采用先进汽封技术提升汽轮机性能-西安热工院

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1、采用先进汽封技术提升汽轮机性能主讲人:宁哲西安热工研究院有限公司2015年1月主要内容1.汽封对机组经济性的影响2.各种型式汽封的特点及应用分析3.汽封改造方案及效益预估4.汽封改造效果评价5.结束语1.汽封对机组经济性的影响汽轮机通流部分设计、制造技术日臻完善漏汽损失已成为制约汽轮机效率提高的主要因素高、中压缸功率和热耗率损失汽轮机性能恶化的主要原因对于大型汽轮机，在可确认的效率损失中，40%是由于汽封间隙过大所引起的。汽封性能的优劣，不仅影响机组的经济性，而且影响机组可靠性●汽轮机级间蒸汽泄漏使得机组内效率降低●汽封泄漏对流体主流的干扰，

2、引起主流流场的变化●轴封的蒸汽泄漏除了浪费大量高品质蒸汽外，外漏蒸汽进入轴承箱还会使油中带水，油质乳化，润滑油膜质量变差，破坏动态润滑效果，引起油膜振荡，造成机组振动甚至烧轴瓦停机。油中进水还可能造成调节部件锈蚀卡涩，危及机组安全。为了减少漏汽损失，提高机组安全性和经济性，国内外有关部门对传统汽封进行了各种现代化改造，已陆续出现了许多新型汽封。●新机组在设计及制造中直接采用新新型汽封●对老机组进行汽封现代化改造2.各种型式汽封的特点及应用分析2.1传统曲径汽封（梳齿汽封）传统曲径汽封利用许多依次排列的汽封齿与轴之间较小的间隙，形成一个个的小汽

3、室，使高压蒸汽在这些汽室中压力逐级降低，来达到减少蒸汽泄漏的目的曲径汽封一般每圈汽封环分成6~8块，每个汽封块的背部装有平板弹簧片，弹簧片将汽封块压向汽轮机转子，使得汽封齿与转子轴向间隙保持较小值，在运行中汽封间隙不可调整。(1)汽轮机在起停机过程中过临界转速时，转子振幅较大，若汽封径向安装间隙较小，汽封齿很容易磨损；(2)由于轴封漏汽量较大（尤其在汽封齿被磨损后），蒸汽对轴的加热区段长度有所增加，并且温度也有所升高，使胀差变大，轴上凸台和汽封块的高、低齿发生相对位移而倒伏，造成漏汽量增加，密封效果得不到保证；(3)汽封齿与轴发生碰磨时，瞬间

4、产生大量热量，造成轴局部过热，甚至可能导致大轴弯曲。所以在机组检修时，电厂只能把汽封径向间隙调大，以牺牲经济性为代价来确保机组的安全性；(4)曲径汽封环形腔室的不均匀性，是产生汽流激振的重要原因，而汽轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决，危及机组的安全运行(5)弹簧弹性不好，或出现断裂，造成漏汽量增加(6)汽封的磨损是永久性的曲径汽封的主要缺点：动画演示迷宫齿（梳齿）磨损“揭缸提效”，调整汽封间隙遵循“安装间隙压下限”不能一味地强调减小汽封间隙应考虑运行水平、机组振动情况等因素来合理的选择汽封安装间隙。建议：传统曲径汽封依然是应用最为

5、广泛的汽封，如果在运行过程中，通过提高管理、检修和运行水平，进行合理的维护工作，传统曲径汽封也能保证较好的密封效果。应用：侧齿汽封是与传统迷宫汽封最接近的一种新型汽封。２.2侧齿汽封侧齿汽封结构图光滑腔内增加侧齿和底齿侧齿汽封16基本原理降低透气效应提高摩阻效应、热力学效应、流束收缩效应普通梳齿汽封侧齿迷宫汽封２.2侧齿汽封17“梳齿汽封：由于汽封齿之间空腔内形成的漩涡流动，将泄漏射流动能转化为热能，起到了常规密封作用。”高低齿汽封子午平面速度矢量图漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡漩涡侧齿汽封子午平面速度矢量图“由于侧齿的分割作用

6、，涡流区耗散强度增加，汽封腔室中的湍流特性变得更加复杂，在侧齿周围形成几个漩涡。”18梳齿汽封的流场图侧齿汽封的流场图19综上，由于侧齿的存在，相当于把单一汽封腔室分割成多份，在汽封腔室内形成更多的大小漩涡，相应的热力学效应和摩阻效应大大增加，汽体涡流的动能转化为热能更为强化。据有关单位测试：“侧齿汽封的漏气量明显低于高低齿汽封的漏气量。侧齿汽封漏气量为高低齿汽封的71.61%”。侧齿汽封的特点与传统汽封最为接近，安全可靠性高。侧齿的设置有效的阻止了蒸汽泄漏，大大降低了漏气损失，与高低齿汽封比较可减少漏气量25%以上。可以依然采用疏齿汽封的安

7、装调试方式，检修安装人员无需再经过技术培训。使用范围较广（隔板、过桥、轴端等）。要有先进的成型工艺作保障专利技术、独家生产安装在机组上的侧齿汽封已成功在国内300MW、600MW等多台机组上应用。2.3蜂窝式汽封上世纪90年代初，美国航天科学家在研究航天飞机液体燃料蜗轮泵的密封问题时，试验发现蜂窝状的汽封可产生很好的密封效果,于是蜂窝式汽封便开始在航天飞机、飞机发动机及燃气轮机上推广应用。根据蜂窝状阻汽原理设计蜂窝式汽封组件包括汽封环、蜂窝带、调整块和调整垫片等部件。蜂窝汽封局部图增加了密封的当量齿数，减少了泄漏量；蜂窝的吐纳作用阻滞流体泄漏

8、，从而使泄露量减少；蜂窝状结构具有良好能量耗散功能，可形成阻碍沿轴向流动的工质泄漏的有效屏障。蜂窝式汽封密封机理蜂窝式汽封特点(1)蜂窝带由合金制成，耐高温、质地较