CN103075205A - 一种新型汽轮机汽封及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型汽轮机汽封，所述汽封背板的汽封面上设置有汽封齿槽、汽封齿槽内安装汽封齿，且汽封齿与汽封齿槽采用真空钎焊固定连接；相邻汽封齿之间设置有蜂窝带、蜂窝带与汽封背板之间也采用真空钎焊结合。新型汽轮机汽封的加工方法，包括以下步骤：分别加工汽封背板、蜂窝带和汽封齿；将蜂窝带装配至汽封背板上的相邻汽封齿槽之间，在蜂窝带与汽封背板的连接处设置钎料；在汽封齿槽内均匀布置钎料、再将汽封齿装配至汽封齿槽内；将装配好的汽封背板、蜂窝带和汽封齿整体入炉、进行真空钎焊，得到汽轮机汽封弧段。该新型汽轮机汽封结合强度高、提高了密封效果，汽封齿在运行期间不易弯曲、倒伏和折断。方法简单，利于大规模使用和推广。

Description

一种新型汽轮机汽封及其加工方法

技术领域

本发明涉及汽轮机本体领域，具体是一种对汽轮机的汽封结构进行改造、发明一种新型汽轮机汽封及其加工方法。

背景技术

蜂窝汽封作为一种新型汽轮机汽封形式，已在电厂实际运行中表现了如下优异性能：

（1）除湿性能：

由于蜂窝汽封的特殊结构，当汽流经过蜂窝汽封时，在前进方向上遇到阻力，从而改变汽流方向，进入蜂窝带，产生涡流，对气流中水份有很强的吸附作用，达到自然除湿的效果，特别是低压缸动叶顶部的蜂窝式叶项汽封，具有非常好的除湿性能，有效地保护动叶片免受湿蒸汽水刷，有利于机组的安全运行； 

（2）安全性能：

蜂窝式汽封的特殊结构模式和质地软（因其由正六边形网孔组成、材质薄而质地软）的特点，它不伤及所接触的轴径表面。当轴同蜂窝汽封体接触时，其接触面是一个较宽的密封面，这样相同的力作用于上述较宽的密封面上，使得接触面局部压强很小，可保证汽封体有效退让；

（3）密封性能：

由于将梳齿间的环形腔室改变成一个个蜂窝，如同将长长的“走廊”隔成一个个“房间”，大大降低了流速，使涡流阻尼作用发挥到极致，而且没有“掉台”的可能，因而阻尼效果好，试验表明在相同间隙下，比梳齿式汽封平均减少泄漏损失50%~70%。提高了汽轮机的效率，具有显著的经济效益；

（4）汽流激振：

蜂窝结构模式的汽封产生强烈的旋涡，消耗气流的动能，能够有效的阻止气流的周向和轴向运动，抑制了转子的气流激振。

蜂窝汽封的缺点是蜂窝面为柔性体，易磨损，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。

传统梳齿汽封由于汽封成本低、结构简单且易于安装而被广泛应用，其缺点是安装间隙过小时，易引起汽封齿磨损；梳齿汽封漏气量大，密封效果较差；易产生汽流激振；汽封齿与轴发生摩擦时，瞬间产生大量热量，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。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种新型汽轮机汽封及其加工方法，能够充分发挥了蜂窝带的阻隔气流作用，提高密封效果。

本发明所采用的技术方案是：

一种新型汽轮机汽封，包括汽封背板、蜂窝带和汽封齿，所述汽封背板的汽封面上设置有汽封齿槽、汽封齿槽内安装汽封齿，且汽封齿与汽封齿槽采用真空钎焊固定连接；相邻汽封齿之间设置有蜂窝带、蜂窝带与汽封背板之间也采用真空钎焊结合。

所述汽封齿与汽封齿槽的装配采用过盈配合。

所述汽封齿与汽封齿槽底接触的汽封齿边角进行倒角或者圆角处理。

所述汽封齿的高度高于蜂窝带的高度。

所述的新型汽轮机汽封的加工方法，采用分段加工所述的新型汽轮机汽封，具体包括以下步骤：

1）分别加工汽封背板、蜂窝带和汽封齿；

2）将蜂窝带装配至汽封背板上的相邻汽封齿槽之间，在蜂窝带与汽封背板的连接处设置钎料；

3）在汽封齿槽内均匀布置钎料、再将汽封齿装配至汽封齿槽内；

4）将装配好的汽封背板、蜂窝带和汽封齿整体入炉、进行真空钎焊，得到汽轮机汽封弧段；

5）检查汽轮机汽封弧段的焊接质量；

6）将检查合格的汽轮机汽封弧段按照尺寸要求进行后续加工处理；

7）清洗加工完毕的汽轮机汽封弧段。

所述步骤1）中的汽封齿加工，具体为：汽封齿经线切割下料、磨削加工表面，再将与汽封齿槽底接触的汽封齿边角进行倒角或者圆角处理。

所述步骤2）完成后，对蜂窝带与汽封背板的连接处进行初步点焊。

所述步骤6）中的后续加工包括：测量汽轮机汽封弧段的变形量并校形、线切割去除汽轮机汽封弧段两端余量、EDM加工汽轮机汽封弧段内圆、检验汽轮机汽封弧段蜂窝面及弧段长度尺寸和加工汽封齿。

