2023-03-08
大型汽輪(lún)機就是由多(duō)個級組成(chéng),每個級(jí)都有(yǒu)動、靜(jìng)兩部分組(zǔ)成,因此整(zhěng)個汽輪機也就由動、靜兩(liǎng)部分(fèn)組成。汽輪(lún)機的轉動與靜止部件之間必(bì)須留有一(yī)定的間隙(xì),以防相互摩擦(cā)。由于汽(qì)缸内外(wài)、隔闆前(qián)後以及帶反(fǎn)動度的動(dòng)葉(yè)兩側(cè)存在壓(yā)差,而相應(yīng)各處(chù)動靜部(bù)分(fèn)之間(jiān)又必(bì)須(xū)保持一(yī)定間隙以(yǐ)使它們不緻相碰,因(yīn)此必須設(shè)置汽封裝(zhuāng)置。
汽輪機(jī)的汽封根據安(ān)裝的(de)位(wèi)置(zhì)不同(tóng)分為:軸端(duān)汽封(fēng)(簡稱軸封)、隔闆(pǎn)汽封、和通(tōng)流部(bù)分汽封(fēng),分别用(yòng)來防止汽(qì)輪機(jī)的(de)軸端、隔(gé)闆和(hé)動葉頂部、根部(bù)蒸汽的洩漏,其(qí)作用分别是防止外界空(kōng)氣進(jìn)入汽輪機(jī),與汽輪機内的蒸汽(qì)混合,減小(xiǎo)蒸汽(qì)洩漏量,從而減(jiǎn)少化學補水量和防止(zhǐ)高位能(néng)的工作介質向(xiàng)低位能流(liú)動。作(zuò)為汽輪機(jī)的易損件和(hé)必備部件,汽(qì)輪機的汽(qì)封越來(lái)越引起(qǐ)從事汽輪(lún)機設計的工程技術(shù)人員的(de)關注。因(yīn)為從汽輪機運(yùn)行的測試(shì)結果(guǒ)可以看出汽輪(lún)機的漏汽損失(shī)約占(zhàn)内部(bù)損失(shī)的1/3左右(yòu)。近年随(suí)着汽(qì)輪機(jī)汽封(fēng)技術的不(bú)斷發(fā)展,汽輪(lún)機(jī)運行(háng)的安(ān)全可靠性和機(jī)組熱效率(lǜ)都得到相應的(de)提高。
1、傳統(tǒng)汽封(fēng)
目前(qián)被廣(guǎng)泛應(yīng)用于大(dà)、中(zhōng)、小型(xíng)汽輪(lún)機的(de)傳統(tǒng)汽封(fēng)主要為迷宮式汽封。迷宮(gōng)式汽(qì)封中根據斷面的形(xíng)狀不(bú)同常用的(de)有枞(cōng)樹型汽封和梳(shū)齒式汽封。其中(zhōng)梳齒式汽封因(yīn)其汽(qì)封成本低(dī)、結構簡單(dān)、安全(quán)可靠且(qiě)易于安(ān)裝而被廣(guǎng)泛應(yīng)用。梳齒式迷宮汽封的密封機(jī)理是(shì)在汽封環(huán)的内圓及(jí)汽(qì)封(fēng)套筒(高溫(wēn)部分(fèn)為轉子(zǐ)大(dà)軸)的(de)外圓上車有許(xǔ)多相(xiàng)互配(pèi)合的(de)梳齒及凹凸肩(jiān),組成(chéng)微小的環(huán)形間隙(稱汽封(fēng)間隙)及(jí)蒸汽膨(péng)脹室(shì),以(yǐ)阻止蒸(zhēng)汽的洩漏。汽封(fēng)環時(shí)借(jiè)助(zhù)外圓(yuán)上兩凸肩(jiān)安裝(zhuāng)在軸封(fēng)套(隔闆(pǎn))内(nèi)圓車(chē)出的t型(xíng)槽道(dào)内。每道汽(qì)封環分成(chéng)六個弧塊(kuài)(稱(chēng)為汽封(fēng)塊),每個汽封塊(kuài)與軸封套(隔闆(pǎn))之間裝有(yǒu)兩片(piàn)彈簧片(piàn),使汽封(fēng)塊呈彈(dàn)性壓向(xiàng)中心(xīn),從(cóng)而保持(chí)動靜部(bù)分(fèn)的z小(xiǎo)間隙(xì)。
傳統梳齒(chǐ)式迷宮汽封安裝好後,汽封間(jiān)隙在無碰(pèng)摩情況下(xià)運行中就(jiù)始終保(bǎo)持不變(biàn)。在正常安裝後(hòu),如果(guǒ)汽封間隙(xì)過大(dà),就會引起(qǐ)蒸(zhēng)汽(qì)的(de)洩漏增(zēng)加,導緻汽輪機(jī)組熱(rè)效率(lǜ)的降(jiàng)低;如(rú)果汽封間(jiān)隙設置得(dé)太小(xiǎo),機組開、停機過(guò)程過臨(lín)界轉速時轉子可能發(fā)生較大振動,就(jiù)會導緻(zhì)汽封齒(chǐ)與轉子發(fā)生擦(cā)碰。雖(suī)然(rán)當汽封(fēng)塊與轉子發生(shēng)摩擦時,汽(qì)封塊(kuài)背面(miàn)彈簧片能使汽封塊向外(wài)退讓,減(jiǎn)小(xiǎo)摩擦壓力(lì),但卻(què)不能(néng)避免(miǎn)摩擦,輕者(zhě)會造成汽封齒磨(mó)損,增(zēng)大汽封(fēng)間隙(xì)進而(ér)增大(dà)熱耗。當擦碰嚴(yán)重時,會使汽封(fēng)齒變形、變(biàn)脆甚(shèn)至破裂,同時隔(gé)闆的(de)徑向軸封(fēng)與轉子(zǐ)所(suǒ)産生(shēng)的擦碰會(huì)使轉(zhuǎn)子局(jú)部受(shòu)熱,産(chǎn)生熱(rè)變形(xíng)導緻(zhì)轉子彎曲(qǔ),導緻(zhì)汽封齒的(de)進一步磨(mó)損,加大徑向汽(qì)封(fēng)與(yǔ)轉子(zǐ)之間(jiān)的(de)間(jiān)隙。因(yīn)此考(kǎo)慮到(dào)轉子(zǐ)過臨界轉速的(de)振動,傳統(tǒng)梳齒式迷(mí)宮汽(qì)封安(ān)裝時徑向間隙(xì)一般(bān)為0.60~0.80mm,根據轉(zhuǎn)子不(bú)同情況,有的間隙(xì)更大。
