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湛江发电厂300mW机组汽封改造方案的分析

来源:用户上传      作者: 郑华秀

  1汽轮机汽封对汽轮机安全经济运行的影响
  在汽轮机热功转换的各项损失中,汽封漏汽损失占有很大比重,对汽轮机的热功转换效率有重要影响[1]。在现有的汽轮机技术理论,制造工艺和应用材料基础上,大幅度提高汽轮机内效率是不现实的,但是通过减小汽轮机汽封与转子动静配合间隙达到减少漏汽的目的,是提高汽轮机运行效率主要途径,同时改造成本远低于通流改造。但是,汽轮机是高速旋转机械,在减少通流间隙漏汽(即汽封漏汽)的同时又要兼顾到机组动静碰磨的安全性[2]。汽封是汽轮机动静部件之间的过渡部件,极易因汽封体故障而引起汽轮机动静部件之间直接摩擦碰撞,伤及汽轮机大轴,严重时造成大轴永久性弯曲的重大事故[3]。所以,汽封兼顾着安全、经济的双重责任,所以人们一直在探求新的汽封结构型式,以解决既能够大幅度提高密封性能、又能满足机组安全运行这一长期困扰汽机专业人员的两难问题。
  2 湛江电厂汽轮机汽封的相关背景
  2.1湛江电厂汽轮机汽封简介(东汽300mW,D42机组)
  高中压间汽封:采用高低梳齿汽封,共有11级,汽封环由6块扇形汽封块组成,汽封块安装在隔板环上的T形槽内,并通过定位销定位在汽封块与隔板环之间有弹簧片。隔板汽封:采用高低梳齿汽封,共有28级,其中高压10级,中压6级,低压12级。汽封环由6块扇形汽封块组成,汽封块安装在隔板环上的T形槽内,并通过定位销定位在汽封块与隔板环之间有弹簧片。围带汽封:高压围带汽封、低压围带汽封由镶片汽封组成,中压围带汽封由汽封块组成。采用高低齿汽封。轴封:高中压缸轴封共19圈高低梳齿汽封块,低压缸轴封共10圈铜制平梳齿汽封块。
  2.2湛江电厂汽轮机汽封存在的问题
  汽轮机润滑油油中带水现象日趋严重;由于汽封的碰磨,汽轮机启动中转子振动较大;高、中压缸内效率比设计值偏低,导致汽轮机热耗增加;汽封检修、更换工作量较大。
  2.3湛江电厂多年来对汽封进行的改进处理
  1)机组投产不久,就把低压汽封由铁质汽封改为铜汽封,并对汽封间隙进行了改变,隔板汽封间隙由原来的1.0mm~1.3mm缩小为0.55mm~0.765mm,轴端汽封由原来的0.55mm~0.85mm缩小为0.35mm~0.545mm,使低压缸的汽封漏汽有所减少,提高了低压缸的安全性和经济性;
  2)2005年后,逐步把湛江电厂四台机组,扩大汽封体T型槽颈部尺寸,在进汽侧车去0.5mm,把原15mm宽的T型槽扩大至15.5mm,增大汽封块活动间隙,防止汽封卡涩;在每块汽封块进汽侧中部的T型处开30mm宽的进汽槽,增加进入汽封腔室的蒸汽量,以保证汽封腔室有足够的汽压把汽封块压紧在工作位置。改造范围为全部高中压缸内汽封,低压汽封因改为铜汽封时槽宽已足够,所以只开槽。
  2.4改进处理后的效果与问题
  从历年大修前后的热力试验结果,我们对比后知道,机组在大修后汽缸的效率普遍升高了,热耗也有所降低,这是汽封改进及通流部分间隙调整所取得的成绩,但我们也发现,汽缸效率升高得不多,离设计值仍有很大的偏差,机组的热耗更是低于设计值很多。我们虽然取得了一定的效果,但仍要继续研究,或从采用新型的汽封入手进行汽封更大幅度的改造。
  3 湛江电厂300mW机组汽封改造
  3.1湛江电厂#2机组汽封改造方案
  通过对各种新型汽封的综合比较,选用合理的新型汽封替换汽轮机传统汽封,制定了#2机大修改造方案:主机高中低轴封29圈全部更换为侧齿汽封,高中压叶顶汽封更换为铁素体汽封,小机轴封更换为侧齿汽封。隔板汽封采用适当加大汽封槽轴向间隙、底部引入汽流锁紧力等改造措施。并对汽封体的结合面进行检查、补焊、研磨处理,对汽封的间隙和膨胀间隙进行调整。
  3.2湛江电厂#2机组汽封改造效果
  2010年#2机大修时实施了汽封改造方案,改造后机组一次启动成功,大修后汽封漏汽量减少,机组主蒸汽减少了50t左右。大修后300mW工况的热耗比大修前降低了144.9 kJ/(kW・h),煤耗较大修前降低10.4 g/(kW・h),高压缸效率较修前提高2.14%;中压缸效率较修前提高3.79%。解决了轴封漏汽大及油中带水的问题,大修后油质长期合格。大修后#2机真空度大大提高,真空严密性试验也由修前的>2.0kPa/min到修后0.356kPa/min,是四台机中唯一能合格的。
  3.3汽封改造需注意的问题及应对措施
  1)进行汽封改造、检修和设备治理工作时,必须制订详细的施工组织方 案和技术方案,严格遵守检修工艺规程和制造厂要求;
  2)规范技术改造工作管理,严格执行项目负责人制、招投标制、监理制和合同管理制;
  3)认真分析不同类型机组使用该技术的成功经验和失败教训,使用能否达到预期效果,设计、加工、安装、汽封部件质量十分重要;
  4)经过汽封改造后的机组,要针对修后状况及变更情况,及时修订相关规程和标准,特别是机组和设备安全保护定值,严防因保护定值不合理引发的重大设备事故;
  5)加强改造的技术交底和机组运行管理,运行人员应熟悉和掌握机组修后首次启动方案,并做好相关事故处理预案。
  4结论
  湛江电厂300mW机组汽封改造项目作为粤电集团批准的示范项目,对新型汽封的应用情况进行安全经济的系统性可研究,并将经评审的优选方案首次在粤电机组上示范实施,具有推广应用的意义。采用新型的侧齿汽封、铁素体汽封替换传统汽封进行改造。新型的侧齿汽封安全性好,采用同种材质,相同外型尺寸,不改变原有汽封间隙,保持原梳齿式汽封的稳定可靠性,汽体在侧齿迷宫腔内涡动的动能转化为热能更彻底,密封效果有显著提高。尽管机组大修后机组效率比修前得到了提高,但机组的效率仍然偏低、热耗偏高。我们从今年底开始逐步进行4台机组的汽轮机通流改造,改造后机组额定出力改为330mW,机组热耗、煤耗大幅下降,机组的安全经济性大大改善,为湛电的节能降耗、可持续发展打好基础。
  
  参考文献
  [1]卓宁.浅谈热力发电厂汽封系统设计[J].红水河,2011(6).
  [2]管洪军.胜利发电厂200MW汽轮机组可调汽封改造[J].山东电力技术,2003(5).
  [3]代发明,李波,杨再贵.某发电厂1号机大轴汽封裂纹深度定量、处理和原因分析[c].2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集,2006(10).


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