电站工程汽轮机汽封漏气分析及处理方案

摘 要 在强调可持续发展的今天，如何提高能源的利用率，避免能量的损耗已经越来越受到各行各业的重视。在电站工程中，热力发电是一项非常重要的发电技术。在热力发电中，汽轮机汽封漏气是主要的能量损失形式。本文分析了汽轮机汽封漏气的具体情况，并且提出了减少汽封漏气的若干方案。

关键词 电站工程；汽轮机；汽封漏气

中图分类号：TK268 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0151-02

1 汽轮机汽封对汽轮机的影响

在当前的电站工程中，热力发电站占有十分重要的地位。热力发电的基本原理是把热能转化为机械能带动电机转动，再由电机将机械能转化为电能。在能量转化的过程中，能量的利用率决定了电站工程的生产成本和生产效率。在电力行业竞争日趋激烈的今天，高效节能的电站工程，无疑是更具有竞争力的。众所周知，在任何方面利用热能都需要面对一个重要的问题——如何提升热能的工作效率，汽轮机也不例外。

为了保证汽轮机的工作效率，最大限度地提升热能的利用率，汽封的作用就显得尤为重要。据统计，由于汽封漏气造成的能量损失占汽轮机总能量损失的很大一部分。汽轮机的静子与转子之间存在着各种汽封，包括平衡活塞汽封、叶顶汽封、轴端汽封、隔板汽封等等。这些汽封的主要功能包括阻止外界空气进入汽轮机与汽轮机的蒸汽混合；减少蒸汽的泄漏量；减少化学补水量以及高位能的工作介质低位能流动。而这些各种各样的汽封由于漏气所造成的能量损失，可以造成汽轮机工作效率下降3%～4%，这一数字占到汽轮机内部损失的三分之一。而如果经过科学的改造，汽封漏气造成的能量损失将会大大降低，可以想象，如果这一问题得到解决，将会对电站工程产生重大影响。

2 电站工程汽轮机汽封漏气分析

电站工程中汽轮机汽封的主要作用是隔绝汽轮机内部与外部空气，以及对汽轮机内部的介质隔离。经过研究和经验总结，电站工程汽轮机漏气主要与以下因素有关。

2.1 汽轮机汽封技术

有数据表明，传统的电站发电机工作效率已经低于额定值的5%～10%，而造成这一现象的主要原因就是汽轮机汽封漏气导致的能量损失。国内使用最多的汽封包括高低齿汽封、梳齿形汽封以及普通迷宫汽封等。

以传统的梳齿形汽封为例，它是像梳齿一样层层相扣，利用多次排列的汽封齿与轴之间很小的缝隙形成一个个小汽室，蒸汽到了这些汽室中压力逐渐降低，从而减少了蒸汽泄漏。这种汽封在我国应用很广泛，但是存在着一些缺陷。首先，汽封材料选择不合理，这导致当与转子产生摩擦时，会对转子造成损伤甚至产生形变。为了保护电机转子，机组工作人员通常会选择调大间隙，这样虽然有效避免了摩擦，却降低了汽封的工作效率，增加了蒸汽泄漏量，这与现代汽封对节能的要求是不相符的。其次，配合间隙不合理，由于汽封要求间隙越小越能保证汽封密封性，但是汽封的配合很难做到小间隙而无相互摩擦，这就导致汽封齿相互损伤降低汽封的使用寿命。另外，这种汽封的齿形和汽封的效果并不好，漏气量会增加，这样增加了转子的轴向推力，对汽轮机磨损十分严重。同样的，高低齿汽封和迷宫汽封也都有各自明显的缺陷，这对汽轮机的工作效率造成很大的不利影响。

由此可见，老式汽封的确是存在许多问题的，而随着科技的进步，越来越多的优质汽封出现了，包括可调节式汽封、刷式汽封、蜂窝汽封等等，这些汽封的效果都明显优于传统汽封，相较于这些应用先进汽封的汽轮机，传统汽轮机的工作效率已经明显失去了竞争力。

2.2 汽轮机汽封间隙影响

试验表明，汽封间隙对于刷式汽封工作效率的影响十分明显，而经验告诉我们，对于任何汽封来说，减小汽封的间隙，都是减少漏气量的重要措施。

3 电站工程汽轮机汽封漏气的处理方案

目前，我国多数汽轮机仍然使用的是旧式汽封，但随着科技的发展，这种汽封的缺陷越来越明显地暴露出来，解决汽轮机汽封漏气大问题的根本方案就是对汽封进行改造，把更先进的汽封应用到电站工程汽轮机中。以下列举几种备受好评的新型汽封。

3.1 刷式汽封

3.2 布莱登式可调汽封

布莱登式汽封的工作机理是在汽封的端部加上了四个螺旋弹簧，这样的装置使得在汽封有小量蒸汽通过时汽封是打开的，但是一旦蒸汽流量增加，达到一定流量后，汽封就会关闭。

布莱登式汽封的优点在于其安全性较高，由于是螺旋弹簧控制，能够保证汽封能够主动远离转子，对转子进行保护，从而保证汽轮机正常运行。另外，它具有较强的持久性，打开和关闭的过程中不会出现磨损现象。但是这种汽封的使用是建立在背部有足够大的压差基础上的，通常只能用于有高压的轴端等处，而在低压的地方并不适用。

3.3 金属蜂窝汽封

金属蜂窝汽封顾名思义，是一种形态接近蜂窝的汽封。这种汽封主要由蜂窝带、汽封体经过特殊加工而成。经过试验发现，蜂窝汽封产生的主阻尼和刚度较大，具有非常好的稳定性。其作用机理是蜂窝状的结构能够形成很大的涡流和屏障，形成很大的阻尼从而阻止了蒸汽泄漏。

同梳齿形的汽封相比，金属蜂窝汽封不再会因为过量的间隙而导致汽封大量漏汽。其形态保证了能够有效地抑制蒸汽的周向流动，同时能够很好地跟蒸汽机配合，在高压差、小间隙的情况下依然能够有效工作而不会对汽轮机及其转子造成影响。它耐磨损、寿命长、密封性好切不会伤害汽轮机。

但是原则上是不能整个汽轮机都使用骑术蜂窝汽封的。由于其密封性极强，这并不利于转子预热，因而在启动时会造成启动时间长，轴振大，增加危险系数。

4 结束语

在越来越重视汽轮机工作效率的今天，忽视效率无异于自杀。汽轮机汽封是保证汽轮机工作效率的重要环节，在电站工程中应该受到足够的重视。在汽封改造中，新式汽封显然更具优势，但并不是毫无缺点，因此，使用汽封时扬长避短，有针对性地合理使用汽封，才能够保证汽封改造更加成功。

参考文献

[1]焦维衡.汽轮机汽封改造前后效果分析[J].沿海企业与科技，2011（10）：28-31.

[2]曾宪平，任建兴.大型汽轮机汽封技术及其经济性分析[J].上海电力学院学报，2011（02）：119-122.

[3]杨锐，杨建道，彭泽瑛，史立群.汽轮机刷式汽封泄漏量及汽动特性全三维CFD数值模拟.[J].华东电力，2011（01）：145-148.