汽轮机涡流汽封改造实绩与技术原理分享

智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能涡流把关节能提效汽封结构创新有效降低供电煤耗——智伟电力汽轮机涡流汽封改造实绩与技术原理分享智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能目录•相关背景•利港电厂涡流汽封改造实绩•涡流汽封技术原理•涡流汽封的其他应用•涡流汽封改造推广意义智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能煤电节能改造的背景形势1.要我节能改造2.我要节能改造3.改造需要创新《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号）到2020年平均供电煤耗达到310克/千瓦时碳交易制度施行，要求度电碳排放为550克煤价高位运行售电改革压缩利润空间创新设计、优化运行注重投入产出，安全与效益并重智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能目录•相关背景•利港电厂涡流汽封改造实绩•涡流汽封技术原理•涡流汽封的其他应用•涡流汽封改造推广意义智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能漏汽率1.477号机组涡流汽封改造情况序号汽封位置数量改造完善方案材质1高压侧平衡活塞汽封5涡流式减压汽封（包括弹簧片（GH4145）原材质（GH416Q-T6）1Cr12Mo-2+72中压侧平衡活塞汽封2涡流式减压汽封（包括弹簧片（GH4145）原材质（GH416Q-T6）1Cr12Mo-2+73高压出口平衡活塞汽封3涡流式减压汽封（包括弹簧片（GH4145）原材质（GH416Q-T6）1Cr12Mo-2+7智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能7号机组涡流汽封改造后性能试验报告智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能7号机组涡流汽封改造前后数据对比 5号机实测值6号机实测值7号机考核值7号机改造后实测值（改为涡流式减压汽封）漏汽比率2.47%3.13%1.8%1.47%漏汽吨数（t/h）37.5848.28t27.6t22.37检测单位：西安热工研究院有限公司漏气率1.47智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能利港电厂7号机组涡流汽封改造实验结果上海汽轮机厂设计值高、中压缸之间轴封漏汽流量占热再热蒸汽流量的0.33%，根据同类型机组大修或通流改造后实测，漏汽率通常在2.4%-2.8%，如利港#5、#6机组；后来上汽在利港#7机组蒸汽室加装了二道汽封，并在调节级与喷嘴组之间打孔，经其它电厂验证漏汽率有所下降，如某电厂#2机组通过减小汽封安装间隙漏汽率降至2.12%，利港#7机组采用涡流式减压汽封，漏汽率降至1.47%，取得了非常明显的效果。智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能利港电厂应用利港电厂#7级改造视频双击观看利港电厂7号机组涡流汽封改造实验结果智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能目录•相关背景•利港电厂涡流汽封改造实绩•涡流汽封技术原理与实验检测•涡流汽封的其他应用•涡流汽封改造推广意义智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能汽封类型改变腔体结构增加汽流扰动减小动静间隙涡流汽封自调整涡流汽封汽封技术分类智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能第二代涡流汽封第三代涡流汽封涡流汽封外观智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能热力学效应——腔室越大，密封效果越好摩阻效应——流道表面越粗糙，密封效果越好缺点：透气效应较强迷宫密封原理智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能在一般直通迷宫中，由于通过缝口后的气流只能向一侧扩散，在膨胀腔室内不能充分进行动能向热能的转换，而靠光滑壁一侧的气流速度不减小或只略微减小，就直接越过各齿顶流向低压侧，这种一掠而过称为“透气效应”——负效应！V2、V3、V4＜＜V0V1、V5≈V0透气效应——严重影响梳齿汽封密封效果！！！