韩广祥

(冀东水泥丰润有限责任公司,河北 唐山 064000)

汽轮机轴端汽封改造技术分析

韩广祥

(冀东水泥丰润有限责任公司,河北 唐山 064000)

汽轮机轴端密封技术均为梳齿式结构，且后轴封处轴颈为光轴，汽封漏汽量大。蜂窝式汽封能有效抑制汽流在密封腔中周向流动，在高压差、小间隙密封时，仍能保证机组的稳定运转，从而降低泄漏损失，提高了机组效率。

蜂窝式汽封；间隙小；降低泄漏；提高效率

0 引 言

蜂窝式密封在最小的材料质量下仍能保证密封具有最大的强度；允许在高压降下应用而且不增加密封的尺寸；简化了汽轮机组安装和修理中的装配工作，比梳齿密封具有更好的转子动力学特性。蜂窝状密封要比梳齿式密封减少蒸汽泄漏量，节能效果显著，安全经济。采用蜂窝式汽封能很好的抑制汽流在密封腔中周向流动，在高压差、小间隙密封时，也能保证机组的稳定运转，从而大大降低泄漏损失，提高机组效率。

1 冀东水泥丰润有限责任公司汽轮机轴端密封现状分析

冀东水泥丰润有限责任公司汽轮机轴端密封技术均为梳齿式结构，且后轴封处轴颈为光轴，汽封漏汽量大，从而造成前轴承箱进水严重优质出现乳化现象，后汽封封闭不严真空偏低，均压箱在机组运行中需长期供给新蒸汽阀门开度达到70%造成很大的能源浪费。这与现有的梳齿汽封密封机理有着直接的关系，它是通过多级节流膨胀产生的阻尼达到减少工质泄漏的目的。它的缺点是：梳齿容易磨损，间隙度大，泄漏量增加，降低了机组效率；同时齿片容易伤及轴表面，容易导致轴弯曲而酿成设备损坏事故，既不安全又不经济。

为了彻底改变机组的这种运行状况，经过反复论证并到轴端汽封应用较好的电厂进行实地考察，最终决定对现有汽轮机轴封采取蜂窝及触及式蜂窝汽封相结合的改造方案。

2 蜂窝及触及式蜂窝汽封改造方案分析及实施

2.1蜂窝汽封结构

WZFW-蜂窝式汽封是由0.05～0.10 mm厚的哈斯特镍基耐高温合金防锈金属薄板(Hastelloy-x)制成像蜜蜂巢一样的正六边形孔状结构。采用真空钎焊技术将蜂窝孔带焊接在汽封环母体上而形成FW-蜂窝式密封。蜂窝汽封主要用蜂窝带、汽封体经特殊加工工艺组成一体。蜂窝汽封带由六边形小蜂窝孔组成，其中六边形蜂窝孔的对边距离为0.8～6 mm，蜂窝深度为1.6～6 mm。 蜂窝密封产生的主阻尼和刚度很大，稳定性更好。梳齿式汽封的密封效果很不理想，一般是由于过量间隙造成的，采用蜂窝式汽封能有效的抑制汽流在密封腔中周向流动，在高压差、小间隙密封时，仍能保证机组的稳定运转，从而降低蒸汽泄漏损失，提高机组效率。蜂窝式密封在结构上是由厚为0.05～0.10 mm的海斯特(Hasttelloy-X)高温合金制成正六边形的蜂窝状，以取代梳齿式密封的梳齿，具有耐磨损、不伤轴、寿命长、密封效果好等优点。其密封机理是这种蜂窝状结构能产生很强的涡流和屏障，从而形成很大的阻尼而达到阻止工质泄漏的密封效果。蜂窝式密封在最小的材料质量下能保证密封具有最大的强度；允许在高压降下应用且不增加密封的尺寸；简化了汽轮机组安装和修理时的装配工作，比梳齿密封具有更好的转子动力学特性。蜂窝状密封比梳齿式密封减少泄漏量，节能效果显著，安全经济。

2.2简图

简图如图1-2所示。

图1 低压轴端汽封改造方案

图2 前轴端汽封改造方案

2.3各部位材料 环体：15CrMoA

蜂窝： Hastelloy-x

弹簧片：GH2136(高于现在应用弹片标准)，如图3所示。

图3 触及式蜂窝汽封图片

3 改造位置、内容、数量及形式(单台)

