蜂窝密封课件

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1、陈鲜莉2007.6蜂窝密封的应用1目录一、蜂窝密封发展史二、蜂窝密封结构与原理三、与梳齿密封的对照四、梳齿改蜂窝密封的改造方案五、国内蜂窝密封的应用六、小结2蜂窝密封技术是航天工业针对高温及高压差工况下开发出的高级密封技术。美国航天飞机、U2及F16战斗机上均应用了蜂窝汽封。自1983年起到本世纪初，美、日、德等多个发达国家对应用于汽轮机蜂窝式密封已经有了不同程度的研究，申请了大量专利。1989年起，美国的ChildsD等人陆续发表了一系列蜂窝密封的刚度和阻尼数据，提出蜂窝密封可提高汽轮机的动力性能。近些年来我国从美国西屋公司

2、进口的300MW、350MW、600MW及650MW核电机组上均采用此项新技术，效果甚佳。秦皇岛市爱迪电力技术集团在1999年申报了国家专利—新型汽轮机组级间密封及轴封装置（即FW蜂窝式密封），于2002年步入工业性应用进程。我国最新型的战斗机及民用飞机发动机上也大都采用该技术，平均效率提高了10％。一、蜂窝密封发展史3图1蜂窝密封二、蜂窝密封结构与原理4结构所谓蜂窝式密封，即密封环的内表面是由正六面体形状的蜂窝孔规则排列而成的蜂窝带构成。蜂窝带是由厚度仅为0.05mm—0.10mm的海斯特镍基耐高温合金薄板（Hastello

3、y—X）在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，再经特殊焊接设备焊接而成的。根据密封环体尺寸制作成的蜂窝带，在真空钎焊炉中通过真空钎焊技术被焊接在母体密封环上，即形成了蜂窝式密封。5其密封机理是这种蜂窝状结构能产生很强的涡流和屏障，从而形成很大的阻尼而达到阻止工质泄漏的密封效果。试验结果表明，对于蜂窝深度为3.0mm、蜂窝芯格尺寸(蜂窝六边形的对边距离)分别为3.2mm、1.6mm和0.8mm三种蜂窝密封，在不同转速、压比下，芯格尺寸为1.6mm的蜂窝密封封严效果最好。蜂窝密封芯格尺寸的大小对其漏气量的影响并不呈线性规律，蜂窝

4、对边距与蜂窝深度的比值为0.52左右时，密封的漏气量较小。另一方面，在相同的入口条件下，间隙越小，进入蜂窝腔的气流与水平面的夹角越大，且旋涡体积越大、中心位置越靠近底面。原理6三、与梳齿密封的对照在燃气轮机、汽轮机压缩机和涡轮泵等叶轮机械中，最常见通流系统的密封是梳齿密封。以电站汽轮机为例，为了减少汽轮机通流部位密封间隙的漏汽损失，以提高机组效率和安全可靠性，通常都装有轴端汽封、级间(隔板)汽封和叶顶汽封。它们贯常的技术模式为梳齿式结构，又可细分为迷宫式(图2)、斜齿式(图3)及镶嵌齿片式(图4)等。7图2、迷宫式密封结构梳齿

5、式8图3、斜齿式气封9图4、镶嵌式片式叶顶汽封10梳齿式汽封的弊端1）密封效果差。迷宫式汽封的密封原理是通过多级节流膨胀以消耗汽流能量产生阻尼效果，从而达到减少蒸汽沿轴向间隙泄漏之目的。由于齿间为环形腔室，环向流动大大减少了涡流降速效果，其阻汽效果差，泄露量较大。2）转子易产生汽流激振。当汽封间隙出现不均时（实际工作中很难避免），由于泄露量较大，产生激振的能量也大，对汽轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决，危及机组安全运行。3）密封齿容易磨损或倒伏。为提高密封效果，即使梳齿密封在安装时使用较小间隙，但在过临界转速等工况

6、下，密封齿很容易被磨损或倒伏，密封间隙在短时间内迅速扩大，致使轴端泄漏严重。在汽轮机轴封中，还可能导致润滑油中进水。11蜂窝式密封的优越性1）耐磨损、不伤轴、耐高压、密封效果好。蜂窝壁很薄，如果与转子碰磨，首先磨损的是蜂窝密封，不伤转子。蜂窝为正六边形网格结构，强度好，可以承受很高的压力，高压降下应用不增加密封的尺寸，且轴向、环向都能产生很强的涡流和屏障，大大提高了轴端封严能力。2）寿命长。蜂窝密封的结构能在最小的材料质量下保证密封具有最大的强度，不会被轻易磨损而增大密封间隙，也不会倒伏，可以长期保持安装时的较小的密封间隙，所

7、以使用寿命长。试验表明，蜂窝式密封的耐磨寿命为铁素体梳齿式汽封的2.5倍。3）降低亚异步振动。蜂窝密封提供了足够的阻尼，特别是段间的蜂窝密封，在机组过临界转速等工况下，能有效消除转子的气流激振，确保压缩机的稳定运行。美国航天飞机主机高压液氧涡轮泵的经验已经证明，用蜂窝密封替换涡轮级间梳齿密封，可消除转子不稳定问题，降低亚异步振动水平。实验表明，静子为蜂窝密封而转子带有梳齿的密封结构减振效果最好。4）除湿。蜂窝密封安装在汽轮机低压缸的末级叶片的顶部密封上，不仅可以提高效率，蜂窝的网孔可以吸附水滴，从而有效除湿、保护动叶片免受水力

8、冲蚀，延长叶片使用寿命。121、轴端汽（气）封的改造方案1）转子不须改变，轴上原凸台式结构形状可保留不变。2）原汽封套(汽封体)及退让弹簧保持不变。3）将原梳齿汽（气）封片拆掉，换上蜂窝密封片即可。4）为了方便精确测量和调整汽封间隙，可将原不可调形式改为可调形式。四、梳齿改蜂