CN108087042A - 一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法 - Google Patents

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夏江
刘占斌
林树彪
王晋权
赵保卫
魏栋
王建平
李俊
吴鹏
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

本发明属于汽轮机节能降耗技术领域，具体涉及一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，根据冷态汽缸间隙并结合机组热态运行期间汽缸变化趋势，利用铣床在低压缸结合面上加工密封槽并在密封槽内安装密封条；密封槽的深度根据低压缸中分面间隙情况、密封条尺寸及机组运行时汽缸变形趋势确定；同时在汽流方向上，密封槽的深度根据不同机组低压缸进汽参数和抽汽腔室间的变化情况而改变。考虑汽缸中分面间隙冷热态变化及不同工况下压力变化，能长期有效消除低压缸中分面间隙的问题，对低压缸中分面密封槽进行优化，达到了更好的密封效果。

Description

一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法
技术领域
本发明属于汽轮机节能降耗技术领域，具体涉及一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法。
背景技术
300MW、600MW汽轮机的低压缸多为双层缸结构，低压缸为碳钢焊接结构，由钢板和半环焊接构成，内缸由侧板分成不同抽汽腔室。低压缸承受着内外压差力、不同抽汽腔室间的压差力和不同工况下由于温差引起的热应力，这些力使得低压缸产生明显的变形。
汽轮机低压缸变形主要有两种。在径向方向（汽轮机转子直径方向，下文简称径向）上形成内张口，在轴向方向（平行于汽轮机转子主轴方向，下文简称轴向）形成进汽部位间隙大，沿汽流流动方向间隙变小的规则变形。
汽缸变形会出现水平方向两侧的圆形变为立椭圆，使水平两侧的动静部件之间的径向间隙缩小，造成汽机动静部件摩擦。而汽机上下两侧的动静间隙增大，引起汽缸内部级间漏汽量加大，同时由于汽缸轴向水平中分面间隙增大，蒸汽沿间隙向外缸泄漏，两种泄漏都会影响汽轮机出力。由以上原因分析可以看出汽轮机低压缸变形将严重影响机组的安全、经济、稳定运行。
目前有一种在低压缸下半中分面开槽并加装密封条的技术，但存在密封槽布置不够合理，仅在不同抽汽腔室间设置密封槽消除级间漏气，造成内缸与外缸间中分面部位密封不严。且密封槽及密封条尺寸统一，未考虑汽缸中分面间隙冷热态变化及不同工况下压力变化，不能长期有效消除低压缸中分面间隙的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，根据国产机组低压缸的结构和设备运行的实际情况，在汽轮机低压缸内缸与外缸间中分面及不同抽汽腔室间铣深度、宽度不一的密封槽，并加装密封盘根，对低压缸中分面密封槽进行优化，达到了更好的密封效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，根据冷态汽缸间隙并结合机组热态运行期间汽缸变化趋势，利用铣床在低压缸结合面上加工密封槽并在密封槽内安装密封条；密封槽的深度根据低压缸中分面间隙情况、密封条尺寸及机组运行时汽缸变形趋势确定；同时在汽流方向上，密封槽的深度根据不同机组低压缸进汽参数和抽汽腔室间的变化情况而改变。
作为优选，在汽缸冷态间隙大且根据运行状态下应力分析间隙有变大趋势的部位减小密封槽深度。
作为优选，密封槽深度沿中分面为内浅外深。
作为优选，沿汽流方向汽缸变形间隙减小且不同抽汽腔室间压差减小，密封槽深度相应增大。
作为优选，密封条采用镍基金属丝石墨盘根，在保留了石墨盘根耐腐蚀，耐高温的特点，同时加强了机械强度。
作为优选，密封槽在不同抽汽腔室间及内缸与外缸间中分面均有分布，对低压缸径向及轴向进行密封，有效消除低压缸中分面间隙。
作为优选，靠螺栓紧力压紧密封条，在保证密封条受力均匀的同时有20%以上的压缩，实现长期有效密封。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
考虑汽缸中分面间隙冷热态变化及不同工况下压力变化，能长期有效消除低压缸中分面间隙的问题，对低压缸中分面密封槽进行优化，达到了更好的密封效果。密封槽在不同抽汽腔室间及内缸与外缸间中分面均有分布，对低压缸径向及轴向进行密封，有效消除低压缸中分面间隙。
附图说明
图1是某电厂汽轮机低压缸中分面间隙结构示意图；
图2是某电厂汽轮机低压缸中分面密封槽尺寸及布置结构图。
具体实施方式
在机组大修期间揭缸后实测低压缸中分面间隙，结合机组热态运行期间间隙变化趋势，在低压缸下半中分面加工，深度沿中分面为内浅外深，同时深度根据压力及压差分布变化的密封槽。
根据不同机组低压缸进汽参数和抽汽腔室间的变化情况，在轴向方向上密封槽深度根据参数变化情况而改变。
密封槽在不同抽汽腔室间及内缸与外缸间中分面均有分布，对低压缸径向及轴向进行密封，有效消除低压缸中分面间隙。
密封条采用镍基金属丝石墨盘根，在盘根外面用因科镍丝进行网状编制，保留了石墨盘根耐腐蚀，耐高温的特点，同时加强了机械强度，保证密封条在不同压差下的密封强度和使用寿命。
如图1所示，在机组大修期间，在空扣状态及紧1/3螺栓状态下检查并记录低压缸中分面间隙。
利用专用的铣床固定在低压缸结合面上，沿着结合面加工密封槽。
密封槽深度根据以下原则确定：
在径向方向上根据低压缸中分面间隙情况、密封条尺寸及机组运行时汽缸变形趋势确定密封槽深度，为在汽缸冷态间隙大且根据运行状态下应力分析间隙有变大趋势的部位减小密封槽深度。
在轴向方向上，沿汽流方向汽缸变形间隙减小且不同抽汽腔室间压差减小，密封槽深度相应增大。
以上在保证密封条受力均匀的同时有20%以上的压缩，且机组长时间运行后密封条随汽缸变形趋势变化，实现长期有效密封。
密封槽完全结合低压缸中分面结构布置，在不同抽汽腔室间及内缸与外缸间中分面均布置密封槽，实现合理密封。
最终在正式回装低压上缸之前，在槽内安装特制镍基金属丝石墨盘根，形成一道密封带，以防止空气泄漏和漏汽。
具体中分面密封槽尺寸及布置如图2所示。
某电厂在机组运行期间发现低压缸五、六段抽汽温度严重偏离设计值，低压缸通流部分效率低于设计值较多。
在机组大修期间发现低压缸变形严重，紧1/3内缸中分面螺栓后测量最大间隙达到3.5mm。对低压缸中分面密封槽进行优化并加装密封条后，低压缸抽汽效率及低压缸效率均有所提高。参数对比如下：
表1

