汽轮机清洗专题(二):汽轮机汽封的分类
[ 时间:2022-07-06 阅读:2645次 ]
  1. 传统汽封

    目前被广泛应用于大、中、小型汽轮机的传统汽封主要为迷宫式汽封。根据断面的形状不同常用的有枞树型汽封和梳齿式汽封。其中梳齿式汽封因成本低、结构简单、安全可靠且易于安装而被广泛应用。梳齿式汽封简图

    梳齿式迷宫汽封的密封机理是在汽封环的内圆及汽封套筒(高温部分为转子大轴)的外圆上车有许多相互配合的梳齿及凹凸肩,组成微小的环形间隙(汽封间隙)及蒸汽膨胀室以阻止蒸汽的泄漏。汽封环时借助外圆上两凸肩安装在轴封套(隔板)内圆车出的T型槽道内。每道汽封环分成6个弧块(汽封块),每个汽封块与轴封套(隔板)之间装有两片弹簧片,使汽封块呈弹性压向中心,从而保持动静部分的较小间隙。

          传统梳齿式迷宫汽封安装好后,汽封间隙在无碰摩情况下运行中就始终保持不变。在正常安装后,如果汽封间隙过大,就会引起蒸汽的泄漏增加,导致汽轮机组热效率的降低;如果汽封间隙设置的太小,机组开、停机过程过临界转速时转子可能发生较大振动,就会导致汽封齿轮与转子发生摩擦。虽然发生摩擦时,汽封块背面弹簧片能使汽封块向外退让,减小摩擦压力,但却不能避免摩擦,轻者会造成汽封齿磨损,增大汽封间隙而增大热耗。当擦碰严重时,会使汽封齿变形、变脆甚至破裂,同时隔板的径向轴封与转子所产生的擦碰会使转子局部受热,产生热变形导致转子弯曲,导致汽封齿的进一步磨损,加大了径向汽封与转子之间的间隙。因此考虑到转子过临界转速的振动,传统梳齿式迷宫汽封安装时径向间隙一般为0.60~0.80㎜,根据转子情况不同,有的间隙会更大。

   2.蜂窝汽封

      所谓蜂窝汽封是在静子密封环的内表面由规整的蜂巢菱形状的正六面体的小蜂窝孔状的密封带状物构成,其材料是有厚度进0.05~0.10㎜的镍基耐温薄板在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材,再经过特殊焊接设备焊接而成,根据密封环尺寸制成的蜂窝带在真空钎炉中通过真空钎焊技术焊接在母体密封上,从而形成了蜂窝式密封。

 蜂窝汽封的结构特点是将传统汽封低齿车削,由蜂窝状汽封取代,蜂窝是由六边型孔连片组成,六边形单边尺寸为2~3㎜。蜂窝汽封由于具有较宽的密封带,改变了传统直形汽封低齿齿数由于结构制约,只能布置甚少(一般1~2齿)的缺点。仍保留汽封高齿相当于增加了汽封齿数 加大了汽流阻力,提高了密封效果。       

1656991455512050 蜂窝汽封退让仍采用传统汽封的背部弹簧结构,所以安装间隙一般取传统汽封径向间隙设计值得上限。与现传统高、低齿结构汽封相比,由于齿数量相对增加很多,密封效果已有大大提高,汽封由于仍采用原传统汽封退让结构,在启动过程中会产生碰磨,但由于蜂窝材质较软,不会产生大的影响,如航空涡轮机(转速400r/min,工作温度1000~1500℃)上采用,由于涡轮机结构尺寸较短,无法设计退让汽封,而采用固定的结构,有碰磨时损伤的是蜂窝汽封,而不会对轴产生影响。

   3.布莱登汽封

      因传统汽封的结构密封特点及转子的振动无法将汽封间隙调到更小,因而机组漏汽损失不能进一步减小,机组热效率很难进一步提高。随着汽封技术的发展,从美国引进一种新型可调式汽封--布莱登汽封。这种汽封可以使汽封间隙调到更小的0.35~0.45㎜,运行中又可以避免转子过临界时振动过大而与汽封的擦碰。布莱登汽封取消了传统汽封背部的板弹簧,取而代之的是在没圈汽封弧段端面处加装了四只螺旋弹簧。 

                     image     布莱登汽封

    自由状态时,在弹簧力作用下,汽封弧块是出于张开状态而远离转子;机组启机时,随着蒸汽流量的增加,作用在每圈汽封弧块背部的蒸汽压力逐渐增大,当这一压力足以克服弹簧应力、摩擦阻力等,汽封弧块开始逐渐关闭,直至出于工作状态,并始终保持与转子小间隙运行;停机时,随着蒸汽流量的减小,在弹簧应力作用下。推动汽封弧块远离转子,使汽封与转子的径向间隙达到较大值。这就解决了传统汽封存在的机组开、停机过程中存在转子过临界时振动过大造成汽封摩擦问题。因而布莱登汽封得到广泛的应用。

     4.接触式汽封

        可调式汽封进一步缩小了汽封间隙,提高了机组安全性,但依旧存在汽封间隙和漏汽损失。随着科学技术的发展,近几年哈尔滨通能电气股份有限公司开发研制出一种新产品--接触式汽封。这种汽封可以使汽封间隙调整到零,即汽封齿可以和转子大轴直接接触。接触式汽封

它是在传统梳齿式汽封块中间开槽,加装一道可以与转子直接接触的汽封齿。这种汽封齿材料为复合塑料,具有自润滑特性,可以耐温700℃,具有耐磨性。设计安装时具有自动跟踪转轴偏摆及晃动性能,径向后退量2.5㎜,径向前进量0.5㎜,具有很高灵敏度。同时具有精确限位装置,能使汽封齿始终与转轴零间隙运行。这种新型汽封开始主要应用在汽轮机排气缸轴端汽封上,效果很理想。现在逐渐开始在高压缸隔板汽封和轴封上应用。

    5.刷式汽封

       刷式密封较早应用于航空发动机上,后有GE公司运用在工业燃气式汽轮机上,效果显著。90年代传入国内,开始运用在蒸汽轮机上。

刷式汽封

在原有汽封基础上加装一圈刷式密封条,此刷封条代替原来的高齿,高度比原来的高,遂减小了汽封间隙,也减少了漏汽。其刷封部分的刷丝是顺着转子旋转方向排列一圈耐高温的钴基合金丝,可耐1200℃以上的高温而不变形。运行时散开的刷丝束类似于防护林的风阻效果,起到密封作用的同时还可以适应转子的瞬态跳动,恢复原有的汽封间隙,能长期保证使用效果。因为刷丝有弹性,也不会对机组振动造成大的影响。不受位置及压力的影响,应用范围较广,效果较明显。

  6.DAS汽封

    此种汽封为东方汽轮机厂自主研制的先进性汽封(DAS为缩写)也叫“大齿汽封”。

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其结构形式与梳齿类似,但汽封块两侧的高齿部分齿宽加厚,它与轴的径向间隙略小于其它齿,并采用铁素体类材料将其嵌入汽封块中,与转子摩擦时产生的热量小,不易弯轴。开机过临界时如产生碰磨就会先与大齿磨,由于它厚不易磨掉故不会磨到其它的齿,保证正常运行时的汽封间隙。

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