本发明所产生的有益效果是：

与传统梳齿汽封相比，该新型汽封采用真空钎焊方式将汽封齿固定于汽封齿槽内，结合强度高，改变了传统汽封齿与汽封齿槽的机械结合方式，避免了汽封齿在运行期间易弯曲、倒伏、折断等现象。本发明的新型汽轮机汽封充分发挥了蜂窝带的阻隔气流作用，提高了密封效果。同时，汽封齿可强制改变气流方向，将蒸汽强制挤入蜂窝内，发挥蜂窝的除湿、密封的特点，最大程度减少蒸汽外泄，保证机组效率，且在轴系发生振动时优先磨损从而保护蜂窝带不受损伤。本发明方法操作简单、加工简易，利于大规模使用和推广。

附图说明

图1是本发明的新型汽轮机汽封弧段的结构示意图；

图2是图1的X向视图的结构示意图；

图3是图2的A向视图的结构示意图；

图4是图2的B局部视图的结构示意图；

图5是图2的C局部视图的结构示意图；

图6 是本发明的新型汽轮机汽封的汽封齿的结构示意图。

附图说明：1，汽封背板；2，蜂窝带；3，汽封齿。4，汽封齿槽；5，钎料；a，倒角处理。

具体实施方式

如图1～6所示，本发明是一种新型汽轮机汽封，包括汽封背板1、蜂窝带2和汽封齿3，是蜂窝带2和汽封齿3组合式的新型汽封。

汽封背板1的汽封面上设置有汽封齿槽4、汽封齿槽4内安装汽封齿3，且汽封齿3与汽封齿槽4的装配采用过盈配合，汽封齿3与汽封齿槽4采用真空钎焊固定连接。汽封齿3与汽封齿槽4底接触的汽封齿3边角进行倒角或者圆角处理，本具体实施方式中，汽封齿3采用了2×45°的倒角处理a，便于将汽封齿3装配至汽封齿槽4内，且不伤及汽封齿槽4和汽封齿3表面。

相邻汽封齿3之间设置有蜂窝带2、蜂窝带2与汽封背板1之间也采用真空钎焊结合。蜂窝带2、汽封齿3与汽封背板1之间均以真空钎焊方式结合，结合强度高，改变了传统汽封齿3与汽封齿槽4的机械结合方式，避免了汽封齿3在运行期间易弯曲、倒伏、折断等现象。

同时，汽封齿3高度H2与蜂窝带2高度H1存在如下关系：H2> H1，即汽封齿3高度H2高于蜂窝带2高度H1，汽封齿3与蜂窝带2呈高低差结构，分别起主、辅密封作用。如此设置，可以保证在运行过程中、汽轮机汽封汽封面上的蜂窝带2始终与转子轴颈存在一定的间隙，在轴系发生振动时优先磨损汽封齿3、从而保护蜂窝带2不受损伤。

本发明的新型汽轮机汽封采用分段加工的方法，但是由于新型汽轮机汽封弧段直径大、刚性差，尺寸稳定性不好，容易变形，因此，避免加工时受力、选择适当的加工基准、合适的加工量都是行之有效的办法，我们潜心研究了蜂窝气封的特点，制定了蜂窝汽封的加工工艺。具体的新型汽轮机汽封的加工方法包括以下步骤：

1）分别加工汽封背板1、蜂窝带2和汽封齿3。该汽封齿3的加工具体为：汽封齿3经线切割下料、研磨或磨削加工表面，再将与汽封齿槽4底接触的汽封齿3边角进行倒角或者圆角处理。

2）将蜂窝带2装配至汽封背板1上的相邻汽封齿槽4之间，在蜂窝带2与汽封背板1的连接处设置钎料5。具体的：按照工艺要求、将蜂窝带2装配至汽封背板1上，检查蜂窝带2与汽封背板1间钎料5，并对蜂窝带2与汽封背板1的连接处进行初步的点焊。

