估算。表3-3 隔板汽封漏汽量计算部 位热耗降低kJ / (kW.h)折合标准煤g/（kW.h）高压前轴封10.460.35高压后轴封9.210.29高中

49、压间汽封15.220.52高压隔板汽封11.880.38中压隔板汽封6.560.23高中压叶顶汽封21.500.68合计74.832.45 布莱登汽封改造最优方案（高中压缸含叶顶 汽封），改造后的预期效果可以使热耗下降74.83 kJ/kw.h，发电煤耗下降2.45g/kW.h, 按等效年利用小时数6000、标煤价格250元计算，年节约煤量8820吨，直接效益为220万元。如果只改造27圈布莱登可调式汽封的预期效果：热耗降低 53.33 kJ / (kW.h),折合煤耗 1.77 g/（kW.h）上述只是一种比较保守的估算方式。3.2.3.2综合评定经济性所获得的收益可分为两个方面：3.2.3

50、.2.1布莱登汽封改造经济性主要体现：A机组发电煤耗率的降低。B机组带负荷能力增强，相同阀位及参数下运行，机组功率增大。C备品配件所节省的费用。3.2.3.2.2间接收益：A机组启停顺畅，减少启动次数，有效避免机组运行安全隐患。B机组在大修后普遍存在的内效率下降快的问题得到改善，可长时间保持较高的运行效率。31第四章 改进效果分析第四章 改进效果及分析4.1 #2机组布莱登汽封改造情况4.1.1 #2机组布莱登汽封改造具体方案为减少漏汽损失，降低热耗，提高机组内效率，保持改造经济效益的持久，以及提高机组启停过程中的安全性，将高中压缸汽封整体改造为布莱登汽封。汽封改造方案中对隔板及端部汽封进行优化的同时，对于高、中、低压所有隔板（除低压末级外）叶顶汽封也同时要求进行改造，大修时复测各级隔板叶顶径向间隙，对于实际间隙超出设计间隙范围中值以上者，通过更换叶顶汽封片后重新加工，使其径