超临界机组高中压缸布莱登汽封改造与节能论文
2024-12-11
摘要：本文介绍日立技术生产制造的超临界压力机组,针对高中压缸汽耗损失较大、效率偏低的情况,进行了布莱登汽封改造，探索提高高中压缸工作效率的方法。
论文关键词：高中压缸,汽耗损失,布莱登汽封改造,提高效率
华润电力（常熟）有限公司汽轮机为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界压力机组，型号为：CLN600-24.2/538/566，是典型的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，该机组于2005年3月投产运行。
1.高中压缸的结构
本汽轮机是高中压缸合缸结构，采用单流程、双层缸、水平中分结构，外缸为上猫爪支撑形式，上下缸之间采用螺栓连接。高中压内缸之间设置有分缸隔板，在高中压外缸两端及高中压内缸之间设置有轴端密封装置，汽轮机的高压部分共有8级，中压缸有6级。 2.改造前高中压缸的工作状况
由于机组在安装过程中，高、中压缸通流部分径向间隙偏大，尤其是高中压缸隔板汽封和中间过桥汽封间隙偏大，出现调节级压力偏高、高压排汽温度偏高等现象，造成机组热耗偏高、效率偏低。 3.高中压缸汽耗损失的原因分析
影响汽轮机运行经济性有如下几方面：化学沉积、叶片侵蚀、机械损伤、汽封间隙漏汽等，其中汽封漏汽损失通常占整个通流效率损失的80％左右，所以，减少通流漏汽损失，对提高机组运行经济性至关重要。 4.梳齿式迷宫汽封与布莱登汽封的比较 4.1布莱登与梳齿式迷宫汽封的结构区别
4.11 梳齿式迷宫汽封是汽封背部有板弹簧，在合金钢环体上车制出一连串较薄的薄片，每一个扼流圈后一个膨胀室，当蒸汽通过时，速度加快，在膨胀室蒸汽的动能变化为热能，压力降低，比容增大，依此类推，在蒸汽通过多个扼流圈时，其每个扼流圈的前后压差就很小，泄漏量就降低很多，具体见下图所示。
4.12布莱登汽封取消了传统汽封背部的板弹簧，在汽封弧段端面间安装四支螺旋弹簧，并且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，让上游来的蒸汽进入汽封弧段背面，为保证汽封在关闭、打开的过程中不出现卡塞现象，增大了汽封弧块“脖颈”与汽封槽道处的间隙，而汽封齿部分的结构仍然是梳齿式迷宫汽封。布莱登汽封在机组启动时，当蒸汽流量在3～30%设计流量下汽封块开始逐级关闭；在停机时，蒸汽流量减少到2～3%，汽封全部张开，具体见下图所示。
4.2布莱登与迷宫汽封的运行比较
由于高中压合缸结构的机组，转子跨度大，当转子停止并再次启动时（尤其是热态启动时），转子的静弯曲（或热弯曲）不能及时消除，会使机组在启机的过程中引起较大的.振动。对于传统的迷宫式汽封，由于是不可调汽封，在机组启停过程中会使转子与汽封发生碰磨，导致汽封磨损，增大了转子与汽封径向间隙（纵使在机组在检修过程中将转子与汽封的径向间隙调整到了最佳值，但经过几次启停后，汽封仍被磨损）；而布莱登汽封是可调式汽封，通过汽封弧段的自动开启和关闭，实现了在机组启、停机过程中汽封与转子的径向间隙可调，避免了由于振动产生的动静碰磨，在机组正常运行中汽封与转子的径向间隙始终保持在较小的范围内，即设计值的下限。 5.布莱登改造实施 5.1布莱登改造部位
高压第2-8级隔板汽封（7圈），高中压间汽封（4圈），中压第1-6级隔板汽封（6圈），共计17圈。 5.2布莱登改造技术要求
