刷式汽封应用建议.ppt

1、,各种新型汽封特点对比及改造建议,江苏透平电力科技有限公司,汽封简介,影响汽轮机效率的因素很多，其中汽轮机通流动、静叶汽封和轴封漏汽是导致汽轮机效率降低的重要原因，特别是汽轮机参数越来越高，相同密封间隙下，通过级间汽封蒸汽密度升高，则质量流量增大。漏汽不仅旁路作功的动（静）叶，而且造成下一级主流道汽流扰动，双重负面效果影响级效率。为了减小漏汽的影响，现代汽轮机设计者十分重视汽封的设计。 现代汽轮机最常用的汽封仍为梳齿式结构。近几年来，随着技术的发展从国外引进了多种新型汽封，较典型的如：以燃气为介质的蜂窝汽封和刷式汽封；可调式汽封；接触式汽封；侧齿汽封等。尽管这些汽封结构型式不尽相同，但设计者的

2、指导思想主要是想通过增加齿数、减小间隙、增加阻力，来提高密封效果，减小漏汽所造成的损失。,新型蜂窝汽封,所谓蜂窝式密封，是在静子密封环的内表面上由规整的蜂巢形状的正六面体的小蜂窝孔状的密封带状物构成，其材料是由厚度仅为0.050.10mm的海斯特镍基耐温薄板在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，再经过特殊焊接设备焊接而成，根据密封环尺寸制成的蜂窝带在真空钎炉中通过真空钎焊技术焊接在母体密封上，而形成了蜂窝式密封。如图右图所示：,当蒸汽通过汽封时，蒸汽会沿着转轴与汽封环疏齿及蜂窝之间的间隙向外流动，由于蒸汽本身带有一定的压力，所以当它通过这个间隙时，就会强力挤入蜂窝巢穴内，而每个蜂窝巢穴都形成

3、了一个个的汽室，蒸汽压力的方向会在这些汽室的作用下得到改变并被削减；在低压叶顶使用蜂窝汽封还有除湿，保护叶片等作用。,优点：蜂窝汽封由于具较宽的密封带，改变了传统直形汽封低齿齿数很少的缺点，仍保留汽封高齿。相当于增加了汽封齿数量，加大了汽流阻力，提高了密封效果。用在低压部分除湿效果好。 缺点：在蜂窝汽封安装时过小的调整蜂窝间隙，会导致出现蜂窝与转子碰磨、多次起机振动及磨轴现象，且间隙无法恢复，若间隙过小或膨胀不均会造成蜂窝带与转子（或围带）面接触，可能导致振动加剧甚至转子抱死的情况。,建议改造位置：低压末两级叶顶或隔板汽封。,制造厂家：国内蜂窝生产厂家较多，在此不做一一介绍。,布莱登汽封,布莱

4、登汽封取消了传统汽封背部的板弹簧，取而代之的是在每圈汽封弧段端面处加装了四只螺旋弹簧。自由状态时，在弹簧力作用下，汽封弧块是处于张开状态而远离转子,机组启机时，随着蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封弧块背部的蒸汽压力逐渐增大，当这一压力中以克服弹簧应力、摩擦阻力等时，汽封弧块开始逐渐关闭，直至处于工作状态，并始终保持与转子的最小间隙运行；停机时随着蒸汽流量的减小，在弹簧应力作用下，推动汽封弧块远离转子。,布莱登汽封工作原理：汽轮机运行时，依靠各级前后的压差变化来克服弹簧弹力，起到调节汽封间隙的作用。一般该汽封使用于高压部分隔板，因为在此处汽轮机级的前后压差可以满足需要，而中低压部分及轴封则不适用，

5、而叶顶处直径过大，如果采用布莱登汽封，每相邻两块汽封处的接缝间隙预留将会很大，因此在此处形成的泄漏量未必能补偿汽封间隙调整后所获的收益。,优点：解决过临界震动大对汽封间隙造成永久增大的问题，能适应机组负荷的变化自动调整密封间隙。 缺点：对水质要求较高，但长期运行可能造成弹簧结垢，疲劳失效而无法长期保持灵敏的自调整效果，后期使用效果会降低。 建议改造位置：高压缸隔板、过桥位置。 制造厂家：目前这项专利人掌握在美方。,侧齿汽封,侧齿迷宫汽封是一种概念型汽封形式，汽封间隙与传统汽封相同，在现有汽封齿上加工出12个侧齿和底齿，相当于在很有限的空间内部分增加了迷宫腔的摩阻效应，对比传统汽封会有一些效果，

6、但由于侧齿和底齿的尺寸过小，所以对汽封效率提高十分有限。,优点：改造简单，无须其他条件要求，相对原来的梳齿汽封的密封效果有一定的改善。 缺点：未脱离原梳齿汽封的结构形态，属于硬齿汽封，仍然无法解决磨损后间隙永久性增大的问题，侧齿阻尼的效果也会间隙的增大而大打折扣。,建议改造位置：无特殊要求，如用在高压通流部分须慎重。 制造厂家：大连华鸿工业技术有限公司。,接触式汽封,接触式汽封是在汽封块中间嵌入一圈能跟轴直接接触的密封片，并且能在弹簧弹力作用下自动退让，以保证始终跟轴接触。接触式汽封并非与转轴直接接触运行，而是根据不同的位置设计不同的汽封间隙，范围在0.050.25mm。,接触式汽封可以与蜂窝

