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引进型300MW汽封机采用布莱登汽封技术的可行性
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2009-03-04
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自布莱登汽封技术在国内应用以来，对使用效果褒贬不一，本文针对布莱登汽封安装在不同形式汽轮机上的应用情况，阐述使用该技术所关注的问题和解决措施，并对在引进型300MW汽轮机组上应用该技术的可行性做了深入的分析，提出了安装，运行的参数指标，对引进型300MW汽轮机采用布莱登汽封，改善存在问题，有一定参考价值。
[关键词]汽轮机 引进型汽轮机 300MW机组 布莱登汽封 改造
前言
随积极地引入竞争机制和不断深化改革，企业对依靠科技进步，广泛地采用各种先进成熟技术，提高劳动生产率，要求十分迫切。国产引进型300MW汽轮机组，运行中普遍存在高压缸排汽高，轴封漏汽量大，夹层汽流影响汽缸上下温度，高压缸效率低。不同电厂在大修中揭缸检查发现，汽缸存在永久变形，结合面漏汽，通流径向汽封磨损严重，汽缸螺栓出现松弛或断裂等问题，影响机组安全性和经济效益，从而引起用户的关注。
由于该型汽轮机结构的特殊性，作为解决上述问题的重要技术措施之一，对能否采用布莱登汽封和该技术使用情况以及用户所关注的问题进行探讨。
1 该技术使用情况
该结构形式汽封是在1987年由GE公司雇员Ron Brandon 提出并完成设计制造，且取得ABE专利。据《Power Engineering》1989.5刊物报导[1]，该汽封在1987年对不同结构和容量的5台机组，1988年40台，1989年80余台机组进行过改进。使用后，由于用户反映效果明显，以至现在国外一些较大的汽轮机制造厂采用该技术。如国内进口机组中，大连电厂3号、丹东电厂1号350MW机组等。
1994年国内有关部门引进该项技术，1995年9月在首阳山电厂2号200MW机组大修首次采用，1995年11月2日该机组大修后一次启动并网成功。
为检验使用效果，1997年1月11日由原电力部安生司组织十六个单位对其进行现场揭缸检查，当时该机组大修后已运行9618h，完成发电量16.2亿KW.h，共经历启、停6次，其中冷态2次，热态4次，没有发生汽封发面的故障和异常，汽轮机的振动、胀差、轴向位移等数据均正常。组织及参加单位，对于现场揭缸检查结果和结论形成了纪要。确定了该技术使用效果。
随后，首阳山电厂1号，焦作电厂1～6号200MW机组等电厂相继采用该项技术进行了汽封改造。据不完全统计，截止2001年6月。现国内已在6～300MW不同类型及容量机组上使用该技术，改造台数达65台。这些机组中有的已进行过大修。
2 使用该技术安全及经济性情况
在不同电厂决定是否采用该项技术的可行性研究分析时，所关注的首先是安全性问题，尤其是国产200MW机组自投产以来，启、停过程中发生大轴弯曲事故台次不少，是用户最为担心的问题，其次是所带来的经济性问题。众所周知，由于技术进步与发展，现代汽轮机通流叶型设计和制造技术已达日臻完善的程度。为进一步提高通流效率，世界各大制造部门在通流汽封结构设计方面作了大量的工作和改进，并取得明显成效。机组启、停或出现振动而汽封不受磨损，正常运行汽封间隙在最合适的状态。使机组在整个大修期内运行不致因汽封磨损导致效率下降，能保持机组长期的高效率运行，甚至延长机组大修周期和缩短大修工期，提高企业效益等问题，已引起用户关注。正是该汽封工作原理具有上述的工作特性，从而增加了用户使用该项技术的决心。
以首阳山电厂2号汽轮机改前委托美国ABE公司对其进行的技术评估为例，在各部分损失中，轴封损失占总损失的31.7%，叶顶汽封占55.3%。但在改进后对运行效果进行检验时，由于这些损失相对量较小，又很难准确的测量，以及大修效果所占的比例如何确定等问题及其它因素影响，其效果用户的说法不一。