关于透气效应智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能■增加汽封流道内的阻力■深挖坑■多造旋窝■多凸台■多造大波浪在汽流通道增加阻力涡流汽封技术——借鉴专家理念智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能普通梳齿汽封涡流汽封1、扩容-改变腔室结构单个腔体扩容面积明显涡流汽封的五种创新设计为了使气体更好的扩容耗散，在结构强度允许的情况下我们增加了汽封腔体的容积。对比方显不同智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能涡流汽封的五种创新设计涡流汽封高低齿单个涡流槽流体接触面积按汽封360mm长度计算=2.2万平方毫米梳齿汽封高低齿单个槽流体接触面积按汽封360mm长度计算=0.75万平方毫米涡流汽封流体接触面积接近梳齿汽封3倍，因此当高粘度的蒸汽流经汽封体时，涡流汽封比梳齿汽封给予蒸汽更大的剪切应力。智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能涡流汽封2、增加热耗散为了降低气流流速增加汽流阻力，我们在腔体内增加了较多的扰流小齿，消耗高速汽流由于惯性冲入腔体内的汽流动能，使气流在涡流腔体内进行充分热耗散。涡流汽封的五种创新设计智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能普通梳齿汽封?涡流汽封在流经管的狭窄部分时流速大，压强小利用伯努力效应原理，增强气流在涡流腔室内的流动涡流汽封出口借鉴：伯努力效应涡流汽封的五种创新设计智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能涡流汽封出口借鉴：伯努力效应涡流汽封的五种创新设计智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能由于增加扰流小齿后，涡腔阻力增大，又会使透气效应增强，因此我们利用进气口流速高，压力低的伯努力效应，迫使腔体内的气体加速流动。形成涡腔的降压效果。促使涡腔内已经热耗散汽流流出涡流腔体。3、降压-降低透气效应涡流汽封的五种创新设计智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能由于流出涡流腔室内的汽流，通过了涡腔的热耗散，使气流密度增加，温度降低。喷流出的汽流与高齿的进气汽流形成90夹角对冲。进一步了增加进气的阻力。动能等值线气流方向涡流汽封的五种创新设计4、利用汽流对流-抵消效果智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能如图所示，直齿α=0°对应值明显大于篦齿倾斜角度为α=30°和45°对应的泄漏系数，这是因为篦齿面的倾斜使得处于扩散状态的射流在撞击到下游的齿面时，会顺势沿着倾斜齿面流进齿腔，相较于直齿，有更多的流体进入齿腔，齿腔内的旋涡得到充分发展，涡流强度有所增加、湍流度增大，与射流区流体相互作用，使得射流与齿腔中的涡流质量、能量交换增大，消耗流体动能，增大了流动阻力；另外当篦齿倾斜时，齿腔中流体与壁面的接触面积增大，因此摩擦消耗的能量更多。说明增大篦齿倾斜角度有利于减小泄漏系数，提高篦齿封严性能。涡流汽封的五种创新设计西北工业大学动力与能源学院24智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能5、倾斜齿：将阻汽最大化涡流汽封的五种创新设计智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能涡流汽封出口-伯努力效应涡流汽封涡流汽封设计原理涡流汽封利用其较为复杂的流体构造来减缓蒸汽的的流动速度，又能达到降低汽封的透气效应。涡流汽封结构图和汽流矢量图见图1。1.利用汽封腔体内各位置的不同压差，引导蒸汽流动。2.涡流腔室与涡流内的小齿的分割作用，涡流区耗散强度增加，汽封腔室中的湍流特性变得更加复杂，使蒸汽在涡流腔体内消耗动能。3.涡流腔体的出口与进汽高齿成90度夹角，使喷出气体与从高齿进入的蒸汽相互作用，达到增加流入蒸汽的阻力、降低进气量。涡流汽封的五种创新设计智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能梳齿形成的漩涡较少,汽流在汽封壁上流动很少.。高低齿汽封子午平面速度矢量图漩涡漩涡漩涡漩涡涡流汽封子午平面速度矢量图涡流汽封内形成的漩涡更多,汽流在汽封壁上流动非常充分。矢量图比较涡流汽封的五种创新设计智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能由于涡流腔室与涡流内的小齿的分割作用，涡流区耗散强度增加，汽封腔室中的湍流特性变得更加复杂，在涡流内形成几个漩涡。涡流汽封效果显著，“这主要是由于涡流腔室的存在，相当于把进入该汽封体内的气流强行拖入汽封涡流腔室，然后让进入腔室的气流强行分割，在汽封腔室内形成更多的大小漩涡，相应的热力学效应和摩阻效应大大增加，汽体涡流的动能转化为热能更为强化”。