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刷式汽封在某热电厂汽轮机节能减排中的应用
作者:管理员    发布于:2015-07-28 14:22:55    文字:【】【】【

刷式汽封在某热电厂汽轮机节能减排中的应用

吴胜杰  张香春  何国亮

(华能沾化热电有限公司,山东 沾化 256800)

摘要通过对刷式汽封工作原理、结构特点,结合电厂的实际使用情况,根据机组A级检修前后的热力试验,分析刷式汽封在电厂汽轮机节能减排中应用的实用性,在保障机组安全运行的条件下,提高轴端汽封、隔板汽封的径向密封间隙水平,以此来达到节能减排的目的。

关键词汽轮机;刷式汽封;节能减排;应用

1  引言

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。& E' j9 E8 R  o+ y0 e! m- J- z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。对于高中压缸两端,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。在中压缸的排汽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。9 U8 `" w9 E' R/ @' x为了减小上述各处间隙中的漏汽,又要保证汽轮机正常安全运行,特设置了各种汽封,这些汽封可分为通流部分汽封、隔板汽封和轴端汽封三大类1

2  该热电厂#1机组现状

该热电厂#1号机组系东方汽轮机厂生产的C165/135-13.24/1.0/535/535型超高压、中间再热、双缸双排汽、单轴单抽汽、凝汽式汽轮机,2005年7月投产发电。机组最大纯凝工况下额定出力为165MW,其工况下的保证热耗为8235千焦/千瓦时。设计最大供热抽汽流量为120吨/小时,供热抽汽温度250℃,其工况下的额定出力为135MW,保证热耗为7319千焦/千瓦时200510月对其进行考核性试验,在纯凝额定工况下汽轮机热耗高于汽轮机设计规范书保证热耗近300千焦/千瓦时,且机组在开机过程中#3轴振偏大。2006年4月份对其进行投产后的第一次检查性A级检修,对其汽轮机进行揭缸检查,对其隔板汽封、轴封等间隙进行按照设计说明书要求重新调整,从修后热力试验数据看,修后汽轮机热耗为8329.53千焦/千瓦时,比投产后考核性实验报告热耗大幅降低但仍高于汽轮机设计规范书保证热耗90余千焦/千瓦时,机组发、供电煤耗高于设计值,机组#3轴振问题仍没有解决。此时,高中压缸、低压缸轴端汽封、隔板汽封均采用梳齿式汽封。梳齿式汽封的主要缺陷是在汽轮机启动过程中,尤其是达到临界转速时振动较大;当机组正常运行时,转子与汽封之间径向间隙相对增大,蒸汽泄漏量增大,蒸汽有用功减少,降低机组的热效率,而考虑机组的安全运行,使得汽封径向间隙不可能做的很小,这就不可避免会有蒸汽的级间泄漏和轴端外部泄漏。因此,如何提高汽轮机汽封的密封效率,一直是该厂汽轮机检修和运行的一项重要工作。

该厂为提高汽封密封进行了大量资料搜集工作,经过考察、调研和与有关汽封厂家研讨论证,在充分考虑机组运行安全性、经济性和投资收益比较,并争取上级公司的同意在2010年10月份#1机组A级检修时,该厂更换了高压隔板2-6级汽封6圈,高压后轴封6圈,高中压间汽封4圈,中压隔板汽封2-6级5圈,中压后轴封2圈,低压缸前后轴封各2圈,共27圈刷式汽封,全部采用刷式汽封。

3  刷式汽封工作原理、结构特点    

刷式汽封是一种柔性密封,由前面板、后面板和夹装与两者之间的高密度的高温合金细金属丝组成的刷丝构成,刷丝沿转子旋转方向有一定的倾角,以吸引转子的径向偏移,形成闭合状态,如图1,刷式汽封结构简图。其泄漏量是梳齿密封的1/5~1/10,并允许动静之间瞬态严重不同心而保持密封能力不变,既提高了机组效率又改善了转子的稳定性,已应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械1。刷式密封的刷丝主要采用钴基高温合金,具有低脆性、高韧性、保证运行过程中不折断,而高性能的焊接工艺保证刷丝的不脱落,优化的刷毛束厚度和高度保证了高性能的严密性,刷丝材料和涂层材料的合理组合保证密封稳定、安全运行。

1  刷式汽封结构简图

刷式汽封使介质泄漏主要发生在密集排列的细金属丝之间形成的微小缝隙中,由于刷子中刷丝间空隙的不均匀性作用,均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀了,并且从紧密的刷丝束区域向疏松的刷丝束区域偏流,这些偏流在刷丝排之间逐渐形成同向流和射流,并产生随机的二次流和旋涡流。而当一射流遇到前面紧密的刷丝束,就会改变运动方向而变成和主流方向垂直的横向流,如图2,刷式汽封气体流动形式。由于刷丝束破坏流动而确保流动的不均匀性,使流体产生了自密封效应,横向流动代替向前流动显然对流体自密封起了重要贡献,它能使横流过刷子的总压降增大从而减少汽封的泄漏量。因此,刷式密封的泄漏特点为,由于压比的增大,刷子中刷丝的密度增加,刷丝之间的空隙减少而使有效的泄漏面积减少,同时使泄漏流动的阻力增大,从而使泄漏随压比增加的梯度降低。

 

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