但改后的机组中，如首阳山、新余、盘县、焦作、南山等电厂进行过的热力试验结果表明，与以往大修后的结果相比较，高、中压缸效率有不同程度提高，机组热耗率确实下降不小，最大的热耗率下降269.3kj/（KW.H）。而且，南山电厂还专门在高压缸前轴封漏汽管上设计、安装了蒸汽流量孔板，测量轴封漏流量。由于没有改前数据，只能与设计值比较。设计1.23t/h ，实测0.76t/h，相对下降38%，这在各电厂不同容量和类型机组的考核试验结果中，还不多见。该机组为50MW燃气蒸汽联合循环机组，承担调峰任务，频繁启停调峰运行，至今轴封漏汽量基本保持不变。
经过1～2次大修的机组，如首阳山1、2号机，焦作电厂4、5号机，电厂反映，揭缸检修未发现有汽封磨损情况，大修也可不对汽封间隙进行修刮和调整及更换。
3使用该汽封所关注的问题
3.1冷态启动差胀大
根据该汽封工作原理，在启动和初始负荷阶段，汽封在弹簧作用下，处于全开位置，此时间隙在最大值，汽封漏汽量大，转子加热快，而汽缸加热跟不上，易出现正差胀大。尤其是国产200、125MW等型机组，原设计轴向间隙小，若暖机时间安排不当，易出现正差胀超限问题。
在现已实施该技术改造的机组中，以200MW机组最早且台数最多，其最初的指导思想是防止启、停中汽封间隙小，易产生碰磨而造成弯轴事故。所以设计上将开启间隙设计到3～4mm，开启间隙愈大，完全关闭的初负荷就愈高，若暖机时间不足，在机组冷态启动时，易造成启动和初负荷阶段差胀大。
3.2运行中关不住
在对所调查了解的机组中，确实出现有些单位在仿造该技术改造的机组，如开封125MW、荆门200MW机组和新疆地区的几个100MW和50MW机组出现运行中汽封不能闭合。并且是大修后首次启动后一直关不住，从揭缸检查发现，主要是加工尺寸，弹簧质量和安装工艺等存在问题。
现已改进的机组，除上述机组外，从运行中各缸的效率来分析，如首阳山的电厂200MW机组，ABE公司在改前揭缸时进行汽道评估，结论为高压缸效率可提高3.8个百分点，大修后试验，高压缸效率实际提高了4个百分点。又如外高桥300MW机组汽封改进后，高压缸排汽温度下降5℃左右，经一年多运行，现中压缸效率仍保持在92%左右。新海、焦作、新余等电厂反映大修前油中带水严重，现油中带水问题基本消除。可以证明，正常运行中该汽封处在正常闭合位置。否则，高、中压缸排汽温度会较高，缸效率会降低。
[关键词]汽轮机 引进型汽轮机 300MW机组 布莱登汽封 改造
前言
随积极地引入竞争机制和不断深化改革，企业对依靠科技进步，广泛地采用各种先进成熟技术，提高劳动生产率，要求十分迫切。国产引进型300MW汽轮机组，运行中普遍存在高压缸排汽高，轴封漏汽量大，夹层汽流影响汽缸上下温度，高压缸效率低。不同电厂在大修中揭缸检查发现，汽缸存在永久变形，结合面漏汽，通流径向汽封磨损严重，汽缸螺栓出现松弛或断裂等问题，影响机组安全性和经济效益，从而引起用户的关注。
由于该型汽轮机结构的特殊性，作为解决上述问题的重要技术措施之一，对能否采用布莱登汽封和该技术使用情况以及用户所关注的问题进行探讨。
1 该技术使用情况
该结构形式汽封是在1987年由GE公司雇员Ron Brandon 提出并完成设计制造，且取得ABE专利。据《Power Engineering》1989.5刊物报导[1]，该汽封在1987年对不同结构和容量的5台机组，1988年40台，1989年80余台机组进行过改进。使用后，由于用户反映效果明显，以至现在国外一些较大的汽轮机制造厂采用该技术。如国内进口机组中，大连电厂3号、丹东电厂1号350MW机组等。
1994年国内有关部门引进该项技术，1995年9月在首阳山电厂2号200MW机组大修首次采用，1995年11月2日该机组大修后一次启动并网成功。
为检验使用效果，1997年1月11日由原电力部安生司组织十六个单位对其进行现场揭缸检查，当时该机组大修后已运行9618h，完成发电量16.2亿KW.h，共经历启、停6次，其中冷态2次，热态4次，没有发生汽封发面的故障和异常，汽轮机的振动、胀差、轴向位移等数据均正常。组织及参加单位，对于现场揭缸检查结果和结论形成了纪要。确定了该技术使用效果。
