CN105587345A - 一种电站汽轮机高压缸轴封装置 - Google Patents

Abstract

一种电站汽轮机高压缸轴封装置，目的是解决汽轮机高压缸轴封间隙大问题；本发明包括高压缸轴封套、圆形弹簧、轴封弧形块、转轴、凸台、低密封齿、刷式密封体、弹簧片、高密封齿、凹槽、刷式密封体环形腔室和轴封圈环形腔室；高压缸轴封套内侧面沿圆周方向开有轴封圈环形腔室；轴封弧形块剖面呈工字型，多块轴封弧形块组成轴封圈，轴封弧形块外端装在轴封圈环形腔室中；在轴封弧形块的外缘上沿圆周方向开设有半圆槽道，圆形弹簧下半部分紧固在半圆槽道里，上半部分暴露在轴封圈与轴封圈环形腔室之间；在轴封弧形块的内侧面中央处开设有刷式密封体环形腔室；多块刷式密封体组成刷式密封圈，刷式密封圈外侧端套装在刷式密封体环形腔室中。

Description

一种电站汽轮机高压缸轴封装置

技术领域

本发明涉及电站汽轮机轴封技术领域，具体涉及一种电站汽轮机高压缸轴封装置。

背景技术

电站汽轮机的转轴与缸体间密封即轴封的形式主要有枞树型轴封、梳齿型轴封、刷式轴封等，目前电站汽轮机的高压缸普遍采用单一的梳齿型轴封，该轴封体的材料硬度大于高压缸转轴的材料硬度，热胀冷缩系数不同。为了获得较好的密封效果，一般将梳齿型轴封体与高压缸转轴之间的间隙设计得比较小，在汽轮机转子过临界转速时，转子振幅较大，轴封齿很容易磨损。随着机组运行时间的延长，轴封间隙逐渐变大，造成漏汽量逐渐增加，蒸汽对转轴的加热区段长度也将增加，并且温度也有所升高，使胀差也逐渐变大；由于高压缸轴封体与转轴存在胀差，转轴上凸台和轴封块的高密封齿、低密封齿会因发生相对位移而使密封齿倒伏，甚至引发高压缸转轴拉伤、高压缸胀差增大、汽轮机组机械中心改变、轴振增大等问题。刷式轴封属于小间隙轴封范畴，要求对刷丝对应的转轴表面进行硬化处理，其轴封效果优于梳齿型轴封，但也存在轴封间隙控制难、刷丝焊接牢固性不稳定等问题，造成安装间隙过小或过盈时发生转轴磨损，刷丝脱落后在蒸汽系统内循环，对阀门等精密设备产生研磨、损坏，不利于设备的安全稳定运行。为避免上述安全问题，电厂一般在汽轮机检修时采用把轴封径向间隙调大的措施，但却付出了高压缸轴封处漏汽量增大的经济代价。此外，当汽轮机高压缸轴封不严密时，易使轴封漏汽进入润滑油系统，造成润滑油乳化，油膜受到破坏，甚至引发轴承钨金融化，轴瓦烧损等事故发生。

