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【摘 要】大庆炼化公司动力二厂1 汽轮机采用高参数的主蒸汽经节流降压后来密封轴封，热能损失大，文中对此进行了分析，并提出了用低参数的前汽封漏汽和工业抽汽作为后轴封密封汽源的工艺改进措施，从而减少了热能损失，提高了1 汽轮机的相对内效率；另外，还降低了后轴封处汽缸和转子的温度，相应减小了其热应力和热变形，提高了机组运行的安全可靠性。
【关键词】汽封；损失；改进；效益；安全
1.1#汽轮机汽封系统的工艺现状及弊端
目前1#汽轮机前汽封漏汽分两路回收利用：一路从前汽封的腔室1引出去除氧器；另一路从腔室2引至分汽箱N（主汽门杆的漏汽也连接到此分汽箱）之后又分为两路：其中一路去密封后汽封，另一路去凝汽器。这种工艺连接方式存在两个弊端。首先，在额定参数和额定负荷下，即使把从分汽箱去凝汽器管线的阀门A全关，剩余的蒸汽仍不足以封住后汽封，需另用经阀门B节流后的主蒸汽作为后汽封的补充汽源。因为主蒸汽压力在3.43MPa（绝压），而后汽封的密封汽压只需0.102~0.147MPa（绝压），故阀门B的节流损失很大。另一个弊端为压力较大的主汽门杆漏汽进入分汽箱N后扩容压损较大，故热能损失较大。
2.汽封系统的工艺改进措施
如图2所示，把分汽箱N从管道L2移动到管道L1上，主汽门杆漏汽和后汽封仍通过管线连接至分汽箱N，而前汽封腔室2仅连接到凝汽器，这样就减少了主汽门杆漏汽的压降损失；因为后汽封所需的密封蒸汽压力和流量都很小，故从工业抽汽管道抽汽速关阀前的疏水线L4上甩一分支管线连到管线L3上的阀门B后，作为后汽封的补充汽源。
3.工艺改进后的运行方式
当机组在中高负荷运行时，前汽封腔室1和主汽门杆的漏汽基本上足以封住后汽封。此时若汽压不足，可以适当关小前汽封漏汽去除氧器阀门F的开度；或者将工业抽汽作为后汽封的补充汽源，适当开启阀门E，而保持阀门F全开不变。主蒸汽作为备用密封汽源，仅在启机和低负荷时使用。
4.工艺改进后效益提高情况
4.1先求出后汽封耗汽量af
采用文献1提供的汽封漏汽量计算方法间接计算后汽封耗汽量af。已知高低齿平均直径d为240mm，汽封间隙δ为0.3mm，密封蒸汽从中间腔室进入后分别流向汽缸内外两侧，两段的齿数z均为28，见下面的示意图；工艺参数按额定工况考虑，则后汽封密封蒸汽压力p0为0.1413Mpa（绝对），相应查得温度t0为410℃、比容v0为23m3/kg,排汽压力pc为0.0059Mpa（绝对），环境大气压力pd为0.1013Mpa（绝对）；设后汽封环形漏汽面积为Fδ，后汽封蒸汽漏向外界量为G1t/h，漏向汽缸内部量为G2t/h，则有af=G1+G2，其中
Fδ=πdδ=2.2608cm2
后汽封示意图
下面求漏向外界蒸汽量G1：
kδ=■=■0.1565，
■=■=0.7169＞kδ，可知最后一个齿隙未达到临界流速，故
G1=0.36μlFδ■=0.36×1×2.2608×■
=0.008409t/h，其中μl为流量系数，取1。
下面求漏向汽缸内部蒸汽量G2：
■=■=0.0417＜kδ，得知最后一个齿隙已达到临界流速，则
G2=0.36μlFδ■=0.36×1×2.2608×■
=0.011751t/h，其中μl是流量系数，也取1。
则af= G1+G2=0.02016t/h
4.2计算工艺改进后经济效益增加量
为简化计算，采用定流量分析法。主蒸汽流量不变，初终参数、工业抽汽压力保持额定值不变。