Claims (7)

1.一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，其特征在于：根据冷态汽缸间隙并结合机组热态运行期间汽缸变化趋势，利用铣床在低压缸结合面上加工密封槽并在密封槽内安装密封条；密封槽的深度根据低压缸中分面间隙情况、密封条尺寸及机组运行时汽缸变形趋势确定；同时在汽流方向上，密封槽的深度根据不同机组低压缸进汽参数和抽汽腔室间的变化情况而改变。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，其特征在于：在汽缸冷态间隙大且根据运行状态下应力分析间隙有变大趋势的部位减小密封槽深度。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，其特征在于：密封槽深度沿中分面为内浅外深。
4.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，其特征在于：沿汽流方向汽缸变形间隙减小且不同抽汽腔室间压差减小，密封槽深度相应增大。
5.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，其特征在于：密封条采用镍基金属丝石墨盘根，在保留了石墨盘根耐腐蚀，耐高温的特点，同时加强了机械强度。
6.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，其特征在于：密封槽在不同抽汽腔室间及内缸与外缸间中分面均有分布，对低压缸径向及轴向进行密封，有效消除低压缸中分面间隙。
7.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压缸结合面密封优化方法，其特征在于：靠螺栓紧力压紧密封条，在保证密封条受力均匀的同时有20%以上的压缩，实现长期有效密封。
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