发明内容

本发明目的是克服上述已有技术的不足，提出一种电站汽轮机高压缸轴封装置，以解决现有汽轮机高压缸轴封因轴封间隙难于控制而导致轴封间隙大、轴封不严密等问题。

本发明一种电站汽轮机高压缸轴封装置包括高压缸轴封套、圆形弹簧、轴封弧形块、转轴、凸台、低密封齿、刷式密封体、弹簧片、刷毛、高密封齿、凹槽、金属块、刷式密封体环形腔室和轴封圈环形腔室。高压缸轴封套由上下两个部分组成，高压缸轴封套内侧面沿圆周方向上开设有一圈轴封圈环形腔室；多块剖面呈工字型的轴封弧形块组成一圈完整的轴封圈，弧形块的外侧端均套装在轴封圈环形腔室中，相邻轴封弧形块之间留有间隙；在套装在圈轴封圈环形腔室中的所有轴封弧形块的外缘上均沿圆周方向根据轴封弧形块与轴封套的结合面受力均匀的原则开设有一条半圆槽道，用于紧固轴封圈的圆形弹簧一部分紧固在半圆槽道里，另一部分暴露在轴封圈与轴封圈环形腔室之间，其最上部与轴封圈环形腔室顶部留有自然间隙；在套装在圈轴封圈环形腔室中的所有轴封弧形块的内侧面中央处开设有一条刷式密封体环形腔室；多块刷式密封体组成一圈完整的刷式密封圈，这些刷式密封体的外侧端均套装在刷式密封体环形腔室中，相邻刷式密封体之间留有间隙，刷式密封体与轴封弧形块一一对应设置；在刷式密封体上方设置有弹簧片，弹簧片与刷式密封体一一对应，卡在刷式密封体与刷式密封体环形腔室内壁之间；每块刷式密封体由金属块和刷毛组成，刷毛采用一种高密度的耐高温、抗腐蚀、柔韧性好、硬度低于转轴硬度的合金细金属丝，刷毛通过整体浇筑技术，与金属块浇筑成一个整体；刷式密封体的内侧端面与高压缸的转轴之间留有一定径向间隙；在每块轴封弧形块的内侧端位于刷式密封体环形腔室的两侧，沿转轴的径向分别开设有一条贯通的呈迷宫式的疏水通道；位于刷式密封圈两侧的高密封齿和低密封齿，交替固设于轴封弧形块内侧端面上，高密封齿对应转轴上的凹槽，低密封齿对应转轴上的凸台；高密封齿和低密封齿与转轴之间留有径向间隙；刷式密封圈、轴封圈、高压缸轴封套由里而外依次套装在高压缸的转轴上。

作为本发明的进一步改进，轴封弧形块和刷式密封体的数量均为6-10块，轴封弧形块与刷式密封体一一对用设置；所有轴封弧形块的弧长相同，所有刷式密封体的金属块的弧长相同。

作为本发明的进一步改进，一个高密封齿对应一个凹槽，两个低密封齿对应一个凸台；刷式密封体的刷毛与一个凸台相对应，刷毛采用一种高密度的耐高温抗腐柔韧性好的合金细金属丝，刷毛通过整体浇筑技术，与金属块浇筑成一个整体，高密封齿和低密封齿呈枞树型或梳齿型。

作为本发明的进一步改进，在每块轴封弧形块的内侧端位于刷式密封体环形腔室的两侧，沿转轴的径向分别开设有一条贯通的呈迷宫式的疏水通道。

作为本发明的进一步改进，相邻轴封弧形块之间的间隙为0.30mm-0.70mm；轴封弧形块与轴封圈环形腔室的脖颈间隙为0.30mm-0.70mm。

作为本发明的进一步改进，相邻刷式密封体之间的间隙为0.10mm-0.30mm；刷式密封体与转轴之间的径向间隙为0mm-0.20mm。

高密封齿、低密封齿以及刷式密封体到转轴的径向间隙在转轴处于静态时进行调整。在静态条件下，转轴由于重力作用呈凹型，在正常运行时，转轴将随着转速的增大，转轴呈一条直线，因此在转轴静态条件下高密封齿和低密封齿到转轴上方的径向间隙要比下方的大；同时由于转轴是顺时针高速旋转，汽流对转轴有由左向右的作用力，因此静态条件下高密封齿和低密封齿到转轴右方的径向间隙应大于其到转轴左方的径向间隙。在转轴左右方向定位时，人面朝汽轮机机头，人的左面为转轴右方，人的右面为转轴左方。

作为本发明的进一步改进，位于转轴上方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.40mm-0.70mm，位于转轴下方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.30mm-0.60mm，位于转轴左方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.15mm-0.40mm，位于转轴右方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.20mm-0.50mm。

作为本发明的进一步改进，位于转轴上方的低密封齿与转轴之间的径向间隙为0.30mm-0.60mm，位于转轴下方的低密封齿与转轴之间的径向间隙为0.25mm-0.55mm，位于转轴左方的低密封齿与转轴之间的径向间隙为0.25mm-0.55mm，位于转轴右方的低密封齿与转轴之间的径向间隙为0.30mm-0.60mm。

