刷式汽封的特点及应用

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1、刷式汽封的特点及应用申先念，石伟伟江苏透平密封高科技有限公司，南京，中国Email:shenxn@turbineseal.com摘要：介绍了刷式密封的结构特点和应用发展状况，研究了刷式密封的基本结构，分析了刷式密封的数学模型和密封机理，给出了刷式密封自国内外的应用情况，结合哈三电汽机组改造案例，分析了刷式密封设计过程中的参数选择及应注意的问题。最后分析了刷式密封技术的经济效益，总结出刷式密封技术在未来的发展中具有重大的研究价值和工程应用价值。关键词：节能，刷式密封，泄漏，汽轮机Brushtypesteamsealofthecha

2、racteristicsandapplicationsSHENXiannian,SHIWeiweiJiangsuturinesealhightechnologyco.,LTD.,Nanjing,chinaEmail:shenxn@turbineseal.comAbstract:Theresearchandapplicationdevelopmentofbrushseal.weresummarizedandthebasicstructureofbrushsealwasintroduced.Thebrushseal’smathema

3、ticalmodelandmechanismwereanalysed.Givetheapplicationofbrushsealathomeandabroad,thecaseofsteamturbinereconstructioninElectricpowercompanyofha-sanwasincluded,theselectionofbrushsealparameterandthecommonproblemsthatshouldbepaidattentionwereanalysed.Atlast,theeconomicbe

4、nefitsofusingbrushsealwasanalysed,andsummarizedtheresearchvalueandtheengineeringapplicationvalueinthefuturedevelopment.Keywords:energy-saving,Brushseal,leakage,steamturbine1.引言随着我国电力行业的发展，以及国家对节能减排的要求。近20多年里，在计算流体动力学的推动下，汽轮机的性能有了较大的提高。但随着汽轮机蒸汽参数的提高，漏气损失成为制约汽轮机组效率提高的最

5、主要因素。因而在机组改造中通过减少漏气损失来提高汽轮机组的效率。刷式密封是20世纪80年代发展起来的新式密封技术。起初，该项技术主要应用于航空领域。随着刷式汽封在航空发电机上的成功应用，后来被广泛推广到民用行业。但在我国刷式密封的应用还不够广泛，研究还处于初始阶段。与传统的蓖齿密封，蜂窝密封相比，刷式密封不仅能适应转子的跳动与膨胀，同时还具有泄漏水平低的特点。由于其在高速旋转机械中表现出的高效密封性能和稳定性能，目前国内外已有多个燃气、蒸汽采用透平刷式密封技术并取得良好经济效益的案例[1]。在航空发动机领域，刷式密封的应用已超过

6、10年，例如其中的PW4000系列发动机，通过3000次起停续航周期，刷式密封的径向间隙增量不超过0.002in（0.051mm），与传统迷宫密封相比，燃料消耗降低0.4%。2.刷式密封的结构、数学模型与密封原理2.1刷封的结构刷式密封是一种柔性接触式密封技术，能够适应转子的瞬间径向变形或偏心运动，同时增加了转子振动阻力，故而有利于改善转子的稳定性。其结构示意图如图1所示。Figure1.TheStructureofBrushseal图1刷式密封结构从图1可以看出，刷式密封主要由前挡板、后挡板和夹装于两者之间密集排列的刷毛组成。

7、刷毛沿转子旋转方向有一定倾角，以减少刷毛的磨损，使刷毛更容易适应转子热变形、制造误差等问题,并在轴瞬间大幅径向位移后,如喘振、过临界转速等,刷毛可弹回,保持密封间隙不变。当刷毛与轴过盈配合后，不会出现永久性的密封性能损失。上游高压流体经过刷封后，下游为低压，后挡板增强了刷丝束的刚性能力，在设计中如果后挡板设计不当或强度不够极易使刷毛变形，造成密封失效。刷毛自由端与轴表面接触，另一端焊接在圆环上。轴表面与刷丝接触的部分为跑道，跑道处涂有耐高温、耐磨蚀的涂层，以防止工作时刷毛划伤轴颈，同时可以减少刷毛的磨损。涂层材料的选择对于密封性

8、能具有重要意义。2.2刷封的数学模型与密封原理目前，应用于刷式密封性能分析的理论模型主要是有效厚度模型[2-3]。该模型是由Chupp在1996年对9种刷式密封的实验数据进行统计分析处理后得出的一个半经验理论模型。提出有效厚度B这个重要参数，该模型解决了刷毛随机