布莱登汽封通流改造中的应用

报告主题：理论检验技术实践见证科学主要内容：1重温汽轮机汽封密封技术原理，为汽封市场各式汽封密封性能，提供理论参考依据，便于为20年汽封市场各式汽封的应用，从技实践见证科学便于为20年汽封市场各式汽封的应用，从技术理论和实际应用上做一定性总结；2布莱登汽封技术及在通流改造中的应用。1汽封是汽轮机动静相间，事关机组运行经济、安全的重要部件；汽封行业概述2布莱登汽封引进后，在2000年左右，国内创造性地、陆续出现了各式汽封形式，形成了一个汽封行业；3各式形式汽封悉数应用，十余年的今日“潮”退了，各式汽封形式的价值和应用，应有明显显现；4“理论检验技术，实践见证科学”是检验汽封市场4“理论检验技术，实践见证科学”是检验汽封市场汽封产品技术性能的永恒真理。1.汽封密封原理要点1.1结构形式汽轮机技术发明130余年，纵观国内外汽轮机制汽封密封原理汽轮机技术发明130余年，纵观国内外汽轮机制造商仍沿用梳齿迷宫式汽封1.2密封形式由于汽轮机启、停机转子过临界，汽缸内外温差及转子运行的摆动，汽轮机运行动静间一定有间隙要求，即汽轮机汽封的密封是间隙密封要求，即汽轮机汽封的密封是间隙密封1.3密封原理节流——膨胀2.汽封密封原理2.1连续方程•汽封密封原理汽封漏汽量公式：因各汽封齿漏汽量均相同，故：汽封齿前后压力P和比容V，是设计参数，因此，Vn是定值，事实上，汽封漏汽量仅取决于汽封最后一道齿的蒸汽速度Cn，各汽封齿蒸汽速度C，是通过汽封齿节流由热能转化而来的，既焓降H焓，各齿焓降大小代表了汽封漏汽量的多少。2.2节流—膨胀热力过程P..P4P3P2P0P1H0Pn汽流方向•汽封密封原理P…P4P3P1P0PnHH0P2edcba汽封芬诺线SQ:无节流膨胀时的焓降•汽封密封原理2.3节流—膨胀能量转化过程蒸汽流经汽封齿与转子表面形成的间隙时，节流产生速度，蒸汽由部分热能转化成动能，进入两相邻齿形成的腔室时，蒸汽迅速膨胀，通过蒸汽分子碰撞再次将动能转换成热能。汽封密封原理就是通过节流膨胀，连续不断地进行热能-能。汽封密封原理就是通过节流膨胀，连续不断地进行热能-动能、动能--热能的转换，在这种转换过程中，不断改变蒸汽热能状态，使各个汽封齿之间的压力P、比容V状态改变，最终达到降低齿尖部蒸汽流速C，以达到汽封密封性能。3.汽封高效密封汽轮机密封特性是间隙密封，原理是节流-膨胀。因此，密封性能效果应从节流和膨胀两个方面研究。•汽封密封原理密封性能效果应从节流和膨胀两个方面研究。3.1汽封密封效果，间隙是绝对保证汽轮机汽封漏汽设计计算公式：P1、P2、V、Z是汽轮机设计中参数，对一定的负荷下是定值。漏汽量G只与F成正比，即与间隙平方成正比。3.2汽封密封效果要有足够膨胀空间保障蒸汽在节流中所转化的速度，即动能，要有足够的空间进行膨胀，使蒸汽分子在膨胀空间里通过充分碰撞将该动能再次转化为热能，否则，因为蒸汽没有经过充分膨胀、动能没有充分转化，在下一个汽封齿节流时带着余速，使节流的•汽封密封原理经过充分膨胀、动能没有充分转化，在下一个汽封齿节流时带着余速，使节流的速度增加，增大漏汽量。bP1P2P3PdHaP0ceH0HaSdgf未经充分膨胀汽封汽封的芬诺线影响膨胀因素就是事实上有效空间的减少：（1）各种因素占用了膨胀空间，导致有效膨胀空间不足；（2）蒸汽在膨胀空间内形成了“死流区”或“紊流层”H0汽流方向3.3增加汽封齿•汽封密封原理P1P2P3PdH0P0P11P21Pd同款汽封带四齿及三齿轴封示意图P…P31P…P1P2P3PdHP0H0P11P21三齿和四齿汽封芬诺线bacdgfeS3.1受汽轮机制造性价比等限制增加汽封齿受结构限制•汽封密封原理3.2受汽封前后压差和有效膨胀空间比率限制3.3从漏汽工程公式可见，汽封间隙和汽封齿数量对漏汽量影响不同3.4对汽封而言，膨胀是指节流后的膨胀，否则，没有节流只是增加了汽封内壁表面粗糙度，形成负面层；所以，在汽轮机新机组设计和老机组汽封改造，不可能所以，在汽轮机新机组设计和老机组汽封改造，不可能随意增加汽封齿数量汽封原理小结：•汽封密封原理理论检验技术实践见证科学汽封原理小结：实践见证科学在中国设立美国布莱登工程公司哈尔滨布莱登公司1概述•布莱登汽封布莱登汽封技术引进应用20年，迄今，近900台,包括1000MW机组在内，几乎涵盖国内各式型号汽轮机应用，有500余台次，甚至历经3次大修揭缸检验，众多实践证明，布莱登汽封技术设计性能先进、科学，具有良好的技术经济效果和安全可靠性。