基于DAS技术的600MW机组汽轮机汽封节能提效改造方法

陶文敢　刘贞福

【摘要】 介绍了600MW汽轮机汽封改造的原因，DAS汽封的结构及特点，制定600MW机组汽轮机汽封节能提效改造方案并付诸实施，汽封的径向间隙按照新的设计标准中间值偏下限安装。改造后机组机组热耗率降有明显降低，汽轮机汽缸效率明显提高。

【关键字】 汽轮机 DAS汽封 改造 热耗率 缸效

一、概述

国电民权发电有限公司汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的N600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排气、双背压、凝汽式汽轮机。机组于2008年11月正式投运。2014年2月做汽轮机修前热力性能实验显示： 600MW工况下热耗率为7863.47kJ/kWh，热耗率比额定工况设计热耗率7506.00kJ/kWh高出357.47kJ/kWh；根据汽轮机制造厂设计的热力计算书热平衡图得知：高压缸效率为86.23%，中压缸效率为92.55%，本次试验600MW工况下高压缸效率为82.03%，中压缸效率为91.05%。高压缸效率比设计值低4.2个百分点，中压缸效率比设计值低1.5个百分点，严重影响了汽轮机运行的经济性。

二、问题分析

针对汽轮机汽缸效率偏低、汽轮机热耗偏高的问题，利用#2机大修机会，在汽轮机解体后，对汽轮机汽封间隙进行了测量，并根据测量数据进行分析。

从统计分析可以看出，汽轮机汽封间隙大部分偏大并已超出标准范围，分析原因为由于运行磨损和汽缸径向膨胀不均匀等导致间隙偏大。同时，汽封结构设计存在一定的缺陷，不能保证机组在运行中汽封间隙长期维持在规定的范围内，造成漏汽量偏大。

通过分析研究认为可以从汽封改造入手，来解决汽缸效率低的问题。综合考虑了目前汽轮机所采用的各种结构型式的汽封，经反复综合比对各种结构型式汽封的优缺点，决定采用DAS汽封代替原来的梳齿迷宫式汽封。

DAS汽封把常规铁素体汽封的两个长齿更换成两个宽齿，并减小了汽封间隙，同时弹簧也进行了改进。如图1所示，1为DAS汽封齿，2为铁素体汽封短齿，3为铁素体汽封长齿，A为常规汽封齿设计间隙，B为DAS汽封齿设计间隙。东方DAS汽封结构中，汽封齿1与转子的间隙B比齿2、3与转子的间隙A小，汽封齿1采用宽齿结构。在汽轮机启、停的过程中，由于过临界转速的影响，汽封齿有与转子产生摩擦的可能，因间隙B比间隙A小，所以汽封齿1应最先与转子产生碰摩，汽封齿1推动汽封圈退让，保护了汽封齿2、3不与转子产生摩擦。在汽轮机正常运行时，齿2、3的间隙A可达到设计值，从而保证了设计的密封效果。另一方面，由于间隙B比间隙A小，且齿1采用宽齿结构，材料也耐磨，即使与转子发生碰磨，其磨损量也非常小，运行时间隙B远小于间隙A，整个汽封的泄漏量比传统设计的汽封泄漏量小，这样就可解决汽轮机各处汽封蒸汽泄漏量大的问题。有效的防止了汽轮机级间漏汽，提高了蒸汽的做功能力，从而提高了汽轮机的效率。

三、改造方案

将高中压缸隔板汽封、低压缸隔板汽封及高中压过桥汽封由传统的梳齿迷宫式汽封改造为DAS汽封；更换喷嘴及高中压隔板叶顶汽封齿并重新加工齿形；将低压正反1～4级隔板（共16级）镶嵌式叶顶汽封齿改造为可退让装配式汽封；将高中压轴封和低压轴封的浮动式接触齿共16圈更换为相同的新齿。

将汽轮机高、中压缸隔板汽封13圈、高中压缸过桥汽封5圈和低压缸的隔板汽封24圈由原来的疏齿迷宫式汽封改造为东汽DAS汽封，将已经严重磨损造成间隙严重超标的高中压缸共15级隔板叶顶汽封拔出，更换为刀齿形汽封并进行重新镶嵌安装，将低压缸前四级共2×2×4=16级镶嵌式隔板叶顶汽封更换为可拆卸、调整间隙及可退让的活动式汽封，将低压缸间隙较大的末级隔板、次末级隔板和次次末级隔板的叶顶斜疏齿汽封更换新汽封，并将汽封间隙调整至制造厂标准的中间偏下值。

四、试验结果

一段抽压力由修前的7.05Mpa降至6.75Mpa，一段抽汽温度由修前的390.0℃降至377.5℃。高排压力由修前4.58Mpa的降至4.478Mpa，高排温度由修前的327.9℃降至324.6℃。汽封由梳齿迷宫式汽封改造为DAS汽封，大修后其中#1抽压力和温度均下降明显，证明高压缸效率提高。

三段抽压力由修前的2.32Mpa降至2.23Mpa，三段抽汽温度由修前的456.1℃降至486.2℃。大修前，高中压过桥汽封漏汽较大。大修中将高中压过桥汽封（5圈）由传统的梳齿迷宫式汽封改造为DAS汽封，三抽温度升高30.1℃，证明过桥汽封已经严密。

四段抽压力由修前的1.18Mpa降至1.09Mpa，四段抽汽温度由修前的372.0℃降至368.0℃。

五段抽压力由修前的0.37Mpa降至0.29Mpa，五段抽汽温度由修前的286.0℃降至268.1℃。

六段抽压力由修前的0.18Mpa降至0.12Mpa，六段抽汽温度由修前的203.4℃降至192.8℃。

河南电力试验研究院对汽轮机汽封改造后的效果进行了热力性能测试，汽封改造后 600MW 工况的热耗率为7683.73kJ/kWh。高压缸的效率比改造前提高了1.05%，中压缸的效率比改造前提高了1.03%，低压缸的效率提高了约5%，汽轮机的热耗降低了180kj/kwh。

五、结论

通过汽轮机DAS汽封改造，汽轮机缸效提升明显，经计算，节约煤耗约6 g/kw.h，经济效益显著，达到了汽封改造后节能降耗的目的，并为同类型机组的技术改造提供了很好的借鉴经验。

作者简介： 陶文敢（1968-），男，山东宁阳人，工程师。

刘贞福（1972-），男，山东成武人，工程师。

参 考 文 献

[1] 河南省电力科学实验研究院.国电民权发电有限公司#2汽轮机大修前热力性能试验试验报告[R].河南恩湃高科集团有限公司，2014，2.

[2] 中国能源建设安徽电建第二工程公司.国电民权发电有限公司#2汽轮机A级检修结题解体报告[R]. 2014，4.

[3] 童万均.国电民权发电有限公司#1、#2 汽轮机主机证明书（汽封间隙部分） [M] 东方电气集团东方汽轮机有限公司，2014，3.

[4] 河南省电力科学实验研究院.國电民权发电有限公司#2汽轮机大修后热力性能试验试验报告[R] .2014，7.

[5] 国电南京电力设备质量性能检验中心.国电民权发电有限公司#2机组大修后煤耗查定报告-汽机部分[R]. 2014，7.