7、、铁素体齿等进行组合以达到汽封改造的效果最大化。,接触式蜂窝铁素体汽封,接触式蜂窝汽封,优点：可以与轴接触，属于柔性密封系列，能适应转子跳动，能长期保持间隙不变。缺点：长期与轴面接触，摩擦生热，对材料的强度、物理特性等有较高要求，且产生的热量如不能及时排走，可能导致过热变形等，用在高温段须慎重。,建议改造位置：轴封最外侧（靠大气侧），此汽封用在此处既可以有效减少漏气，改善机组真空，并能顺着外界大气的漏入及时的带走热量。制造厂家：代表厂家哈尔滨通能电气股份有限公司（王长春接触式汽封）,DAS齿汽封,DAS的全称为DEC ADVANCED SEAL，意可解为东方集团先进汽封。常规铁素体汽封。DAS

8、汽封把铁素体汽封的两个长齿更换成两个宽齿，并减小了汽封间隙。如图4所示，1为DAS汽封齿，2为铁素体汽封短齿，3为铁素体汽封长齿。,DAS汽封结构中，汽封齿1与转子的间隙B比齿2、3与转子的间隙A小，汽封齿1采用宽齿结构。在汽轮机启、停的过程中，因间隙B比间隙A小，所以汽封齿1应最先与转子产生碰摩，汽封齿1推动汽封圈退让，保护了汽封齿2、3不与转子产生摩擦。在正常运行时，齿2、3的间隙A可达到设计值，从而保证了设计的密封效果。另外，汽封1齿采用宽齿结构，材料也耐磨，即使发生碰磨，其磨损量也非常小，运行时间隙B远小于间隙A，整个汽封的泄漏量比传统设计的汽封泄漏量小。,优点：密封间隙减小，结构物大

9、的改动，用在各处其强度能都保证。 缺点：当与轴摩擦是仍会造成机组振动，但相对原梳齿结构，能保护其他齿形不遭破坏，密封效果会随运行时间有所下降。,建议改造位置：无特殊要求，用在过桥（中间）汽封、或平横盘处，可以承受前后较高压差，减小间隙，较少泄漏量。制造厂家：东方汽轮机厂。,刷式密封是近年发展起来的一种具有高效阻尼性能的新型高速动密封技术，其泄漏量是传统梳齿迷宫式密封的1/5-1/10。 刷式汽封是主要用于汽轮机上动静部件之间的柔性密封产品，刷封的刷丝选取钴基高温合金，并采用高能束激光焊接工艺保证刷丝在运行中不脱落。刷封的刷毛顺着转子旋转方向按一定倾斜角度规则排列，既可以减少磨损，延长使用寿命，

10、并且能适应动静之间的瞬态变化后迅速恢复原状、保持密封能力不变，既提高了机组效率、又改善了转子的稳定性，是发展高性能透平的重要技术之一。 应用设备：蒸汽轮机、燃汽轮机、压缩机、飞机发动机、涡轮机等。 应用位置：轴端密封、级间密封，配合件密封等。 应用领域：航空、航天、船舶、电力、石化、石油、化工、冶金等。,刷式汽封,刷式汽封样品,刷式汽封的结构特点,由上图可以看出：刷式汽封是由前板、背板和夹在两者之间的高密度高温合金丝组成。 刷丝沿转子的旋转方向有一定倾角。这样可吸收转子的径向位移，保证在接触时刷丝自由端受力最小，从而使转子很快可以恢复闭合状态。高弹性的刷丝可以接触压力消失后能迅速恢复原状态，保

11、持原有间隙，不会出现永久性的损伤。这就是刷式密封的最大结构特点。,刷式密封的原理,刷式密封介质泄漏主要发生在密集排列的细金属丝之间形成的微小缝隙中，由于刷子中刷丝间空隙的不均匀性作用，均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀了，刷丝束破坏流动而确保流动的不均匀性，使流体产生了自密封效应，横向流动代替向前流动显然对流体自密封起了重要贡献，它能使横流过刷子的总压降增大从而减少汽封的泄露量。 随着压比的增大，刷子中刷丝的密度增加，刷丝之间的空隙减少而使有效的泄漏面积减少，同时使泄漏流动的阻力增大，从而使泄漏随压比增加的梯度降低。,刷式汽封是一种柔性密封，可自适应轴的瞬态跳动，并能迅速恢复原状，保持原有间隙

12、，不会像传统的硬质汽封因机组过临界或异常振动等情况造成间隙永久变大。,刷封比原硬齿间隙减少0.1-0.3mm，可以减少漏汽量，提高机组效率。 刷环最大承压能力可达2MPa，在轴封，隔板，叶顶、平衡环处均可使用。,刷丝顺转子旋转方向按一定角度规则排列，在发生碰磨时能自动退让，不会刮伤转子，不会增大机组振动，能够很好保持机组安全性。,刷丝材质为钴基耐高温合金，理化特性及热力性能优良，配合高能束激光焊接工艺，使用寿命较长。,刷封特点（三）,刷封特点（四）,刷封特点（二）,优点：,总结：能够满足机组长期、稳定、高效的运行,缺点：刷丝价格昂贵，加工工艺要求较高，成本较高。刷丝进口报关单如右图所示。 建议改造位置：高、中、低压缸轴封和隔板汽封，小汽轮机轴封等，用在过桥（中间）汽封处，或平衡环处须进行结构优化以承受此处前后压差较大的要求。 制造厂家：代表厂家江苏透平电力技术有限公司（国内专业刷封制造厂家）,江苏透平电力技术有限公司是国内唯一一家15年坚持专业化提供刷式密封技术、产品和服务的公司。 公司长期为电厂，制造厂、606,624、703、中航商飞等军工企业提供产品和技术服务。,江苏透平电力技术有限公司,企业荣誉,公司的创业班底为军工企业的技术研发团队，是国内最早开始刷式密封材