2、布莱登汽封技术原理•布莱登汽封自由状态下的布莱登汽封最大张开间隙3mm布莱登汽封受力自由状态下的布莱登汽封最大张开间隙3MM工作状态下的布莱登汽封最小工作间隙0.25MM最大张开间隙3mm最小工作间隙0.25MM能够有效避免机组启停机时，致事故状态下的碰磨，最小工作间隙0.25MM，最大张开间隙3MM3布莱登汽封技术原理核心•布莱登汽封汽封可随机组负荷的变化自动调整间隙，即小蒸汽流量汽封处于张开状态，一定流量（负荷）汽封闭合。布莱登汽封通过一张一合能够有效避免机组启、停机，甚至事故状态下，由于转子振幅的加大，造成汽封永久性磨损。4布莱登汽封技术显著特点•1、保障安全的前提下，间隙越小经济性越高•2、一次启动成功，减少燃油费用•布莱登汽封经济性•2、一次启动成功，减少燃油费用•3、无需再次大修更换汽封备品费用安全性•1、主动安全•2、被动安全技术经济性效果持久性•布莱登原理特性，在频繁启停机的状态下，能够有效避免碰磨，有别与以往传统结构形式汽封1、深圳南山#9机组——联合循环深圳南山电厂9号机虽是一台联合循环50MW•布莱登汽封典型案例深圳南山电厂9号机虽是一台联合循环50MW小汽轮机，汽水品质差承担着频繁启停的调峰任务该机于2000年1月大修时改装布莱登汽封，2000年6月热力试验结果表明：汽轮机内效率提高了1．58个百分点，增加出力759kw。高了1．58个百分点，增加出力759kw。1、深圳南山#9机组——联合循环南山电厂9＃机2001年2月第一次揭缸检修•布莱登汽封典型案例该机经过了5800小时、165次启停其中5次冷态启停的运行，结果显示，布莱登汽封可自由退让和关闭、汽封无磨损、弹簧无变形，表明布莱登汽封工作正常，能够达到设计性能的要求。南山电厂9＃机2001年2月第一次揭缸检修1、深圳南山#9机组——联合循环南山电厂9＃机2002年12月第二次揭缸检修•布莱登汽封典型案例该机3年共运行16801小时，历经795次启停，第二次揭缸检测结果为：布莱登汽封开闭动作正常，仍无需更换一块汽封和弹簧。南山电厂9＃机2002年12月第二次揭缸检修弹簧。深南电#9揭缸照片•布莱登汽封典型案例设计工况（传统运行工况（布莱登汽封）深圳南山深圳南山99＃＃机漏汽量测量结果机漏汽量测量结果•布莱登汽封典型案例设计工况（传统汽封）2000年3月16日测2000年5月2日测2000年7月13日测2002年11月25日测主汽压力4.054.023.994.003.86主汽温度478.0475.0481.0485.9475.6功率48.051.450.249.850.15主汽流量177.4184.0182.0181.5181.89主汽流量177.4184.0182.0181.5181.89轴封漏汽量1.231.080.920.760.68漏汽量占总量的比例0.69％0.58％0.50％0.42％0.38％数据来源：深圳南山热电股份有限公司第二套联合循环机组性能试验报告2、三门峡#2机组——东汽300MW2.1三门峡#2使用布莱登汽封解决了轴振问题门峡2号机的振动是该厂长期难以解决的一大顽疾。2000年11月大修•布莱登汽封典型案例门峡2号机的振动是该厂长期难以解决的一大顽疾。2000年11月大修时，该厂采用布莱登汽封。通过布莱登汽封在内的综合措施治理，彻底解决了机组振动问题。