5.21改造后汽封、汽封齿的材质、型式必须与改造前一致，汽封及汽封齿材质为0Cr15Mo（铁素体）。
5.22布莱登汽封张开的间隙为2.2±0.2mm
5.23布莱登汽封块颈部与汽封槽部进汽侧应有0.60～0.70mm的间隙，以保证汽封块能够径向自由运动，以防产生氧化皮卡死，形成不了密封腔室。 5.24汽封端面弹簧孔深公差为±0.13mm，垂直度为90°±3°
5.25汽封圈上半左右应设计有止动片，以防汽封脱落，且满足汽封周向膨胀的需要。
5.26汽封弧块颈部出汽侧与汽封体结合面，两面要求粗糙度为3.2 。 5.27汽封径向间隙的验收采用全实缸滚胶布验收（汽缸中分面0.10mm不入、转子位于轴向正确位置）。
5.3 布莱登汽封的安装条件
高中压缸解体后，发现高压内缸变形较大，在自由状态下高压内缸中分面间隙最大达到3.4mm，呈内张口，冷紧全部螺栓仍不能消除间隙，在全部中分面螺栓热紧的情况下，仍存在一定的内张口，最大达1.2 mm，但内张口没有贯穿到中分面螺栓处，汽缸中分面仍能满足机组安全运行的严密性要求。咨询制造厂家，厂家答复为对于该类机组的首次大修，由于运行时间不长，汽缸的变形趋势还未稳定，实施机加工手段处理中分面存在周期长、更换件多等问题。因此，建议机组首次大修时，不对高压内缸变形做大的处理，但汽缸中分面存在过大间隙，必然对高压部分的径向通流间隙的调整带来一定的难度，具体见下图所示。
keyimg15.4布莱登汽封的间隙调整与正式安装
在高中－低对轮中心合格、油档洼窝确定后，以油档洼窝作为假轴找中心的依据，利用假轴测量、调整高中压内、外缸洼窝中心，算出高、中压内外缸的中分面变形量，调整隔板、轴封套洼窝中心；利用假轴来调整汽封、轴封径向间隙（用特制的内径千分尺测量汽封至假轴的径向距离，再与真轴在该处的直径相比较，对照汽封间隙标准计算出调整量），最后用滚胶布方法测量、调整汽封、轴封径向间隙。对于布莱登汽封进行预安装，即通过全实缸滚胶布验收的方法（汽缸中分面0.10mm不入、转子位于轴向正确位置），在高压内外缸全部冷、热紧的状态下进行滚胶布检查径向间隙，汽缸经过三次汽封调整后（对汽封背板内缘采取“小削大冲”的调整方法），隔板汽封、轴封径向间隙合格。最后，在扣缸时，仔细检查确无工具或其它杂物遗留，用压缩空气吹扫，拆除孔洞封堵，内窥镜检查，确认夹层、孔洞内无杂物遗留后，对布莱登汽封进行正式安装，进行高中压内、外缸的正式扣缸。 6.布莱登改造后运行状况及节能效果 6.1运行状况
#1机组大修后初次启动带600MW时，#1瓦X，Y震动分别为66.65、
53.50；#2瓦X，Y震动分别为63.17、51.30。机组正常运行一周后，#1瓦X，Y震动分别为25.00、25.13；#2瓦X，Y震动分别为48.13、57.13，即震动均在要求范围内，轴瓦回油温度也符合标准，可谓高中压缸启动平稳、正常。 6.2 节能效果
在汽轮机本体的节能效果上，可参照“南京方天公司”现场试验得出的下表参数进行分析、比较。 高、中压缸效率对比表 名称
单位 THA设计值 620MW 500MW 400MW 改造前 高压缸效率 % 86.57 82.52 79.77 79.86 中压缸效率 % 92.03 90.94 91.70 92.30 改造后 高压缸效率 % 86.57 83.20 80.65
80.26 中压缸效率 % 92.03 91.44 91.15 91.54
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