按照工艺改进后实际运行时可能出现的情形，分为两种极端的情况进行分析。
第一种极端情况：设机组在正常运行时，用工业抽汽代替主蒸汽作为后汽封的补充汽源，耗汽aft/h。与改进之前用主蒸汽作补充汽源，耗汽aft/h时相比，机组多进汽aft/h。因为机组工业抽汽压力基本保持恒定，故工业抽汽量恰需增加aft/h以补偿其作为后汽封补充汽源而多抽的蒸汽。相当于机组多进的aft/h进入汽缸后又从工业抽汽口抽出，而其它的进、排、抽汽参数和流量都保持不变（除了工业抽汽量增加aft/h以外），故此时机组比改进之前每小时多作功为：
af·(h1-h2)
式中af——主蒸汽多进蒸汽量，t/h;
h1——主蒸汽焓，3300kJ/kg;
h2——工业抽汽焓，3040kJ/kg。
若按年运行350天，电价0.46元/kw.h计算，则机组改进后可多创效益M为
M=■·０．４６≈５２３７．８０元
式中ηｍ——汽轮机机械效率，取98%；
ηｇ——发电机效率，取95%。
第二种极端情况：后汽封不需要补充汽源，前汽封漏汽足以封住后汽封，导致排挤掉aft/h去除氧器的前汽封漏汽。此时若除氧器减少的蒸汽由工业抽汽经减温减压后供给，则改进后增效情况与第一种情况大致相同；若除氧器减少的蒸汽由3＃汽轮机非调整抽汽来补充，则改进后增效比第一种情况还高一些，因为3＃汽轮机非调整抽汽参数比1＃汽轮机工业抽汽参数低（证明原理与第一种情况相同，详细证明从略）。
5.工艺改进后安全可靠性改善状况
由于采用工业抽汽作为后汽封补充汽源比用主蒸汽作后汽封补充汽源密封蒸汽温度下降约70~100℃，大大降低了后汽封处汽缸和转子的热应力和热变形，提高了机组运行的安全可靠性。
6.工艺改进的成本分析
需∮32mm管线20米，DG25截止阀一个，加阀门附件共计600元。成本低，施工简便。无论从技术上还是从经济上该方案都具有可行性。
【参考文献】
［１］翦天聪主编.汽轮机原理（第一版）.中国电力出版社，1992.6.
［2］康松主编.工业汽轮机(第一版).1988.6.
【关键词】汽封；损失；改进；效益；安全
1.1#汽轮机汽封系统的工艺现状及弊端
目前1#汽轮机前汽封漏汽分两路回收利用：一路从前汽封的腔室1引出去除氧器；另一路从腔室2引至分汽箱N（主汽门杆的漏汽也连接到此分汽箱）之后又分为两路：其中一路去密封后汽封，另一路去凝汽器。这种工艺连接方式存在两个弊端。首先，在额定参数和额定负荷下，即使把从分汽箱去凝汽器管线的阀门A全关，剩余的蒸汽仍不足以封住后汽封，需另用经阀门B节流后的主蒸汽作为后汽封的补充汽源。因为主蒸汽压力在3.43MPa（绝压），而后汽封的密封汽压只需0.102~0.147MPa（绝压），故阀门B的节流损失很大。另一个弊端为压力较大的主汽门杆漏汽进入分汽箱N后扩容压损较大，故热能损失较大。
2.汽封系统的工艺改进措施
如图2所示，把分汽箱N从管道L2移动到管道L1上，主汽门杆漏汽和后汽封仍通过管线连接至分汽箱N，而前汽封腔室2仅连接到凝汽器，这样就减少了主汽门杆漏汽的压降损失；因为后汽封所需的密封蒸汽压力和流量都很小，故从工业抽汽管道抽汽速关阀前的疏水线L4上甩一分支管线连到管线L3上的阀门B后，作为后汽封的补充汽源。
3.工艺改进后的运行方式
当机组在中高负荷运行时，前汽封腔室1和主汽门杆的漏汽基本上足以封住后汽封。此时若汽压不足，可以适当关小前汽封漏汽去除氧器阀门F的开度；或者将工业抽汽作为后汽封的补充汽源，适当开启阀门E，而保持阀门F全开不变。主蒸汽作为备用密封汽源，仅在启机和低负荷时使用。