3）在汽封齿槽4内均匀布置钎料5、再将汽封齿3装配至汽封齿槽4内。汽封齿3装配时，需检测汽封齿3的装配位置、保证其垂直安放在汽封齿槽4内，并且不易松动、偏移；同时，汽封齿3与汽封齿槽4的装配必须是过盈配合。

4）将装配好的汽封背板1、蜂窝带2和汽封齿3整体入真空钎焊炉，设置真空钎焊炉的焊接参数、进行真空钎焊，得到汽轮机汽封弧段。

5）检查汽轮机汽封弧段的焊接质量。具体的：将钎焊完毕的汽轮机汽封弧段放入装有液体的容器中，检查蜂窝汽封蜂窝带2钎着率。

6）将检查合格的汽轮机汽封弧段按照尺寸要求进行后续加工处理。后续加工包括：按照图纸要求测量汽轮机汽封弧段的变形量并校形、线切割去除汽轮机汽封弧段两端余量、EDM加工汽轮机汽封弧段内圆、检验汽轮机汽封弧段蜂窝面及弧段长度尺寸和加工汽封齿3。

7）清洗加工完毕的汽轮机汽封弧段。具体的：用专用清洗剂在超声波清洗机中清洗去除油污，因蜂窝尺寸较小，一般需清洗3次以上，之后入炉烘干。

本发明新型汽轮机汽封的蜂窝带2和蜂窝齿焊前、焊后的加工均有其特殊性，其加工工艺流程如下：

汽封背板1锻件毛坯→送检→粗加工汽封背板1→去应力退火→精车汽封背板1→蜂窝带2压钎料5→蜂窝带2就位→点焊蜂窝带2与汽封背板1→汽封齿3下料→蜂窝带2制作→汽封齿槽4内镶嵌汽封齿3→装配→汽封背板1、蜂窝带2和汽封齿3整体入炉真空钎焊→检验汽轮机汽封弧段钎焊质量→测量变形→校形→线切割去除两端余量→EDM加工蜂窝内圆→检验蜂窝面及弧段长度尺寸→汽封齿3加工→超声波清洗→烘干→转加工汽封背板1各尺寸。

Claims (8)

1.一种新型汽轮机汽封，包括汽封背板、蜂窝带和汽封齿，其特征在于：所述汽封背板的汽封面上设置有汽封齿槽、汽封齿槽内安装汽封齿，且汽封齿与汽封齿槽采用真空钎焊固定连接；相邻汽封齿之间设置有蜂窝带、蜂窝带与汽封背板之间也采用真空钎焊结合。

2.根据权利要求1所述的新型汽轮机汽封，其特征在于：所述汽封齿与汽封齿槽的装配采用过盈配合。

3.根据权利要求1所述的新型汽轮机汽封，其特征在于：所述汽封齿与汽封齿槽底接触的汽封齿边角进行倒角或者圆角处理。

4.根据权利要求1所述的新型汽轮机汽封，其特征在于：所述汽封齿的高度高于蜂窝带的高度。

5.根据权利要求1所述的新型汽轮机汽封的加工方法，其特征在于：采用分段加工所述的新型汽轮机汽封，具体包括以下步骤：

1）分别加工汽封背板、蜂窝带和汽封齿；

2）将蜂窝带装配至汽封背板上的相邻汽封齿槽之间，在蜂窝带与汽封背板的连接处设置钎料；

3）在汽封齿槽内均匀布置钎料、再将汽封齿装配至汽封齿槽内；

4）将装配好的汽封背板、蜂窝带和汽封齿整体入炉、进行真空钎焊，得到汽轮机汽封弧段；

5）检查汽轮机汽封弧段的焊接质量；

6）将检查合格的汽轮机汽封弧段按照尺寸要求进行后续加工处理；

7）清洗加工完毕的汽轮机汽封弧段。

6.根据权利要求5所述的新型汽轮机汽封的加工方法，其特征在于：所述步骤1）中的汽封齿加工，具体为：汽封齿经线切割下料、磨削加工表面，再将与汽封齿槽底接触的汽封齿边角进行倒角或者圆角处理。

7.根据权利要求5所述的新型汽轮机汽封的加工方法，其特征在于：所述步骤2）完成后，对蜂窝带与汽封背板的连接处进行初步点焊。

8.根据权利要求5所述的新型汽轮机汽封的加工方法，其特征在于：所述步骤6）中的后续加工包括：测量汽轮机汽封弧段的变形量并校形、线切割去除汽轮机汽封弧段两端余量、EDM加工汽轮机汽封弧段内圆、检验汽轮机汽封弧段蜂窝面及弧段长度尺寸和加工汽封齿。

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