随后，首阳山电厂1号，焦作电厂1～6号200MW机组等电厂相继采用该项技术进行了汽封改造。据不完全统计，截止2001年6月。现国内已在6～300MW不同类型及容量机组上使用该技术，改造台数达65台。这些机组中有的已进行过大修。
2 使用该技术安全及经济性情况
在不同电厂决定是否采用该项技术的可行性研究分析时，所关注的首先是安全性问题，尤其是国产200MW机组自投产以来，启、停过程中发生大轴弯曲事故台次不少，是用户最为担心的问题，其次是所带来的经济性问题。众所周知，由于技术进步与发展，现代汽轮机通流叶型设计和制造技术已达日臻完善的程度。为进一步提高通流效率，世界各大制造部门在通流汽封结构设计方面作了大量的工作和改进，并取得明显成效。机组启、停或出现振动而汽封不受磨损，正常运行汽封间隙在最合适的状态。使机组在整个大修期内运行不致因汽封磨损导致效率下降，能保持机组长期的高效率运行，甚至延长机组大修周期和缩短大修工期，提高企业效益等问题，已引起用户关注。正是该汽封工作原理具有上述的工作特性，从而增加了用户使用该项技术的决心。
以首阳山电厂2号汽轮机改前委托美国ABE公司对其进行的技术评估为例，在各部分损失中，轴封损失占总损失的31.7%，叶顶汽封占55.3%。但在改进后对运行效果进行检验时，由于这些损失相对量较小，又很难准确的测量，以及大修效果所占的比例如何确定等问题及其它因素影响，其效果用户的说法不一。
但改后的机组中，如首阳山、新余、盘县、焦作、南山等电厂进行过的热力试验结果表明，与以往大修后的结果相比较，高、中压缸效率有不同程度提高，机组热耗率确实下降不小，最大的热耗率下降269.3kj/（KW.H）。而且，南山电厂还专门在高压缸前轴封漏汽管上设计、安装了蒸汽流量孔板，测量轴封漏流量。由于没有改前数据，只能与设计值比较。设计1.23t/h ，实测0.76t/h，相对下降38%，这在各电厂不同容量和类型机组的考核试验结果中，还不多见。该机组为50MW燃气蒸汽联合循环机组，承担调峰任务，频繁启停调峰运行，至今轴封漏汽量基本保持不变。
经过1～2次大修的机组，如首阳山1、2号机，焦作电厂4、5号机，电厂反映，揭缸检修未发现有汽封磨损情况，大修也可不对汽封间隙进行修刮和调整及更换。
3使用该汽封所关注的问题
3.1冷态启动差胀大
根据该汽封工作原理，在启动和初始负荷阶段，汽封在弹簧作用下，处于全开位置，此时间隙在最大值，汽封漏汽量大，转子加热快，而汽缸加热跟不上，易出现正差胀大。尤其是国产200、125MW等型机组，原设计轴向间隙小，若暖机时间安排不当，易出现正差胀超限问题。
在现已实施该技术改造的机组中，以200MW机组最早且台数最多，其最初的指导思想是防止启、停中汽封间隙小，易产生碰磨而造成弯轴事故。所以设计上将开启间隙设计到3～4mm，开启间隙愈大，完全关闭的初负荷就愈高，若暖机时间不足，在机组冷态启动时，易造成启动和初负荷阶段差胀大。
3.2运行中关不住
在对所调查了解的机组中，确实出现有些单位在仿造该技术改造的机组，如开封125MW、荆门200MW机组和新疆地区的几个100MW和50MW机组出现运行中汽封不能闭合。并且是大修后首次启动后一直关不住，从揭缸检查发现，主要是加工尺寸，弹簧质量和安装工艺等存在问题。
现已改进的机组，除上述机组外，从运行中各缸的效率来分析，如首阳山的电厂200MW机组，ABE公司在改前揭缸时进行汽道评估，结论为高压缸效率可提高3.8个百分点，大修后试验，高压缸效率实际提高了4个百分点。又如外高桥300MW机组汽封改进后，高压缸排汽温度下降5℃左右，经一年多运行，现中压缸效率仍保持在92%左右。新海、焦作、新余等电厂反映大修前油中带水严重，现油中带水问题基本消除。可以证明，正常运行中该汽封处在正常闭合位置。否则，高、中压缸排汽温度会较高，缸效率会降低。
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