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            1.原理
              布萊登汽封取消了傳統汽封弧塊背部的板彈簧,取而代之的是在每圈汽封弧塊端面處,加裝了四只螺旋彈簧。自由狀態下,在彈簧力的作用下汽封弧塊是處于張開狀態而遠離轉子(見圖5);

             

            隨著蒸汽流量的增加,作用在每圈汽封弧塊背部的蒸汽壓力逐步增大(見圖6),當這一壓力足以克服彈簧應力、摩擦阻力等時,汽封弧塊開始逐漸關閉,直至處于工作狀態,并始終保持與轉子的最小間隙值運行(見圖7);停機時,隨蒸汽流量的減小,在彈簧應力的作用下,汽封弧塊遠離轉子,使汽封與轉子的徑向間隙達到最大值。

            汽封與轉子的摩擦是在機組啟、停機過臨界發生的,而此時機組蒸汽流量小,汽封是處于張開狀態,所以,布萊登汽封能夠有效的避免與轉子的碰檫。



            2.特性
            2.1安全性
            2.1.1主動安全


              布萊登汽封的主動安全體現在機組啟停機過程中,汽封能夠主動遠離轉子,避免與轉子產生碰磨而使機組啟停變得十分順暢。
            機組運行的最大安全隱患時啟停機,尤其是冷態啟動過臨界過程中動靜間的碰磨。此時機組蒸汽流量較小,布萊登汽封在彈簧應力作用下處于張開狀態而遠離轉子,并可使汽封與轉子徑向間隙達3mm以上,有效避免了機組啟停機過程中因汽封間隙問題而與轉子產生碰磨,提高了機組啟停過程中的安全性。

              布萊登汽封技術設計徑向工作間隙為0.3-0.55mm,而在國內大型機組上布萊登汽封最小工作間隙為0.25mm,并且一次啟動成功,說明布萊登汽封能夠達到其技術設計性能的要求,能夠在機組啟停過程中主動退讓,形成主動安全保障,不會為汽封間隙的變小而影響啟停安全。

            事實上,機組啟停順暢是布萊登汽封最根本特點。

            2.1.2被動安全
              布萊登汽封被動安全體現在機組事故狀態下,能夠有效避免事故進一步惡化。

              布萊登汽封是靠汽輪機缸體內蒸汽壓力的作用而與轉子保持較小間隙運行,當機組因突發事故,引起轉子振動超標時,保護系統會立即跳閘,切斷本體通流供汽,汽缸壓力隨即降低,布萊登汽封失去蒸汽關閉壓力,在端部彈簧應力作用下瞬時張開,避免了與惰走轉子的碰磨,從而避免了彎軸、抱死等重大惡性事故的發生,形成被動安全保障。

            2.1.3減少軸封漏氣,消除機組運行安全隱患
              某些類型機組軸承郵箱中含水現象嚴重,究其根本原因是軸封蒸汽外溢,而蒸汽外溢很大程度是由于汽封間隙過大所致。為適應電力市場要求,現階段各式汽輪機均不同程度參與調峰,啟停頻繁,傳統結構型式的汽封因此難免磨損、間隙增大,致使軸承箱油中含水,造成機組運行安全隱患。

              由于布萊登汽封原理特性,尤其對頻繁啟停的調峰機組,避免汽封磨損、間隙增大效果十分顯著。最為典型的例子是深圳南山電廠#9機,該機布萊登汽封改造后,在3年16801小時運行中,卻經歷795次啟停,而在次不同時期對軸封漏氣的測試結果卻沒有增加,均低于設計值,說明軸封未因機組頻繁啟停造成汽封磨損、間隙增大麗導致漏汽量增加于軸封漏汽量的減少,油中含水現象徹底消失,避免了機組運行中由于油中含水所造成的安全隱患。

              國產引進犁300Mw機組普遍存在缸效低}上下缸溫差大、高排溫度高等缺陷,結合其結構特點,根本原因是由丁高壓缸前軸封漏汽量大所至。高壓缸前軸封漏汽通過內外缸夾層旁路整個高壓缸且因夾層卜下阻力不同,下缸漏汽直達高壓缸排汽口,致使上下缸溫差大,汽缸變形,螺栓松動甚至斷裂,中分而漏汽,汽封間隙增大等,不僅影響機組運行的經濟性,同時蘊含很大的安倉隱患。在實施布萊登汽封
            技術改造的國產引進型300Mw機組中,高壓前軸封漏汽率均有較大幅度降低,上下缸溫差隨之而減小,提高了機組運行的安全性。
            由于布萊登汽封能夠有效地減少軸封漏汽,從而璉免了機組油中含水或汽缸溫差大等運行的安全隱患。

            2.1.4 抑制轉子擺動振幅,提高機組運行的穩定性
              汽輪機轉子存在任質量偏心或動不平衡,運行中轉子均有不同程度的振幅擺動,其擺動幅值除其自身質量偏心程度外,與汽封和軸承徑向『HJ隙的阻尼作用大小有關,即阻尼系數。

