楊琦

（哈爾濱汽輪機(jī)廠，黑龍江 哈爾濱 150000）

汽輪機(jī)密封技術(shù)應(yīng)用研究

楊琦

（哈爾濱汽輪機(jī)廠，黑龍江 哈爾濱 150000）

汽輪機(jī)是由多個(gè)部件組成，汽封是其中的主要部件之一，它的作用是密封，而汽輪機(jī)依靠蒸汽來(lái)提供動(dòng)力，由此看來(lái)，密封性直接影響汽輪機(jī)動(dòng)能。本文主要探討汽輪機(jī)的密封技術(shù)。

汽輪機(jī)；密封技術(shù)；應(yīng)用

目前，世界有多種密封技術(shù)，我們?cè)趯?duì)汽輪機(jī)進(jìn)行密封時(shí)有多種類型的選擇。若在密封的過程中只選擇一種形式會(huì)引發(fā)機(jī)組產(chǎn)生系列問題，像需要更久的暖機(jī)時(shí)間、產(chǎn)生的震動(dòng)更大等等。在利用汽封的過程中如果沒有對(duì)汽封的相應(yīng)部件進(jìn)行整合，就會(huì)引發(fā)機(jī)組產(chǎn)生系列問題。在密封時(shí)可利用多類型汽封，并且做出相應(yīng)的調(diào)整，從而整合多方面性能，優(yōu)化汽封效果。在此情況下不僅能提高運(yùn)營(yíng)的效率，也可提高機(jī)組的性能。

1 汽封漏汽的影響

盡管目前的汽輪制造工藝精湛，整體的水平也非常的先進(jìn)，但還是存在著多方面的缺陷，特別是漏汽這一缺陷直接影響汽輪機(jī)的工作效率。漏汽率損耗中占到40%比率的是汽封的間隙。汽封性能影響到經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 汽輪機(jī)高壓缸處汽封漏氣

汽輪機(jī)有一個(gè)阻止蒸汽泄漏的汽封，存在于高壓缸處。高壓缸處的汽封空隙的增加會(huì)直接降低其效率，空隙的增加并且會(huì)直接加大汽輪機(jī)消耗，因此高壓缸出汽封漏汽將會(huì)產(chǎn)生巨大的危害。

1.2 汽輪機(jī)低壓缸處汽封漏氣

汽輪機(jī)有一個(gè)阻止空氣進(jìn)入真空處的汽封，存在于低壓缸處。真空處若進(jìn)入空氣，會(huì)直接降低汽輪機(jī)的嚴(yán)密性能。在真空降低1kPa的情況下，機(jī)組的熱量損耗會(huì)提高0.8%，煤量的消耗直接增加2.0 g（kW·h），這將直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，因?yàn)闄C(jī)組產(chǎn)生力的下降直接導(dǎo)致整個(gè)工廠用電量的增加，并且煤量的使用量也會(huì)加大。汽輪機(jī)的反動(dòng)度發(fā)生變化，軸向的推動(dòng)將改變，加大機(jī)組的安全隱患。因此，必須采用優(yōu)質(zhì)的汽封。

2 密封技術(shù)的使用

2.1 碳精環(huán)和拉別令汽封

碳精環(huán)汽封在使用中主要是利用接觸的機(jī)理，因此產(chǎn)生的機(jī)械損失非常大。碳精環(huán)汽封早期的使用中主要是小型的汽輪機(jī)，盡管能產(chǎn)生一定的優(yōu)勢(shì)，但是整體來(lái)說(shuō)，有利也有弊。比如在高溫或者高壓的情況下，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，還會(huì)加大間隙，蒸汽的密封會(huì)產(chǎn)生較大困難。這種汽封最大的缺點(diǎn)就是加速磨損，在轉(zhuǎn)速超過35～40m/s的情況下我們不能使用，在溫度也超過300℃的情況下也不可使用。

有一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全隱患小、容易安裝的汽封，它就是拉別令汽封，因?yàn)樽陨淼亩嘀貎?yōu)勢(shì)，該汽封的使用十分寬廣。目前我們使用的汽封的間隙都是有一定要求的，應(yīng)該在0.2～0.6mm之間，若超過0.5～0.6mm時(shí)，就需要根據(jù)自身的情況進(jìn)行調(diào)整。

2.2 蜂窩式汽封

這種蜂窩式汽封有著很大優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性良好，最大的特點(diǎn)是當(dāng)機(jī)身轉(zhuǎn)子發(fā)生撞擊時(shí)，依舊密封性良好，損壞性小，不會(huì)出現(xiàn)過度彎曲。目前我們致力于蜂窩式汽封的研究，芯格尺寸孔深的大小有著嚴(yán)重的影響，因此國(guó)內(nèi)外對(duì)此都有細(xì)致的研究。芯格尺寸對(duì)于泄漏的影響沒有線性特征，其中密封性能最好的尺寸是1.6mm，然后是0.8mm，尺寸為3.2mm效果最差，并且0.5～1.6mm蜂窩汽封的密封性比0.5～1.6mm梳齒汽封的效果要好。但如果在這個(gè)尺之外寸蜂窩汽封的密封性能要低于同尺寸的梳齒汽封密封性。如果間隙相同，0.20～0.40mm的蜂窩汽封的性能優(yōu)于梳齒汽封。但在間隙小于0.06mm的情況下，結(jié)果完全相反。如果汽輪機(jī)想減少漏氣量并且增加使用率，則可以采用蜂窩汽封，它的汽封較軟無(wú)論是否發(fā)生碰撞都不會(huì)影響轉(zhuǎn)子的使用。它本身存在著很大的優(yōu)勢(shì)，使用率相當(dāng)高。蜂窩式密封結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 蜂窩式密封結(jié)構(gòu)

