汽轮机密封技术应用研究

杨琦

（哈尔滨汽轮机厂，黑龙江 哈尔滨 150000）

汽轮机密封技术应用研究

杨琦

（哈尔滨汽轮机厂，黑龙江 哈尔滨 150000）

汽轮机是由多个部件组成，汽封是其中的主要部件之一，它的作用是密封，而汽轮机依靠蒸汽来提供动力，由此看来，密封性直接影响汽轮机动能。本文主要探讨汽轮机的密封技术。

汽轮机；密封技术；应用

目前，世界有多种密封技术，我们在对汽轮机进行密封时有多种类型的选择。若在密封的过程中只选择一种形式会引发机组产生系列问题，像需要更久的暖机时间、产生的震动更大等等。在利用汽封的过程中如果没有对汽封的相应部件进行整合，就会引发机组产生系列问题。在密封时可利用多类型汽封，并且做出相应的调整，从而整合多方面性能，优化汽封效果。在此情况下不仅能提高运营的效率，也可提高机组的性能。

1 汽封漏汽的影响

尽管目前的汽轮制造工艺精湛，整体的水平也非常的先进，但还是存在着多方面的缺陷，特别是漏汽这一缺陷直接影响汽轮机的工作效率。漏汽率损耗中占到40%比率的是汽封的间隙。汽封性能影响到经济效益。

1.1 汽轮机高压缸处汽封漏气

汽轮机有一个阻止蒸汽泄漏的汽封，存在于高压缸处。高压缸处的汽封空隙的增加会直接降低其效率，空隙的增加并且会直接加大汽轮机消耗，因此高压缸出汽封漏汽将会产生巨大的危害。

1.2 汽轮机低压缸处汽封漏气

汽轮机有一个阻止空气进入真空处的汽封，存在于低压缸处。真空处若进入空气，会直接降低汽轮机的严密性能。在真空降低1kPa的情况下，机组的热量损耗会提高0.8%，煤量的消耗直接增加2.0 g（kW·h），这将直接影响机组的经济效益，因为机组产生力的下降直接导致整个工厂用电量的增加，并且煤量的使用量也会加大。汽轮机的反动度发生变化，轴向的推动将改变，加大机组的安全隐患。因此，必须采用优质的汽封。

2 密封技术的使用

2.1 碳精环和拉别令汽封

碳精环汽封在使用中主要是利用接触的机理，因此产生的机械损失非常大。碳精环汽封早期的使用中主要是小型的汽轮机，尽管能产生一定的优势，但是整体来说，有利也有弊。比如在高温或者高压的情况下，会产生严重的磨损，还会加大间隙，蒸汽的密封会产生较大困难。这种汽封最大的缺点就是加速磨损，在转速超过35～40m/s的情况下我们不能使用，在温度也超过300℃的情况下也不可使用。

有一种结构简单、安全隐患小、容易安装的汽封，它就是拉别令汽封，因为自身的多重优势，该汽封的使用十分宽广。目前我们使用的汽封的间隙都是有一定要求的，应该在0.2～0.6mm之间，若超过0.5～0.6mm时，就需要根据自身的情况进行调整。

2.2 蜂窝式汽封

这种蜂窝式汽封有着很大优势，转子的稳定性良好，最大的特点是当机身转子发生撞击时，依旧密封性良好，损坏性小，不会出现过度弯曲。目前我们致力于蜂窝式汽封的研究，芯格尺寸孔深的大小有着严重的影响，因此国内外对此都有细致的研究。芯格尺寸对于泄漏的影响没有线性特征，其中密封性能最好的尺寸是1.6mm，然后是0.8mm，尺寸为3.2mm效果最差，并且0.5～1.6mm蜂窝汽封的密封性比0.5～1.6mm梳齿汽封的效果要好。但如果在这个尺之外寸蜂窝汽封的密封性能要低于同尺寸的梳齿汽封密封性。如果间隙相同，0.20～0.40mm的蜂窝汽封的性能优于梳齿汽封。但在间隙小于0.06mm的情况下，结果完全相反。如果汽轮机想减少漏气量并且增加使用率，则可以采用蜂窝汽封，它的汽封较软无论是否发生碰撞都不会影响转子的使用。它本身存在着很大的优势，使用率相当高。蜂窝式密封结构图如图1。

图1 蜂窝式密封结构

2.3 刷式汽封

刷式汽封是新出现在市场上的，它大幅度降低密封泄漏蒸汽，有着很大的优势，与之前的泄漏相比，可以减少一半或更多的初始空气泄漏。可以明显的增加热的利用率，同时也可以缩短轴承的长度，长度缩短将直接影响重量，重量的降低使得结构更紧密，整个机组的漏汽将大幅度下降，有的甚至减少20%，不需要太高的维护成本就可以提高装置的可靠性，延长寿命。鬃毛数每平方毫米就有100根的刷式汽封在市场上较为多见，刷式汽封的外在壳体，尺寸是轴向4～5mm而径向12mm。这种汽封的使用环境较为多见，例如压差为0.5MPa时，但如果压力超过这个数例，鬃毛会产生颤振的弊端，从而漏失量都在不断增加。因此实践证明刷式汽封有着很大的进步空间，在不断精密规划其性能会优于拉别令汽封。

2.4 可调式汽封

可调式汽封性能十分优越，汽轮机运动以后会有细微的改变，可调式汽封可以根据这种变化而产生变化，并对间隙进行自动调节。汽轮机要想减少转子的碰击，可采用可调式汽封，可调式汽封能减少机组失误率，增加工作的稳定性和安全性。如果汽封可调，安装以后才不会出现间隙过大的情况，减少蒸汽漏失量，整个机组的热效率保持平衡。汽轮机动力不足的情况下，可能会出现停机的情况。转子间空隙太小也不允许，转子速度大于临界速度，可能出现转子振动。若汽缸之间的隔膜产生的温差很大，可以使整个缸成椭圆形,汽缸的分裂会出现v型口，与此同时，转子之间的水平空间将达到最大值和最小值。如果这个时候和垂直方向转子振动会导致转子碰撞，然后加大间隙的距离。如果调整密封汽轮机，差距更大但对汽轮机预热组件有着促进作用，所以启动的时间将减少。

3 结语

在科技飞速发展的过程中，汽轮机的密封技术也在不断进步。本着高效利用的原则，市场上诞生了可在恶劣环境下运行的汽封。它们种类丰富，有蜂窝式汽封、刷式汽封以及可调式汽封，多种类型的汽封带来了巨大的影响。它们不仅能降低运行的安全隐患，也可增加密封的效率。在减少煤的使用同时，还提升了其工作效率和热能利用率，积极响应节能减排的号召。

另处，汽封如果想减少漏失率，降低碰撞的损坏，就需要这些汽封能够进行自动调节。以上汽封也存在细微的差别，从整体来看刷式和蜂窝汽封性能相对较好。科学技术发展是永无止境的，每一种汽封都有进步的空间，我们需不断创新生产新的汽封。目前的汽封一般是接触式或者非接触式的，都有蒸汽漏失的缺陷，而且独立无法完成工作，需要其他的密封设备的协助，密封过程不够简洁。开发非接触式的全密封汽封，是目前的方向。

[1]曾宪平，任建兴.大型汽轮机汽封技术及其经济性分析[J].上海电力学院学报，2011（2）.

[2]吉桂明.蜂窝式密封技术在汽轮机内应用[J].热能动力工程，2010（3）.

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1671-0711（2017）05（上）-0141-02