大修后热效率对比实验结果表明布莱登汽封改造使高、中压缸热耗分别下降65kJ／(kWh)和14.5kJ/(kWh)，缸效率分别提高3.13和0.61个百分点。三门峡电厂改造布莱登通过国家电力工业部华中电业管理局专家鉴定2.2布莱登汽封有效避免事故恶化2003年5月31日该机由于润滑油管路断油，1~10#瓦全部烧毁，事故导致高中低压缸的传统汽封严重磨损，低压转子、电机转子有不同程度的弯曲和裂纹。由于高中压缸采用的是布莱登汽封，汽封能够在事故始发瞬间张开，从而避免了与转子碰磨，不仅高中压汽封没有任何磨损，无须更换任何一块汽封，而高•布莱登汽封典型案例免了与转子碰磨，不仅高中压汽封没有任何磨损，无须更换任何一块汽封，而高中压转子更没有弯曲和损伤，避免了事故进一步扩大化。高中压缸布莱登汽封所具有的这种被动安全特性与低压缸传统汽封形成了鲜明的对比。三门峡2号机的断油烧瓦事故虽是偶然，但因采用了布莱登汽封避免事故进一步恶化则是必然。三门峡事故揭缸照片江苏利港电厂是我国第一家利用境外资金合资建设的，该厂无上级技术主管部门，自建厂之日起就非常重视引进新技术的先进性、可靠性。经过长期调研论证，自2003年开始在#4机组上进行布莱登汽封改造，截止至今，已改造7台机组，效果良好。3、利港——上汽600MW•布莱登汽封典型案例改造7台机组，效果良好。该厂#5-#8机组为上汽生产的191型机组，在平衡环位置配套了布莱登汽封，自10年陆续完善了整机布莱登汽封的改善方案：#5——#8（上汽191）改造方案为：序号汽封位置数量改造前汽封径向间隙（㎜）改造完善后汽封径向间隙（㎜）1高中压缸轴端内汽封（调端）10.55±0.050.3±0.052高压喷嘴室汽封20.75±0.050.35±0.053中压2~8级隔板汽封70.75±0.050.35±0.05其余汽封按设计值下限重新进行间隙调整。改方案是被上汽认可的行之有效的提高机组经济性的首选方案。#6机组改造热试报告结果表明：THA工况下的热耗率为7620.3kJ/kWh，较保证值高出48.3kJ/kWh。经过大修后的高压缸效率和中压缸效率分别提高了1.5和1.0个百分点。3中压2~8级隔板汽封70.75±0.050.35±0.054高中压缸轴端内汽封（电端）10.55±0.050.3±0.055调节级阻汽片41.2±0.050.9±0.1福建大唐宁德发电有限责任公司，装机容量为2×600MW超临界机组和2×660MW超超临界机组。该厂于2012年对#4超临界600MW机进行通流间隙改造完善，改造方案为：4、宁德——哈汽600MW•布莱登汽封典型案例改造完善，改造方案为：项目所在位置数量机组实际运行间隙（mm）布莱登汽封运行间隙（mm）高压进汽平衡环汽封高中压进汽平衡环51.200.35高压排汽平衡环汽封高压排汽平衡环31.000.35中压进汽平衡环汽封中压进汽平衡环11.000.35高压隔板汽封高压隔板91.100.35高压端汽封（调端）高压端内汽封10.800.30中压端汽封（电端）中压端内汽封10.800.30中压隔板汽封中压隔板51.200.35改造后，#4机组高压缸效率比修前提高了4.06%，中压缸效率与修前效率持平。热耗降低了317kJ/kW·h。该厂于2013年对#3机组也进行了布莱登汽封的改造。中压隔板汽封中压隔板51.200.35高压叶顶阻汽片高压叶顶421.300.80中压叶顶阻汽片中压叶顶301.501.00喷嘴阻汽片喷嘴组41.501.205、托克托——东汽600MW大唐托克托发电有限公司装机为东汽生产8台亚临界600MW•布莱登汽封典型案例和2×300MW机组，自2007年始至2010年陆续对9台机组台进行了布莱登汽封改造，改造后所有机组启动运行正常，均取得了良好经济效果，以#4机组小修中进行了布莱登汽封改造，改造效果为，高压缸效率提高1.95%，中压缸效率提高1.73%，热耗降低192.6kJ/kWh。192.6kJ/kWh。自2011年开始，该厂机组陆续进入了大修期，目前已有3台机组进行了再次揭缸