汽轮机汽封节能系统优化设计

李聪

摘要：汽轮机在目前的生产实践中有重要的应用，稳定其运行并强调汽轮机使用中的节能是目前大环境的要求。对汽轮机做具体分析发现其安全、经济运行和汽封的性能优劣有着重要的联系，所以在当前的生产大环境中，要进一步的强调汽轮机的安全和经济利用，需要对汽封的节能系统做设计优化，这样，汽轮机使用才会更符合当前社会节能减排的具体要求。文章就汽轮机汽封节能系统的优化设计做具体的分析和讨论，旨在为实践提供指导和帮助。

关键词：汽轮机;汽封节能系统;优化设计

当前的我国正处在经济发展转型的关键时期，产业结构升级等也迫在眉睫。在这样的大环境下，为了保证经济发展质量，国际积极的强调产业发展的节能环保，目的是要为绿色经济发展和可持续经济发展打好基础。汽轮机在目前的生产实践中利用广泛，作用发挥巨大，但是对其的具体使用做分析发现汽轮机汽封性能不达标会造成严重的能源消耗，这于节能要求满足十分不利。所以为了更好的使用汽轮机，需要针对现阶段汽轮机汽封系统实践做节能优化设计，这样，汽轮机汽封系统的使用才会更具现代化价值。

一、汽轮机汽封系统的影响因素

从目前的具体分析来看，汽轮机汽封系统是否具有节能的效果主要是通过泄漏量计算结果进行衡定，而从现实研究来看，影响泄漏量的因素主要有6个，分别是汽封间隙、汽封直径、蒸汽初温、初压、汽封齿数和流量系数。在6个具体的影响参数中，压力、温度和汽封直径这三个参数基本是不存在变化的，所以在实践中为了减少泄漏量，一般采用的方法是增加汽封齿数。但是在汽封的齿数增加到一定的数量后，其对泄露量的影响会越来越小，此时再做分析发现对泄漏量影响比较大的因素是汽封间隙。基于汽封间隙做相应的实验发现汽封在采用刚体的情况下，汽封间隙较小虽然可以减少泄漏量，但是会增加汽封齿的磨损程度，这不利于汽封系统的持续性、长期性利用。基于此，对汽轮机汽封系统节能的主要影响因素做分析与讨论，发现具体的问题并基于问题确定设计改进策略有突出的现实意义。

二、汽轮机汽封节能系统的优化改造方案

从现阶段的分析来看，出于汽轮机汽封系统节能的需要，可采用的改造方案共有5种。对这5种方案的实施优势和缺陷做具体的分析，这对于汽轮机汽封系统节能设计优化和改进有重要的参考意义，以下是具体的介绍与分析。

第一种方案是采用疏齿汽封，这种方案的采用有两方面的突出优势：1）其具有一定的控制泄露能力;2）流齿汽封的结构比较简单，整体造价成本低廉。不过该方案也有突出的缺陷：1）虽然有控制泄露的能力，但是能力并不是很强;2）在疏齿发生磨损后，汽封间隙很容易出现增大的情况。

第二中方案是使用蜂窝汽封，这种方案的突出优势是具有比较好的控制泄露能力，但是蜂窝汽封的整体结构比较的复杂，造价成本比较高，再者，这种方案的具体改造周期比较的长，所以效率性等不够突出。

第三种方案是采用侧齿汽封。这种方案的突出优势为：1）有比较好的控制泄露能力，2）结构相对比较的简单。不过此种方案在实践中发现当侧齿存在磨损的情况下，汽封的间隙会明显的加大，这会导致泄漏量的增加。

第四种方案是采用刷式汽封。這种方案在测试分析中表现出了两方面的突出优势：其一是控制泄露能力非常强，其二是汽封间隙能够实现0间隙。不过其也有存在的缺陷，具体为：1）结构的复杂性强，成本造价突出。2）改造周期比较的长，效益较低;3）运行中会存在掉毛的情况，进而引发安全事故。

第五种方式是利用可调汽封，此方案的控制泄露能力比较的突出，同时在使用中可以实现汽封间隙的实时性调整。不过此种方案也有突出的结构复杂、成本高以及改造周期长的缺陷。同时，在运行中可能会发生抱轴的情况，这于汽轮机安全运行来讲十分不利。

通过综合对比，分析各种方案实施的经济性、安全性以及改造周期等，从最终的评价结果来看，侧齿方案的综合效果是最为突出的，所以在汽轮汽封系统节能优化设计中以侧齿汽封为核心。

三、汽封技术改造原理分析

基于侧齿汽封节能系统的设计对汽封技术的改造原理等作分析，具体的改造会更具实效性。原来的汽封系统采用的书疏齿汽封，而为了实现汽封系统节能，需要将疏齿汽封改变为侧齿汽封，所以汽封系统的整体结构等需要做改变。在具体设计的时候，不做汽封外形加工尺寸的改变，主要是从内部入手做调整。具体为：在现有的齿上加工出许多侧齿以及底齿，从而实现有限空间内迷宫腔摩擦效应的加大。实行这样的设计改造后，压力气体在通过齿后动能转化会更加的彻底。简言之，如此的结构等同于在相同长度的轴向段内，介质经过的汽封齿数有了明显的增加，泄漏量必然会有所减少，如此，节能的目的得以实现，下图是汽封系统改造前和改造后的对比分析图。

明确的具体的改造原理之后，还需要对设计改造的过程做分析与讨论。就具体的改造过程来看，主要分为四部分：1）研究分析并做设计方案确定。通过原有的汽封系统分析以及节能的具体要求讨论，确定设计方案。2）做设计方案的可行性分析，确定细节。通过可行性分析进一步的明确改造的操作等。3）改造。基于方案实施改造。4）评价与优化。通过评价和优化实现方案的准确执行[6] 。

结束语

综上所述，汽封系统是汽轮机现实利用中不可缺少的重要组件，其性能的优劣对汽轮机的综合运行有着非常重要的意义，所以强调汽封系统的分析与研究现实价值明显。在当前的社会环境下，节能环保杯重点强调，而汽轮机过去使用的汽封系统在节能方面的表现表弱，所以基于节能做汽封系统的设计优化十分必要。

参考文献：

[1] 谭剑.600 MW超临界汽轮机高中压缸汽封节能改造[J].科技创新导报，2017，14（7）：11-13.

[2] 佚名.汽轮机汽封间隙精密高效调整工艺系统：，CN 105484807 B[P].2017.

[3] 李家锋.600MW超临界汽轮机组节能优化改造及应用研究[D].华南理工大学，2017.

[4] 贺栋红.600MW超超临界燃煤机组汽轮机节能改造及经济性分析[D].华南理工大学，2017.

[5] 马金凤.汽轮机汽封节能系统优化设计[J].科技资讯，2016（15）：84-84.

[6] 余帆，亢凯.汽轮机汽封系统节能改造分析[J].低碳世界，2016（35）：44-45.

（作者单位：中国长江动力集团有限公司）