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[摘 要]金山热电厂#1机组投产以来，高、中压缸效率较低，分析是由于机组在安装过程中，动、静间隙调整值偏大；动、静叶的实际制造数据与设计数据可能存在偏差；机组多次启停后，存在汽封部分磨损，间隙变大等情况造成。经过对高、中、低压缸部分汽封采用蜂窝汽封、触及式汽封改造以及间隙调整，机组的热耗率下降较大，机组的经济性得到大幅提高。
[关键词]间隙调整；汽封；热耗率
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0018-02
1 设备简介
金山热电厂一期工程为2×300MW直接空冷供热机组，汽轮机为东方汽轮机厂生产的CZK300/250-16.7/0.4/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴双缸双排汽、直接空冷抽汽式汽轮机，其通流级数为24级，其中高压缸有1个调节级，8个压力级；中压缸有7个压力级；低压缸有2×4个压力级。汽封系统为自密封系统，高、中压缸轴端汽封漏汽供低压缸轴端汽封用，多余蒸汽溢流至排汽装置，汽封用蒸汽不足时有冷再或辅助蒸汽补充，汽封结构为梳齿型。机组投产以来，高、中压缸效率较低，汽轮机一、二、三段抽汽温度在额定工况时超设计10～14℃左右，壓力超设计0.15～0.25MPa左右。经热力试验高压缸效率82.576%，比设计低1.854%，高压缸缸效率每变化1%，影响热耗17.5kJ/kW·h计算，使热耗率升高32.445kJ/kW·h。中压缸效率91.872%。比设计高0.762 %，高压缸漏入中压缸蒸汽量占再热流量份额平均值为4.70%，高压缸漏入中压缸冷却蒸汽量每增加1t/h，热耗将升高1.4 kJ/kW·h计算， 使热耗升高32.48kJ/kW·h。
经分析，高、中压缸效率较低是由于机组在安装过程中，动、静间隙调整值偏大；动、静叶的实际制造数据与设计数据可能存在偏差；机组多次启停后，存在汽封部分磨损，间隙变大等情况造成。
2 蜂窝汽封与触及式汽封原理
蜂窝汽封的结构：蜂窝汽封的内表面是由正六面体形状的蜂窝孔规则排列而成的蜂窝带构成，其材质是由厚度仅为0.05mm-0.10mm的海斯特镍基耐高温薄板（Hastelloy-x）在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，再经特殊焊接设备焊接而成的，根据密封环体尺寸制成的蜂窝带在真空钎炉中通过真空钎焊技术焊接在母体密封环上，而形成了蜂窝式密封。具体形状如图（图1）。
密封机理是当蒸汽漏入蜂窝孔时，汽体立即充满蜂窝孔，能量被蜂窝芯格吸收，但该能量在蜂窝孔内又不能储存，其对迎头漏过来的汽流会产生阻碍作用，在蜂窝孔端部与轴径表面的缝隙间，由主轴高速旋转而产生的一层汽膜直接阻止汽流的轴向流动。以上两种阻力相叠加产生了较强的阻尼，从而达到了良好的密封效果。在相同压力和间隙情况下，传统梳齿密封泄漏量比蜂窝式密封大50%以上，蜂窝汽封的使用寿命是铁素体梳齿汽封的2.5倍。优点：用在低压部分除湿效果好，在转子有凸台处效果较好用在低压部分除湿效果好，在转子有凸台处效果较好。缺点：易磨损，间隙无法恢复，若间隙过小或膨胀不均会造成蜂窝带与转子（或围带）面接触，可能导致振动加剧甚至转子抱死的情况。
触及式汽封是在汽封块中间开一槽，底部安装弹簧片，再嵌入一圈能跟轴直接接触的密封片，此密封片在槽中能自由移动，并且能在弹簧片弹力作用下自动退让，以保证始终跟轴的接触间隙。此种汽封用在轴封最外侧效果最佳，可以有效的提高机组真空，获得收益。具体形状如图（图2）。 优点：可以与轴接触，属于柔性密封系列，能适应转子跳动，能长期保持间隙不变；缺点：可能长期与轴面接触，摩擦生热，对材料的强度、润滑性能、物理特性等有较高要求，且产生的热量如不能及时排走，可能导致过热变形等，用在高温段须慎重。