4.工艺改进后效益提高情况
4.1先求出后汽封耗汽量af
采用文献1提供的汽封漏汽量计算方法间接计算后汽封耗汽量af。已知高低齿平均直径d为240mm，汽封间隙δ为0.3mm，密封蒸汽从中间腔室进入后分别流向汽缸内外两侧，两段的齿数z均为28，见下面的示意图；工艺参数按额定工况考虑，则后汽封密封蒸汽压力p0为0.1413Mpa（绝对），相应查得温度t0为410℃、比容v0为23m3/kg,排汽压力pc为0.0059Mpa（绝对），环境大气压力pd为0.1013Mpa（绝对）；设后汽封环形漏汽面积为Fδ，后汽封蒸汽漏向外界量为G1t/h，漏向汽缸内部量为G2t/h，则有af=G1+G2，其中
Fδ=πdδ=2.2608cm2
后汽封示意图
下面求漏向外界蒸汽量G1：
kδ=■=■0.1565，
■=■=0.7169＞kδ，可知最后一个齿隙未达到临界流速，故
G1=0.36μlFδ■=0.36×1×2.2608×■
=0.008409t/h，其中μl为流量系数，取1。
下面求漏向汽缸内部蒸汽量G2：
■=■=0.0417＜kδ，得知最后一个齿隙已达到临界流速，则
G2=0.36μlFδ■=0.36×1×2.2608×■
=0.011751t/h，其中μl是流量系数，也取1。
则af= G1+G2=0.02016t/h
4.2计算工艺改进后经济效益增加量
为简化计算，采用定流量分析法。主蒸汽流量不变，初终参数、工业抽汽压力保持额定值不变。
按照工艺改进后实际运行时可能出现的情形，分为两种极端的情况进行分析。
第一种极端情况：设机组在正常运行时，用工业抽汽代替主蒸汽作为后汽封的补充汽源，耗汽aft/h。与改进之前用主蒸汽作补充汽源，耗汽aft/h时相比，机组多进汽aft/h。因为机组工业抽汽压力基本保持恒定，故工业抽汽量恰需增加aft/h以补偿其作为后汽封补充汽源而多抽的蒸汽。相当于机组多进的aft/h进入汽缸后又从工业抽汽口抽出，而其它的进、排、抽汽参数和流量都保持不变（除了工业抽汽量增加aft/h以外），故此时机组比改进之前每小时多作功为：
af·(h1-h2)
式中af——主蒸汽多进蒸汽量，t/h;
h1——主蒸汽焓，3300kJ/kg;
h2——工业抽汽焓，3040kJ/kg。
若按年运行350天，电价0.46元/kw.h计算，则机组改进后可多创效益M为
M=■·０．４６≈５２３７．８０元
式中ηｍ——汽轮机机械效率，取98%；
ηｇ——发电机效率，取95%。
第二种极端情况：后汽封不需要补充汽源，前汽封漏汽足以封住后汽封，导致排挤掉aft/h去除氧器的前汽封漏汽。此时若除氧器减少的蒸汽由工业抽汽经减温减压后供给，则改进后增效情况与第一种情况大致相同；若除氧器减少的蒸汽由3＃汽轮机非调整抽汽来补充，则改进后增效比第一种情况还高一些，因为3＃汽轮机非调整抽汽参数比1＃汽轮机工业抽汽参数低（证明原理与第一种情况相同，详细证明从略）。
5.工艺改进后安全可靠性改善状况
由于采用工业抽汽作为后汽封补充汽源比用主蒸汽作后汽封补充汽源密封蒸汽温度下降约70~100℃，大大降低了后汽封处汽缸和转子的热应力和热变形，提高了机组运行的安全可靠性。
6.工艺改进的成本分析
需∮32mm管线20米，DG25截止阀一个，加阀门附件共计600元。成本低，施工简便。无论从技术上还是从经济上该方案都具有可行性。
【参考文献】
［１］翦天聪主编.汽轮机原理（第一版）.中国电力出版社，1992.6.
［2］康松主编.工业汽轮机(第一版).1988.6.