2、蜂(fēng)窩汽(qì)封(fēng)
所(suǒ)謂蜂窩式(shì)密封,是在(zài)靜子密封(fēng)環(huán)的内表面上(shàng)由規(guī)整的蜂巢菱形狀的(de)正六(liù)面體(tǐ)的小蜂窩(wō)孔狀(zhuàng)的密封(fēng)帶狀物(wù)構成,其材(cái)料是(shì)由厚(hòu)度(dù)僅(jǐn)為0.05~0.10mm的(de)鎳基耐溫(wēn)薄闆在特(tè)殊成型設(shè)備上制成的正(zhèng)六面(miàn)體網(wǎng)格型材,再經(jīng)過(guò)特殊焊接(jiē)設備焊接(jiē)而成,根據密封(fēng)環尺(chǐ)寸制成的(de)蜂窩帶在真空(kōng)釺爐中通過真(zhēn)空釺焊技(jì)術焊(hàn)接在母體(tǐ)密封(fēng)上,而形成了蜂窩式(shì)密封(fēng),如圖1所示。
圖1 蜂(fēng)窩汽(qì)封
蜂窩汽封的結(jié)構特點(diǎn)是,将(jiāng)傳統汽封低(dī)齒車削,由蜂窩狀(zhuàng)汽封(fēng)取代,蜂窩(wō)是由六邊形孔連片組成,六邊(biān)形單邊(biān)尺寸為(wéi)2~3mm。蜂窩汽封由于(yú)具有(yǒu)較寬的密封帶(dài),改變了傳(chuán)統直(zhí)形汽封低齒齒數由(yóu)于受(shòu)結構限制(zhì),隻能(néng)布置很(hěn)少(shǎo)(一般(bān)1~2齒)的缺點(diǎn),仍保(bǎo)留汽封(fēng)高齒。相(xiàng)當于增加了汽封齒數(shù)量(liàng),加大(dà)了汽流阻(zǔ)力,提(tí)高了(le)密封(fēng)效果(guǒ)。蜂窩汽封退讓(ràng)仍采用傳統汽(qì)封的背部闆彈(dàn)簧結構,所以安(ān)裝間(jiān)隙一般取(qǔ)傳統汽封(fēng)徑向(xiàng)間隙(xì)設計值的上限。與現(xiàn)傳統(tǒng)高、低齒(chǐ)結構汽封相(xiàng)比,由于齒(chǐ)數量相對增加(jiā)很多(duō),從(cóng)而密(mì)封(fēng)效果大(dà)大提高(gāo),汽封由于仍采(cǎi)用原傳統(tǒng)汽封(fēng)退讓(ràng)結構(gòu),在啟(qǐ)動過程中(zhōng)可能會産(chǎn)生碰磨,但(dàn)由于蜂窩(wō)材質(zhì)較軟,不會産生(shēng)大的影響,如航(háng)空渦(wō)輪機(轉速(sù)40000r/min,工作溫度(dù)1000~1500℃)上采(cǎi)用,由于渦輪機(jī)結構(gòu)尺寸(cùn)較短,無法設計(jì)退讓(ràng)汽封,而采(cǎi)用(yòng)固(gù)定的(de)結(jié)構,有碰磨時(shí)損傷(shāng)的是(shì)蜂窩(wō)汽(qì)封,而不(bú)會對(duì)軸産生影(yǐng)響。
3、布(bù)萊登汽封
由于傳(chuán)統(tǒng)汽封(fēng)的結(jié)構密封特(tè)點又(yòu)考慮(lǜ)到轉(zhuǎn)子的振動無法(fǎ)将汽封間隙調(diào)到更小,因而機(jī)組漏汽損失就不能(néng)進一(yī)步減(jiǎn)小,機組熱效率(lǜ)很難(nán)進一(yī)步提(tí)高。随着(zhe)汽封技(jì)術的(de)發展,又從(cóng)美國(guó)引進一種(zhǒng)新型可(kě)調式汽(qì)封——布萊登汽(qì)封(fēng)。這種(zhǒng)汽封可以(yǐ)使汽封間隙調到更小的0.35~0.45mm,運行(háng)中又可以避免轉子過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)過大而與汽封(fēng)的擦碰。布萊登汽封(fēng)取消(xiāo)了傳(chuán)統汽封背(bèi)部的闆彈(dàn)簧,取(qǔ)而代之的是在(zài)每圈汽(qì)封(fēng)弧段(duàn)端面(miàn)處(chù)加裝了(le)四隻(zhī)螺旋彈簧(huáng)。自由(yóu)狀态(tài)時,在(zài)彈簧力(lì)作用下(xià),汽
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