3 汽封检修、改造具体内容
金山热电厂采用秦皇岛五洲电力设备有限公司的汽封改造技术。
3.1 具体汽封检修与汽封的改造位置、数量及结构形式如下。
3.1.1 高压内缸进汽喷嘴阻汽片3道现场修刮改造，包括原齿拔除、新齿镶嵌和随缸修刮调整阻汽片间隙；
3.1.2 高压叶顶阻汽片1-8级（40道齿）和中压叶顶阻汽片1-7级（35道齿）低压正反1-4级（30道齿）现场改造，包括原齿拔除、新齿镶嵌和随缸修刮调整阻汽片间隙；
3.1.3 高压隔板6级（9圈）和中压隔板前1-3级（3圈）改造为蜂窝汽封；
3.1.4 高、中压进汽（过桥汽封）8圈，改造为铁素体触及式蜂窝汽封；
3.1.5 高压后轴端汽封7、8、9圈使用原汽封，1、4、5、6（4圈）改造成蜂窝汽封；2、3（2圈）改造成铁素体触及式蜂窝汽封；（顺序号为顺汽流）
3.1.6 中压后轴端汽封7、8圈使用原汽封，1、4、5、6（4圈）改造成蜂窝汽封； 2、3（2圈）改造成铁素体触及式蜂窝汽封；（顺序号为顺汽流）
3.1.7 低压缸前、后轴端汽封1、4（4圈）改造成蜂窝汽封；2、3（4圈）改造成触及式蜂窝汽封；（顺序号为顺汽流）
3.1.8 低压隔板正反4级8圈正常调整间隙、背弧修刮调整。
3.1.9 其它有残缺汽封部分在汽轮机揭缸后视具体情况进行了检修与更换。
3.2 汽封调整安装间隙要求
3.2.1 高压端部轴封（9道）（如表1）
3.2.2 中压端部轴封（8道）（如表2）
3.2.3 高中压过桥汽封（9道）（如表3）
3.2.4 低压前后轴封（8道）（如表4）
3.2.5 高压隔板汽封（9道）（如表5）
3.2.6 中压隔板汽封（3道）（如表6）
3.2.7 高中、低压叶顶汽封、喷嘴阻汽片（如表7）
4 汽封改造后机组启动过程存在的问题及措施
4.1 机组冷态启动过程中，过临界转速时振动变大，通过采取加长暖机时间的方法，使振动下降到合格范围后再提升转速。一般冷态启机低速与中速暖机为2小时。
4.2 机组温、热态启动过程中，为减小过临界转速时振动，必须控制高中压胀差在3.0mm内，低压缸胀差在4.0mm内。
4.3 汽封改造的机组第一次并网升负荷时，升负荷幅度虽然较小，但汽轮机一瓦轴振变化较大（负荷升高3MW时，一瓦振动增加10～20um），导致机组长时间不能升到额定负荷，150小时后机组负荷才达到额定。期间，必须严格控制高中压胀差在3.4mm内，控制主汽再热汽温度变化率较小，发现轴振变化较大应立即停止升负荷。
5 改造后汽轮机经济性分析
改造后，通过热力试验，满负荷工况下，修正热耗由8590.854 kJ/kW.h 降低至8398.98kJ/kW.h，降低了191.88 kJ/kW.h。折算后高压缸效率84.15%，中压缸效率92.78%。高压缸效率升高了1.58%，中压缸效率升高了0.91%。满负荷工况下，过热减温水流量由修前79.633 降至16.98t/h；再热减温水流量由修前45.517 t/h 降至31.30 t/h。折算后标准煤耗降低7.1g/ kW.h，单机年发电量按15亿kW.h计算，每年可节约标准煤10650吨，节省发电成本约470万元，经济效益可观。
6 结束语
经过汽封改造后机组的热耗率下降，机组的经济性得到大幅提高。但汽轮机此项改造是否能坚持一个大修周期内不发生产品质量问题，其经济性在一个大修周期内下降多大，还有待时间的检验。
参考文献
[1] 东方汽轮机厂CZK300-16.7/0.4/538/538型汽轮机安装图纸。
[2] 金山热电厂#1汽轮机汽封改造项目技术协议。