表1 数据参数

(1)所有改造的蜂窝汽封和触及式蜂窝汽封均包含相关的零件及弹簧等。

(2)现场进行汽封的测绘及蜂窝汽封的精调和安装工作。

(3)所有汽封的排序均为从缸内向缸外数。

蜂窝汽封改造实施步骤：

(1)将原有的汽封环取下，套体不需做任何的改动。根据实地测绘进行新汽封环的设计，且不改变原汽封环的装配方式和定位结构。弹簧片的材质、结构以及加工质量符合原设计，环体相关配件和间隙调整以及安装质量标准做到符合原设计下限要求执行。

(2)新蜂窝汽封和触及式蜂窝汽封现场安装调整快捷、方便易于检修且不影响其它设备的拆装检修，完全满足机组在各种工况下运行的需要。

(3)新蜂窝汽封和触及式蜂窝汽封确保制造工艺精致，环体(材质为15CrMoA-Ⅱ)及蜂窝带(材质为Hastelloy-X)在700 ℃的工况下工作不变形，运行中不会发生脱落、撕裂、倒伏、吹损、缺角、压溃、磨损等现象；触及内环(材质为石墨为主体的复合非金属)的耐温大于650 ℃ ；蜂窝带的使用硬度为HB130,运行中即使发生了动静干涉也决不会对转子造成任何形式的损伤。

(4)现场实地测绘：根据电厂机组检修日期工程技术员现场测量在修机组改造部位的相关实际尺寸，包括汽封套等相关尺寸，测绘复核无误后供货方做软件设计及生产安排。

(5)进行改造部位汽封的现场安装调试工作，并积极配合电厂做好相关改造工作。

(6)安装调试工期计划测绘周期：约为3 d；软件出图周期：3 d；备料、加工、发运：约为8 d；安装、调试：3～4 d。共计18 d。

4 蜂窝汽封改造效果

汽轮机汽封改造工作完成后，实现了“点火、冲转、升速、并网”一次成功。目前汽轮机运行稳定，均压箱新蒸汽供汽已全关，均压箱压力2 kPa，#1-#4轴振全部达到优秀值，机组真空-92 kPa，前后轴封无漏汽现象，油质良好。

5 结束语

(1)蜂窝汽封能满足需方汽轮机组各种工况下的运行要求。蜂窝汽封在使用性能上，应明显优于原来汽封的功能，汽封块的径向间隙保证机组在运行中，蒸汽不外漏或空气不漏入，满足机组运行的需要，能明显提高真空，减少漏汽(气)。

(2)蜂窝汽封的安装牢固可靠，确保运行中不发生脱落、断落等，保证机组能运行安全、更经济运行。

(3)蜂窝汽封退让间隙保证机组的要求。当汽封块和转子碰摩时，汽封块不伤到转子，同时不引起汽轮发电机的振动增加。改造后的蜂窝汽封便于安装和维护。

[1] 金杰.蜂窝式密封在汽轮机上的应用[J].华北电力技术，2007.

[2] 翟德双.600 MW超临界汽轮机蜂窝汽封的应用[J].上海电力学院学报,2011.

[3] 褚伟布莱登汽封在300 MW汽轮机上的应用研究[S].重庆大学，2006.

[4] 王凤良，富学斌，刘子烈，等.600 MW汽轮发电机组汽封改进与节能分析[J].黑龙江电力,2012.

Steam Turbine Shaft Seal Transformation Technical Analysis

HAN Guang-xiang

(Fengrun Jidong Cement Co., Ltd.Tangshan 064000,Hebei Province,China)

Honeycomb seal can effectively inhibit the flow of steam in a sealed chamber circumferential flow at high differential pressure, when a small gap seals still ensure stable operation of the unit, thereby reducing leakage losses, improve unit efficiency.

Honeycomb seal small gaps reduce leakage increase efficiency

2015-06-11

2015-06-20

韩广祥(1974-)，男，高级工程师，河北丰润人，河北工业大学热能工程专业，冀东水泥丰润有限责任公司值班经理。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.07.009

TK263.6.3

B

1009-3230(2015)07-0029-03