引進(jìn)型300MW汽封機(jī)采用布萊登汽封技術(shù)的可行性

自布萊登汽封技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用以來(lái)，對(duì)使用效果褒貶不一，本文針對(duì)布萊登汽封安裝在不同形式汽輪機(jī)上的應(yīng)用情況，闡述使用該技術(shù)所關(guān)注的問(wèn)題和解決措施，并對(duì)在引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)組上應(yīng)用該技術(shù)的可行性做了深入的分析，提出了安裝，運(yùn)行的參數(shù)指標(biāo)，對(duì)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)采用布萊登汽封，改善存在問(wèn)題，有一定參考價(jià)值。
[關(guān)鍵詞]汽輪機(jī)?? 引進(jìn)型汽輪機(jī)? 300MW機(jī)組??? 布萊登汽封?? 改造
前言
隨積極地引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和不斷深化改革，企業(yè)對(duì)依靠科技進(jìn)步，廣泛地采用各種先進(jìn)成熟技術(shù)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，要求十分迫切。國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)組，運(yùn)行中普遍存在高壓缸排汽高，軸封漏汽量大，夾層汽流影響汽缸上下溫度，高壓缸效率低。不同電廠在大修中揭缸檢查發(fā)現(xiàn)，汽缸存在永久變形，結(jié)合面漏汽，通流徑向汽封磨損嚴(yán)重，汽缸螺栓出現(xiàn)松弛或斷裂等問(wèn)題，影響機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)效益，從而引起用戶(hù)的關(guān)注。
由于該型汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性，作為解決上述問(wèn)題的重要技術(shù)措施之一，對(duì)能否采用布萊登汽封和該技術(shù)使用情況以及用戶(hù)所關(guān)注的問(wèn)題進(jìn)行探討。
1 該技術(shù)使用情況
該結(jié)構(gòu)形式汽封是在1987年由GE公司雇員Ron? Brandon 提出并完成設(shè)計(jì)制造，且取得ABE專(zhuān)利。據(jù)《Power Engineering》1989.5刊物報(bào)導(dǎo)[1]，該汽封在1987年對(duì)不同結(jié)構(gòu)和容量的5臺(tái)機(jī)組，1988年40臺(tái)，1989年80余臺(tái)機(jī)組進(jìn)行過(guò)改進(jìn)。使用后，由于用戶(hù)反映效果明顯，以至現(xiàn)在國(guó)外一些較大的汽輪機(jī)制造廠采用該技術(shù)。如國(guó)內(nèi)進(jìn)口機(jī)組中，大連電廠3號(hào)、丹東電廠1號(hào)350MW機(jī)組等。
1994年國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，1995年9月在首陽(yáng)山電廠2號(hào)200MW機(jī)組大修首次采用，1995年11月2日該機(jī)組大修后一次啟動(dòng)并網(wǎng)成功。
為檢驗(yàn)使用效果，1997年1月11日由原電力部安生司組織十六個(gè)單位對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)揭缸檢查，當(dāng)時(shí)該機(jī)組大修后已運(yùn)行9618h，完成發(fā)電量16.2億KW.h，共經(jīng)歷啟、停6次，其中冷態(tài)2次，熱態(tài)4次，沒(méi)有發(fā)生汽封發(fā)面的故障和異常，汽輪機(jī)的振動(dòng)、脹差、軸向位移等數(shù)據(jù)均正常。組織及參加單位，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)揭缸檢查結(jié)果和結(jié)論形成了紀(jì)要。確定了該技術(shù)使用效果。
隨后，首陽(yáng)山電廠1號(hào)，焦作電廠1～6號(hào)200MW機(jī)組等電廠相繼采用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了汽封改造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2001年6月?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)已在6～300MW不同類(lèi)型及容量機(jī)組上使用該技術(shù)，改造臺(tái)數(shù)達(dá)65臺(tái)。這些機(jī)組中有的已進(jìn)行過(guò)大修。
2 使用該技術(shù)安全及經(jīng)濟(jì)性情況
