CN104481596A - 一种被动式调节间隙的摩擦启动汽轮机汽封用汽封片 - Google Patents

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Abstract

一种被动式调节间隙的摩擦启动汽轮机汽封用汽封片，它涉及一种用于摩擦启动汽轮机转子轴颈汽封及叶顶围带汽封的汽封片。以解决在汽轮机启动及运行阶段，汽封间隙过大，造成蒸汽质量、流量损失大，并且当该间隙人为设置不当造成汽封片对叶顶围带或转子轴颈造成伤害的问题，第二环片、过渡环片与第一环片环套固接，所述汽封片为马氏体不锈钢汽封片，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片的内侧壁处开设有倒角，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片的环面、过渡环片的环面及第一环片的环面均为维氏硬度在150HV至175HV的环面。本发明用于对叶顶围带或转子轴颈的高温高压气体密封。

Description

一种被动式调节间隙的摩擦启动汽轮机汽封用汽封片
技术领域
本发明涉及一种用于摩擦启动汽轮机转子轴颈汽封及叶顶围带汽封的汽封片。
背景技术
汽轮机为防止漏气，降低热耗，主要通过汽封片实现对叶顶围带及转子轴颈的高温高压气体密封。现有技术中，300MW亚临界机组至1000MW超临界机组的汽封结构多采用传统的梳齿式结构，该结构中汽封片均竖直设置，且若干个汽封片依次水平排布，如图2及图3所示，为保证汽轮机机组安全起动，降低汽封片同围带或转子轴颈摩擦的风险，密封位置均存在0.5mm至0.75mm的间隙。随着汽轮机机组不断的改进更新及机组参数的不断提高，通过该汽封间隙损失的蒸汽质量、流量逐渐增多，不仅热耗增高，而且造成级间主流道气流扰动，影响机组效率。
目前，解决该汽封间隙损失的蒸汽质量、流量的方法主要有两种：一种为固定式汽封，主要用于叶顶围带；另一种为可调式汽封，主要用于转子轴颈位置，典型的汽封设计为一种专利号96106529.X的自动闭合汽封，这两种解决方法都是通过增加汽封片圈数、尽可能减小间隙来解决的。并且这两种汽封所用的汽封片不允许与旋转体(叶顶围带和转子轴颈)进行摩擦。但该间隙为人为调整间隙，尽管该间隙已经调到最小，但通过该汽封间隙损失的蒸汽质量、流量依然较多，并且该间隙调整不当会与叶顶围带或转子轴颈产生摩擦造成叶顶围带或转子轴颈的磨损。
发明内容
本发明的目的是提供一种被动式调节间隙的摩擦启动汽轮机汽封用汽封片，以解决在汽轮机启动及运行阶段，汽封间隙过大，造成蒸汽质量、流量损失大，并且当该间隙人为设置不当造成汽封片对叶顶围带或转子轴颈造成伤害的问题。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：所述汽封片为圆环片，所述汽封片由第一环片、第二环片及过渡环片组成，第一环片直径大于第二环片直径，第二环片、过渡环片与第一环片依次竖直环套固接，第一环片厚度大于第二环片厚度，过渡环片内圈厚度与第二环片厚度一致，过渡环片外圈厚度与第一环片厚度一致，所述汽封片为马氏体不锈钢汽封片，所述汽封片一侧环面为竖直平面，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片的内侧壁处开设有倒角，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片的环面、过渡环片的环面及第一环片的环面均为维氏硬度在150HV至175HV的环面。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明的汽封片对汽封间隙调整效果好。相对现有技术的人为调整间隙的方式，本发明的汽封片为被动式调节汽封间隙的汽封片；将本发明的汽封片05安装后，与本发明汽封片05所述另一侧环面相对应的小环片02的环面为经过冷轧成型的维氏硬度在150HV至175HV的环面，当启动汽轮机时，气流流动方向同本发明的汽封片05相垂直，本发明的汽封片05使气流流动方向产生更强烈的紊流，小环片02的内圈在通气流紊流、转子膨胀以及转子轴颈06或叶顶围带07的有效接触摩擦过程中，会弯曲成“J”型卷边，从而形成汽封间隙，由于该汽封间隙是被转子轴颈06或叶顶围带07挤压形成的，该汽封间隙既能保证汽轮机稳定运行时，转子轴颈06或叶顶围带07与汽封片不接触，确保机组安全运行，又能有效缩小该汽封间隙，从而有效降低蒸汽质量、流量的损失。
2、由于小环片02内壁设有倒角04，故转子轴颈06或叶顶围带07对本发明的汽封片05进行挤压的过程中不易造成磨损或划伤，倒角有利于汽封片在摩擦过程中形成“J”型卷边，小环片02的倒角04为45°倒角，45°倒角为机械加工中常用倒角，便于制造。