              根據非線性系統振動模態分析可知,動靜間隙的等效阻尼系數與轉子擺動幅值的關系為:
            ?? ?A=4F/π ω ce??? ????????????(1)

              其中,A為幅值:F為阻力,ce為等效阻尼系數:ω為轉子振動角頻率:而汽封等效阻尼系數ce為:

            ?? ?ce=π η(nbD21 D22)/(D21一D22)??? (2)

              其中,η為蒸汽動力粘度,n為汽封或軸封齒敦,b為阻汽片寬度,Dl為汽封或軸封外徑;D2為汽封或軸封內徑。

              由上述公式(1)(2)可知,當汽封間隙(Dl—D2)/2減小時,阻尼系數ce增大,轉子擺動幅值A減小。

              因此,減小汽封徑向工作間隙對轉子運行擺動幅值具有一定的抑制作用,從而提高機組運行的穩定性,而布菜登汽封運行間隙明顯低于任何傳統結構形式的汽封,對抑制轉子擺動幅值,提高機組運行的穩定性效果更為顯著。

            2.2經濟性
            2.2.1提高整機效率增加機組出力

              影響汽輪機通流運行熱效率的主要因素有:化學物質沉積、葉片表面侵蝕、噴嘴及葉片機械損傷、汽封間隙漏汽,其巾汽封I川隙漏汽可占整個通流熱效率損失的80%左右。田此,減少汽封間隙漏汽,對提高機組運行經濟性起著決定性作用。

            布策登汽封提高機組運行經濟性,主要體現在:
            ?1、級間汽封漏汽的減少提高了級效率和整機效率;
            ?2、軸封漏汽的減少增加機組做功能力;
            ?3、汽封漏汽量的減少,減少了漏汽對主流場的擾動,從而提高機組運行效率;

              汽輪機的內功率N=∑GⅹHsⅹη ,對端汽封而言,布萊登汽封由于漏出高品質的汽體減少,相應通流量G增大,做功能力顯然增強;對于隔板及葉頂汽封而言,不僅漏汽減少,提高了級效率,而且減少了漏汽對進入下一級汽流流場的擾動,提高了效率,進一步提高了級效率和整機效率。

            2.2.2減少機組啟動次數,降低啟動成本
              機組啟動順暢是布菜登汽封最為顯著特性,經布萊登汽封改造的機組既減小了汽封徑向工作間隙,又能確保一次啟動成功,避免了閃動靜碰磨造成多次啟動所增加的直接燃料費用。

            2.2.3縮短大修周期和無需更換汽封備品費
              迄今,國內已有40余臺改裝過布萊登汽封的機組經過甚至是兩次揭缸檢修,除通流改造機組外,無任何一臺機紕更換過布萊登汽封,不僅節省了更換汽封備品費用,而且縮短了調整汽封間隙時問,縮短了大修周期,降低了大修費用。

              布萊登汽封的經濟性已被眾多機組運行實踐所證實、并作為提高汽輪機運行效率的重要措施,已廣為發電企業和汽輪機制造廠所采用。

            2.3技術經濟效果的持久性
            ??? 布萊登汽封技術特性不在于汽封徑向工作間隙小,而在于反復冷、熱態啟動后汽封無碰擦磨損,片可始終保持較小問隙運行。
            ??? 如不考慮安全因素,傳統汽封安裝時汽封間隙也可達到布萊登汽封間隙值,但經過反復多次啟動后汽封間隙就會增大。事實上,從汽輪機每次檢修大量調整汽封間隙和機組榆修啟動運行一段時期后效率很快下降,均印證了傳統汽封的磨損和間隙的增大,因此,傳統汽封難以保持機紕運行經濟性。

            ??? 布萊登汽封技術經濟效果的持久性在于汽封無磨損。無需太多理論解釋,事實足:電廠一般的事故不會超過j門峽2號機的斷油燒瓦,一般的運行條件不會超過深圳南山9號機3年795次的啟停,在如此事故或惡劣的運行條件下(見三門峽2號機和深圳南山9號機應用實例),汽封卻無任何磨損,也即間隙無增大,這在汽輪機運行史上是絕無僅有的!可見,布萊登汽封具有極強的避免磨損特性,也就具有保持技術經濟效果持久的特性。而三門峽2號機采用布萊髓汽封的經濟性是通過專家考核鑒定的,深圳南山9號機的經濟性是通過3年不同時期對軸封漏汽量跟蹤檢測均低于設計值的結果而評估的。(見下表)

            ??? 超過三門峽2號機事故和深圳9號機的運行條件,沒有事實證明布萊登汽封仍能完好無損,但以這兩臺機組條件為限,布萊登汽封肯定具有良好經濟性而且效果持久。

            深圳南山9號機前軸封漏汽量跟蹤檢測表

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