? 在不同電廠決定是否采用該項(xiàng)技術(shù)的可行性研究分析時(shí)，所關(guān)注的首先是安全性問(wèn)題，尤其是國(guó)產(chǎn)200MW機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，啟、停過(guò)程中發(fā)生大軸彎曲事故臺(tái)次不少，是用戶(hù)最為擔(dān)心的問(wèn)題，其次是所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。眾所周知，由于技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)代汽輪機(jī)通流葉型設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已達(dá)日臻完善的程度。為進(jìn)一步提高通流效率，世界各大制造部門(mén)在通流汽封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面作了大量的工作和改進(jìn)，并取得明顯成效。機(jī)組啟、?；虺霈F(xiàn)振動(dòng)而汽封不受磨損，正常運(yùn)行汽封間隙在最合適的狀態(tài)。使機(jī)組在整個(gè)大修期內(nèi)運(yùn)行不致因汽封磨損導(dǎo)致效率下降，能保持機(jī)組長(zhǎng)期的高效率運(yùn)行，甚至延長(zhǎng)機(jī)組大修周期和縮短大修工期，提高企業(yè)效益等問(wèn)題，已引起用戶(hù)關(guān)注。正是該汽封工作原理具有上述的工作特性，從而增加了用戶(hù)使用該項(xiàng)技術(shù)的決心。
以首陽(yáng)山電廠2號(hào)汽輪機(jī)改前委托美國(guó)ABE公司對(duì)其進(jìn)行的技術(shù)評(píng)估為例，在各部分損失中，軸封損失占總損失的31.7%，葉頂汽封占55.3%。但在改進(jìn)后對(duì)運(yùn)行效果進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，由于這些損失相對(duì)量較小，又很難準(zhǔn)確的測(cè)量，以及大修效果所占的比例如何確定等問(wèn)題及其它因素影響，其效果用戶(hù)的說(shuō)法不一。
但改后的機(jī)組中，如首陽(yáng)山、新余、盤(pán)縣、焦作、南山等電廠進(jìn)行過(guò)的熱力試驗(yàn)結(jié)果表明，與以往大修后的結(jié)果相比較，高、中壓缸效率有不同程度提高，機(jī)組熱耗率確實(shí)下降不小，最大的熱耗率下降269.3kj/（KW.H）。而且，南山電廠還專(zhuān)門(mén)在高壓缸前軸封漏汽管上設(shè)計(jì)、安裝了蒸汽流量孔板，測(cè)量軸封漏流量。由于沒(méi)有改前數(shù)據(jù)，只能與設(shè)計(jì)值比較。設(shè)計(jì)1.23t/h ，實(shí)測(cè)0.76t/h，相對(duì)下降38%，這在各電廠不同容量和類(lèi)型機(jī)組的考核試驗(yàn)結(jié)果中，還不多見(jiàn)。該機(jī)組為50MW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，頻繁啟停調(diào)峰運(yùn)行，至今軸封漏汽量基本保持不變。
經(jīng)過(guò)1～2次大修的機(jī)組，如首陽(yáng)山1、2號(hào)機(jī)，焦作電廠4、5號(hào)機(jī)，電廠反映，揭缸檢修未發(fā)現(xiàn)有汽封磨損情況，大修也可不對(duì)汽封間隙進(jìn)行修刮和調(diào)整及更換。
3使用該汽封所關(guān)注的問(wèn)題
3.1冷態(tài)啟動(dòng)差脹大
?? 根據(jù)該汽封工作原理，在啟動(dòng)和初始負(fù)荷階段，汽封在彈簧作用下，處于全開(kāi)位置，此時(shí)間隙在最大值，汽封漏汽量大，轉(zhuǎn)子加熱快，而汽缸加熱跟不上，易出現(xiàn)正差脹大。尤其是國(guó)產(chǎn)200、125MW等型機(jī)組，原設(shè)計(jì)軸向間隙小，若暖機(jī)時(shí)間安排不當(dāng)，易出現(xiàn)正差脹超限問(wèn)題。
在現(xiàn)已實(shí)施該技術(shù)改造的機(jī)組中，以200MW機(jī)組最早且臺(tái)數(shù)最多，其最初的指導(dǎo)思想是防止啟、停中汽封間隙小，易產(chǎn)生碰磨而造成彎軸事故。所以設(shè)計(jì)上將開(kāi)啟間隙設(shè)計(jì)到3～4mm，開(kāi)啟間隙愈大，完全關(guān)閉的初負(fù)荷就愈高，若暖機(jī)時(shí)間不足，在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，易造成啟動(dòng)和初負(fù)荷階段差脹大。
3.2運(yùn)行中關(guān)不住
?? 在對(duì)所調(diào)查了解的機(jī)組中，確實(shí)出現(xiàn)有些單位在仿造該技術(shù)改造的機(jī)組，如開(kāi)封125MW、荊門(mén)200MW機(jī)組和新疆地區(qū)的幾個(gè)100MW和50MW機(jī)組出現(xiàn)運(yùn)行中汽封不能閉合。并且是大修后首次啟動(dòng)后一直關(guān)不住，從揭缸檢查發(fā)現(xiàn)，主要是加工尺寸，彈簧質(zhì)量和安裝工藝等存在問(wèn)題。
現(xiàn)已改進(jìn)的機(jī)組，除上述機(jī)組外，從運(yùn)行中各缸的效率來(lái)分析，如首陽(yáng)山的電廠200MW機(jī)組，ABE公司在改前揭缸時(shí)進(jìn)行汽道評(píng)估，結(jié)論為高壓缸效率可提高3.8個(gè)百分點(diǎn)，大修后試驗(yàn)，高壓缸效率實(shí)際提高了4個(gè)百分點(diǎn)。又如外高橋300MW機(jī)組汽封改進(jìn)后，高壓缸排汽溫度下降5℃左右，經(jīng)一年多運(yùn)行，現(xiàn)中壓缸效率仍保持在92%左右。新海、焦作、新余等電廠反映大修前油中帶水嚴(yán)重，現(xiàn)油中帶水問(wèn)題基本消除?？梢宰C明，正常運(yùn)行中該汽封處在正常閉合位置。否則，高、中壓缸排汽溫度會(huì)較高，缸效率會(huì)降低。