3、本发明的汽封片05相对现有技术的汽封片结构改造小，降低制造成本。由于现有技术中汽封片的制造工艺庞大并且复杂，如果对汽封片的结构改进过大，将导致汽封片的整个制造工艺进行重大调整，这种调整的成本非常昂贵，而本发明的汽封片05改进小，改进之处为：与汽封片05另一侧环面相对应的小环片02的内侧壁处开设有倒角04，与汽封片05所述另一侧环面相对应的小环片02的环面、过渡环片03的环面及大环片01的环面均为经过冷轧成型的维氏硬度HV在150HV至175HV的环面。从而实现了既能够有效降低汽封间隙过大造成的蒸汽质量、流量的损失，又能够保证转子轴颈和叶顶围带不造成损伤。由于汽封片制造工艺调整小，有利于在原有汽封上进行改造，降低汽封制造工艺调整成本，非常适合在改造机组上运用。
使用本发明的汽封片后，通过该汽封间隙损失的蒸汽质量、流量相对现有技术降低40％。
附图说明
图1是本发明的汽封片的剖视主视图，图2是使用本发明的汽封片05组成梳齿式结构汽封与转子轴颈06相配合的局部剖视主视图，图3是使用本发明的汽封片05组成梳齿式结构汽封与叶顶围带07相配合的局部剖视主视图。图2至图3中，05为本发明的汽封片，06为转子轴颈，07为叶顶围带，箭头均指气流流动方向及转子轴向膨胀方向。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明，本实施方式的所述汽封片为圆环片，所述汽封片由第一环片01、第二环片02及过渡环片03组成，第一环片01直径大于第二环片02直径，第二环片02、过渡环片03与第一环片01依次竖直环套固接，第一环片01厚度大于第二环片02厚度，过渡环片03内圈厚度与第二环片02厚度一致，过渡环片03外圈厚度与第一环片01厚度一致，所述汽封片为马氏体不锈钢汽封片，所述汽封片一侧环面为竖直平面，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片02的内侧壁处开设有倒角04，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片02的环面、过渡环片03的环面及第一环片01的环面均为维氏硬度在150HV至175HV的环面。
具体实施方式二：结合图1至图3说明，本实施方式的与汽封片所述另一侧环面相对应的小环片02的环面、过渡环片03的环面及大环片01的环面均为冷轧成型环面。
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图3说明，本实施方式的小环片02的倒角04为45°倒角。45°倒角为机械加工中常用倒角，便于制造。
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。
工作原理
参见图2及图3说明，将本发明的汽封片05安装后，与本发明汽封片05所述另一侧环面相对应的小环片02的环面为经过冷轧成型的维氏硬度在150HV至175HV的环面，当汽轮机首次启动运行时，本发明的汽封片05竖直平面侧同气流流动方向垂直，产生更强烈的紊流，小环片02的内圈在同转子轴颈06或叶顶围带07的有效接触摩擦过程中，会弯曲成“J”型卷边，从而形成汽封间隙，由于该汽封间隙是被转子轴颈06或叶顶围带07挤压形成的，该汽封间隙既能保证汽轮机稳定运行时，转子轴颈06或叶顶围带07与汽封片不接触，确保机组安全运行，又能有效缩小该汽封间隙，从而有效降低蒸汽质量、流量的损失。

Claims (3)

1.一种被动式调节间隙的摩擦启动汽轮机汽封用汽封片，所述汽封片为圆环片，所述汽封片由第一环片(01)、第二环片(02)及过渡环片(03)组成，第一环片(01)直径大于第二环片(02)直径，第二环片(02)、过渡环片(03)与第一环片(01)依次竖直环套固接，第一环片(01)厚度大于第二环片(02)厚度，过渡环片(03)内圈厚度与第二环片(02)厚度一致，过渡环片(03)外圈厚度与第一环片(01)厚度一致，其特征在于：所述汽封片为马氏体不锈钢汽封片，所述汽封片一侧环面为竖直平面，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片(02)的内侧壁处开设有倒角(04)，与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片(02)的环面、过渡环片(03)的环面及第一环片(01)的环面均为维氏硬度在150HV至175HV的环面。
2.根据权利要求1所述的汽封片，其特征在于：与所述汽封片另一侧环面相对应的第二环片(02)的环面、过渡环片(03)的环面及第一环片(01)的环面均为冷轧成型环面。
3.根据权利要求1或2所述的汽封片，其特征在于：第二环片(02)的倒角(04)为45°倒角。
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