2.3 刷式汽封

刷式汽封是新出現(xiàn)在市場(chǎng)上的，它大幅度降低密封泄漏蒸汽，有著很大的優(yōu)勢(shì)，與之前的泄漏相比，可以減少一半或更多的初始空氣泄漏?？梢悦黠@的增加熱的利用率，同時(shí)也可以縮短軸承的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度縮短將直接影響重量，重量的降低使得結(jié)構(gòu)更緊密，整個(gè)機(jī)組的漏汽將大幅度下降，有的甚至減少20%，不需要太高的維護(hù)成本就可以提高裝置的可靠性，延長(zhǎng)壽命。鬃毛數(shù)每平方毫米就有100根的刷式汽封在市場(chǎng)上較為多見，刷式汽封的外在殼體，尺寸是軸向4～5mm而徑向12mm。這種汽封的使用環(huán)境較為多見，例如壓差為0.5MPa時(shí)，但如果壓力超過這個(gè)數(shù)例，鬃毛會(huì)產(chǎn)生顫振的弊端，從而漏失量都在不斷增加。因此實(shí)踐證明刷式汽封有著很大的進(jìn)步空間，在不斷精密規(guī)劃其性能會(huì)優(yōu)于拉別令汽封。

2.4 可調(diào)式汽封

可調(diào)式汽封性能十分優(yōu)越，汽輪機(jī)運(yùn)動(dòng)以后會(huì)有細(xì)微的改變，可調(diào)式汽封可以根據(jù)這種變化而產(chǎn)生變化，并對(duì)間隙進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。汽輪機(jī)要想減少轉(zhuǎn)子的碰擊，可采用可調(diào)式汽封，可調(diào)式汽封能減少機(jī)組失誤率，增加工作的穩(wěn)定性和安全性。如果汽封可調(diào)，安裝以后才不會(huì)出現(xiàn)間隙過大的情況，減少蒸汽漏失量，整個(gè)機(jī)組的熱效率保持平衡。汽輪機(jī)動(dòng)力不足的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)停機(jī)的情況。轉(zhuǎn)子間空隙太小也不允許，轉(zhuǎn)子速度大于臨界速度，可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)子振動(dòng)。若汽缸之間的隔膜產(chǎn)生的溫差很大，可以使整個(gè)缸成橢圓形,汽缸的分裂會(huì)出現(xiàn)v型口，與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子之間的水平空間將達(dá)到最大值和最小值。如果這個(gè)時(shí)候和垂直方向轉(zhuǎn)子振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子碰撞，然后加大間隙的距離。如果調(diào)整密封汽輪機(jī)，差距更大但對(duì)汽輪機(jī)預(yù)熱組件有著促進(jìn)作用，所以啟動(dòng)的時(shí)間將減少。

3 結(jié)語(yǔ)

在科技飛速發(fā)展的過程中，汽輪機(jī)的密封技術(shù)也在不斷進(jìn)步。本著高效利用的原則，市場(chǎng)上誕生了可在惡劣環(huán)境下運(yùn)行的汽封。它們種類豐富，有蜂窩式汽封、刷式汽封以及可調(diào)式汽封，多種類型的汽封帶來(lái)了巨大的影響。它們不僅能降低運(yùn)行的安全隱患，也可增加密封的效率。在減少煤的使用同時(shí)，還提升了其工作效率和熱能利用率，積極響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召。

另處，汽封如果想減少漏失率，降低碰撞的損壞，就需要這些汽封能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。以上汽封也存在細(xì)微的差別，從整體來(lái)看刷式和蜂窩汽封性能相對(duì)較好?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展是永無(wú)止境的，每一種汽封都有進(jìn)步的空間，我們需不斷創(chuàng)新生產(chǎn)新的汽封。目前的汽封一般是接觸式或者非接觸式的，都有蒸汽漏失的缺陷，而且獨(dú)立無(wú)法完成工作，需要其他的密封設(shè)備的協(xié)助，密封過程不夠簡(jiǎn)潔。開發(fā)非接觸式的全密封汽封，是目前的方向。

[1]曾憲平，任建興.大型汽輪機(jī)汽封技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性分析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（2）.

[2]吉桂明.蜂窩式密封技術(shù)在汽輪機(jī)內(nèi)應(yīng)用[J].熱能動(dòng)力工程，2010（3）.

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