涡流汽封的五种创新设计涡流汽封汽流图智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能点击图标返回产品目录双击观看涡流汽封的汽流录像智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能1、绝对安全同种材质、同种外型尺寸。2、高效节能提高密封效率至少28-40%3、在高中压间汽封改造上比较于传统梳齿汽封预计每度电能节能煤耗1克左右。涡流汽封的应用特点安全提效增益2017-10-1030智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能1、与传统梳齿汽封一样的材质和外型尺寸，安全可靠。2、与传统梳齿汽封一样的安装间隙和安装工艺，不需通过减少间隙来达到密封效果。3、整块汽封一体成形，无镶装件，无部件脱落与转轴碰磨的危险。4、整体工艺，无焊接，不会脱落，提高了运行中的安全性。涡流汽封的应用特点安全保障智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能点击图标返回产品目录数控成型、精密成型工艺：该工艺尺寸精准常用于模具的加工制造，一体成型真空固溶理技术，变形量为零，提高耐腐蚀性从毛胚到成品，需要经过5到热处理工艺流程。涡流汽封的加工工艺特点智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能点击图标返回产品目录热处理工艺：汽封保持长期高效稳定的主要手段之一上图为一个大修期后拆解的汽封；其中就是热处理缺陷致加工时应力消除不均匀，进一步导致部分汽封齿断裂；由于缺少相关的检测手段，客户很难在现场判断存在热处理缺陷的汽封。涡流汽封的加工工艺特点智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能涡流汽封的结构结构外观智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能点击图标返回产品目录1、汽封镶嵌使用与原汽封同等材质，避免不同材料的涨差。2、弹片使用高钴合金，工作温度960℃以下。3、镶嵌使用梯形结构，安全稳固。4、镶嵌与弹片存在仰角，工作状态与非工作状态可进行轻微摆动（摆动幅度一般保持在1.5mm）。5、弹片进入工作状态时间条件是，机组带负荷后进入全工作状态。避免了机组过零界式的震动。6、弹片高度略低于各级齿间隙，保护弹片在机组过零界时不被磨损。涡流自调式汽封是嵌入耐高温弹性箔片，利用汽封齿级之间的压差，使箔片发生轻微摆动，从而达到在机组进入稳定状态时达到减小运转间隙的功能。1、由于箔片轻薄，如发生碰磨时，能在瞬间将弹片磨损，因此不会对机组产生长时影响。2、如机组发生故障，导致弹片失效，由于后端有涡流汽封，也不会对整体密封性产生过多影响，不像某些汽封，如弹性部件发生失效，将对整机密封效果产生巨大影响。涡流汽封的结构弹片与镶嵌使用智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能点击图标返回产品目录涡流自调汽封适用于汽封体前后压差大于0.2Mpa的部位：1、过桥2、高中压隔板3、高中压缸动叶4、低压缸某些部位使用效果：涡流自调汽封，如进入工作状态后，较普通迷宫式汽封密封效率提高120%。涡流汽封的应用部位智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能涡流汽封的实验室检测实验室检测设备智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能图表1、压差计时法从图表1看到，从0.7Mpa降到0.3Mpa，梳齿汽封使用了30秒，涡流汽封用了39秒，涡流汽封从多出的压降时间比上比梳齿汽封高了近30%。图2、流量法从图表2可以看到，涡流汽封比梳齿汽封的流量减小了近34%，结合上面的压降计时法，两个比值都较为接近，因此证明了涡流汽封的阻汽率的有效性。涡流汽封的实验室检测数据智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能图表3：不同间隙流量法表3可示：当通流间隙增大时，两种汽封的流量也同时正大，但是涡流汽封的0.8mm基本等同与梳齿的0.5mm的流量。涡流汽封的实验室检测数据智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能目录•相关背景•利港电厂涡流汽封改造实绩•涡流汽封技术原理•涡流汽封的应用案例•涡流汽封改造推广意义智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能湛江电厂1号机轴封9级改造#1级现场改造图片  湛江电厂2号机轴封11级改造涡流汽封的应用案例智伟电力（无锡）有限公司精密设计精心节能利港电厂应用2015年利港电厂1号机改造21道涡流汽封序号汽封位置数量改造完善方案改造完善后汽封径向间隙1高中压缸轴端内汽封（