[3] 金山热电厂#1机组大修前、后热力试验报告。
作者简介
孙继武（1963—），男，内蒙古人，副高级工程师，从事发电厂生产管理工作。
张永安（1975—），男，内蒙古人，工程师，从事发电厂运行管理工作。
[关键词]间隙调整；汽封；热耗率
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0018-02
1 设备简介
金山热电厂一期工程为2×300MW直接空冷供热机组，汽轮机为东方汽轮机厂生产的CZK300/250-16.7/0.4/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴双缸双排汽、直接空冷抽汽式汽轮机，其通流级数为24级，其中高压缸有1个调节级，8个压力级；中压缸有7个压力级；低压缸有2×4个压力级。汽封系统为自密封系统，高、中压缸轴端汽封漏汽供低压缸轴端汽封用，多余蒸汽溢流至排汽装置，汽封用蒸汽不足时有冷再或辅助蒸汽补充，汽封结构为梳齿型。机组投产以来，高、中压缸效率较低，汽轮机一、二、三段抽汽温度在额定工况时超设计10～14℃左右，壓力超设计0.15～0.25MPa左右。经热力试验高压缸效率82.576%，比设计低1.854%，高压缸缸效率每变化1%，影响热耗17.5kJ/kW·h计算，使热耗率升高32.445kJ/kW·h。中压缸效率91.872%。比设计高0.762 %，高压缸漏入中压缸蒸汽量占再热流量份额平均值为4.70%，高压缸漏入中压缸冷却蒸汽量每增加1t/h，热耗将升高1.4 kJ/kW·h计算， 使热耗升高32.48kJ/kW·h。
经分析，高、中压缸效率较低是由于机组在安装过程中，动、静间隙调整值偏大；动、静叶的实际制造数据与设计数据可能存在偏差；机组多次启停后，存在汽封部分磨损，间隙变大等情况造成。
2 蜂窝汽封与触及式汽封原理
蜂窝汽封的结构：蜂窝汽封的内表面是由正六面体形状的蜂窝孔规则排列而成的蜂窝带构成，其材质是由厚度仅为0.05mm-0.10mm的海斯特镍基耐高温薄板（Hastelloy-x）在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，再经特殊焊接设备焊接而成的，根据密封环体尺寸制成的蜂窝带在真空钎炉中通过真空钎焊技术焊接在母体密封环上，而形成了蜂窝式密封。具体形状如图（图1）。
密封机理是当蒸汽漏入蜂窝孔时，汽体立即充满蜂窝孔，能量被蜂窝芯格吸收，但该能量在蜂窝孔内又不能储存，其对迎头漏过来的汽流会产生阻碍作用，在蜂窝孔端部与轴径表面的缝隙间，由主轴高速旋转而产生的一层汽膜直接阻止汽流的轴向流动。以上两种阻力相叠加产生了较强的阻尼，从而达到了良好的密封效果。在相同压力和间隙情况下，传统梳齿密封泄漏量比蜂窝式密封大50%以上，蜂窝汽封的使用寿命是铁素体梳齿汽封的2.5倍。优点：用在低压部分除湿效果好，在转子有凸台处效果较好用在低压部分除湿效果好，在转子有凸台处效果较好。缺点：易磨损，间隙无法恢复，若间隙过小或膨胀不均会造成蜂窝带与转子（或围带）面接触，可能导致振动加剧甚至转子抱死的情况。
触及式汽封是在汽封块中间开一槽，底部安装弹簧片，再嵌入一圈能跟轴直接接触的密封片，此密封片在槽中能自由移动，并且能在弹簧片弹力作用下自动退让，以保证始终跟轴的接触间隙。此种汽封用在轴封最外侧效果最佳，可以有效的提高机组真空，获得收益。具体形状如图（图2）。 优点：可以与轴接触，属于柔性密封系列，能适应转子跳动，能长期保持间隙不变；缺点：可能长期与轴面接触，摩擦生热，对材料的强度、润滑性能、物理特性等有较高要求，且产生的热量如不能及时排走，可能导致过热变形等，用在高温段须慎重。
3 汽封检修、改造具体内容
金山热电厂采用秦皇岛五洲电力设备有限公司的汽封改造技术。
3.1 具体汽封检修与汽封的改造位置、数量及结构形式如下。
3.1.1 高压内缸进汽喷嘴阻汽片3道现场修刮改造，包括原齿拔除、新齿镶嵌和随缸修刮调整阻汽片间隙；
3.1.2 高压叶顶阻汽片1-8级（40道齿）和中压叶顶阻汽片1-7级（35道齿）低压正反1-4级（30道齿）现场改造，包括原齿拔除、新齿镶嵌和随缸修刮调整阻汽片间隙；
3.1.3 高压隔板6级（9圈）和中压隔板前1-3级（3圈）改造为蜂窝汽封；
3.1.4 高、中压进汽（过桥汽封）8圈，改造为铁素体触及式蜂窝汽封；
3.1.5 高压后轴端汽封7、8、9圈使用原汽封，1、4、5、6（4圈）改造成蜂窝汽封；2、3（2圈）改造成铁素体触及式蜂窝汽封；（顺序号为顺汽流）
3.1.6 中压后轴端汽封7、8圈使用原汽封，1、4、5、6（4圈）改造成蜂窝汽封； 2、3（2圈）改造成铁素体触及式蜂窝汽封；（顺序号为顺汽流）
3.1.7 低压缸前、后轴端汽封1、4（4圈）改造成蜂窝汽封；2、3（4圈）改造成触及式蜂窝汽封；（顺序号为顺汽流）
3.1.8 低压隔板正反4级8圈正常调整间隙、背弧修刮调整。
3.1.9 其它有残缺汽封部分在汽轮机揭缸后视具体情况进行了检修与更换。
3.2 汽封调整安装间隙要求
3.2.1 高压端部轴封（9道）（如表1）
3.2.2 中压端部轴封（8道）（如表2）
3.2.3 高中压过桥汽封（9道）（如表3）
3.2.4 低压前后轴封（8道）（如表4）
3.2.5 高压隔板汽封（9道）（如表5）
3.2.6 中压隔板汽封（3道）（如表6）
3.2.7 高中、低压叶顶汽封、喷嘴阻汽片（如表7）
4 汽封改造后机组启动过程存在的问题及措施
4.1 机组冷态启动过程中，过临界转速时振动变大，通过采取加长暖机时间的方法，使振动下降到合格范围后再提升转速。一般冷态启机低速与中速暖机为2小时。
4.2 机组温、热态启动过程中，为减小过临界转速时振动，必须控制高中压胀差在3.0mm内，低压缸胀差在4.0mm内。
4.3 汽封改造的机组第一次并网升负荷时，升负荷幅度虽然较小，但汽轮机一瓦轴振变化较大（负荷升高3MW时，一瓦振动增加10～20um），导致机组长时间不能升到额定负荷，150小时后机组负荷才达到额定。期间，必须严格控制高中压胀差在3.4mm内，控制主汽再热汽温度变化率较小，发现轴振变化较大应立即停止升负荷。
5 改造后汽轮机经济性分析
改造后，通过热力试验，满负荷工况下，修正热耗由8590.854 kJ/kW.h 降低至8398.98kJ/kW.h，降低了191.88 kJ/kW.h。折算后高压缸效率84.15%，中压缸效率92.78%。高压缸效率升高了1.58%，中压缸效率升高了0.91%。满负荷工况下，过热减温水流量由修前79.633 降至16.98t/h；再热减温水流量由修前45.517 t/h 降至31.30 t/h。折算后标准煤耗降低7.1g/ kW.h，单机年发电量按15亿kW.h计算，每年可节约标准煤10650吨，节省发电成本约470万元，经济效益可观。
6 结束语
经过汽封改造后机组的热耗率下降，机组的经济性得到大幅提高。但汽轮机此项改造是否能坚持一个大修周期内不发生产品质量问题，其经济性在一个大修周期内下降多大，还有待时间的检验。
参考文献
[1] 东方汽轮机厂CZK300-16.7/0.4/538/538型汽轮机安装图纸。
[2] 金山热电厂#1汽轮机汽封改造项目技术协议。
[3] 金山热电厂#1机组大修前、后热力试验报告。
作者简介
孙继武（1963—），男，内蒙古人，副高级工程师，从事发电厂生产管理工作。
张永安（1975—），男，内蒙古人，工程师，从事发电厂运行管理工作。