刷式密封圈和轴封圈沿圆周方向分成若干份，每一份均能径向后退3毫米，灵敏度高，能紧随转轴的位移做径向退让，因此能确保转轴有径向摆动时一直保持转轴稳定运行。

本发明具有限位功能，通过在高压缸轴封套和轴封弧形块之间设置圆形弹簧、轴封弧形块和刷式密封体之间设置弹簧片，能有效地限制密封圈的给进量，使密封圈与转轴之间减少磨损，并保证密封齿与汽轮机的高压缸转轴之间永远保持安全运行间隙。刷式密封体由金属块和刷毛组成。刷毛采用一种高密度的耐高温、抗腐蚀、柔韧性好、硬度低于转轴硬度的合金细金属丝，不会对转轴造成磨损；刷毛材料具有耐磨、耐油、耐高温、耐老化、耐化学腐蚀等特性，可以长期稳定发挥作用；刷毛通过整体浇筑技术，与金属块浇筑成一个整体，可避免运行中出现掉丝的现象；刷毛沿转子旋转方向有一定的倾角，可吸引转子的径向偏移，形成闭合状态。刷式密封使蒸汽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，这些缝隙所形成的曲折路径增加了流体在其中流动的不均匀性，使流体产生自密封效应，从而减少泄漏。基于上述原因，可将刷式轴封的径向间隙调整至现有轴封齿无法达到的0.05-0.10毫米，以有效防止高品质蒸汽的外漏，提高汽轮机高压缸的内效率，提高汽轮机组的运行经济性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明装置的静态结构示意图；

图2是图1中沿着A-A线的局部剖视图。

图中：1、高压缸轴封套，2、圆形弹簧，3、轴封弧形块，4、转轴，5、凸台，6、低密封齿，7、刷式密封体，8、弹簧片，9、刷毛，10、高密封齿，11、凹槽，12、金属块，13、刷式密封体环形腔室，14、疏水通道，15、轴封圈环形腔室，16、半圆槽道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，为实施例中电站汽轮机高压缸轴封装置的结构示意图。

说明性实施例中的一种电站汽轮机高压缸轴封装置，高压缸轴封套1由上下两个部分组成，高压缸轴封套1内侧面沿圆周方向上开设有一圈轴封圈环形腔室15；多块剖面呈工字型的轴封弧形块3组成一圈完整的轴封圈，将这些轴封弧形块3的外侧端均套装在轴封圈环形腔室15中，相邻轴封弧形块3之间留有间隙；在套装在轴封圈环形腔室15中的所有轴封弧形块3的外缘上均沿圆周方向根据轴封弧形块3与轴封套1的结合面受力均匀的原则开设有一条半圆槽道16，用于紧固轴封圈的圆形弹簧2一部分紧固在半圆槽道16里，另一部分暴露在轴封圈与轴封圈环形腔室15之间，其最上部与轴封圈环形腔室15顶部留有自然间隙；在套装在轴封圈环形腔室15中的所有轴封弧形块3的内侧面中央处开设有一条刷式密封体环形腔室13；多块刷式密封体7组成一圈完整的刷式密封圈，将这些刷式密封体7的外侧端均套装在刷式密封体环形腔室13中，相邻刷式密封体7之间留有间隙，刷式密封体7与轴封弧形块3一一对应设置；在刷式密封体7上方设置有弹簧片8，弹簧片8与刷式密封体7一一对应，卡在刷式密封体7与刷式密封体环形腔室13内壁之间；每块刷式密封体7由金属块12和刷毛9组成，刷毛9由一种高密度的耐高温、抗腐蚀、柔韧性好、硬度低于转轴硬度的合金细金属丝作为刷毛，刷毛9通过整体浇筑技术，与金属块12浇筑成一个整体；刷式密封体7的内侧端面与高压缸的转轴4之间留有一定径向间隙；在每块轴封弧形块3的内侧端位于刷式密封体环形腔室13的两侧，沿转轴4的径向分别开设有一条贯通的呈迷宫式的疏水通道14；位于刷式密封圈两侧的高密封齿10和低密封齿6，交替固设于轴封弧形块3内侧端面上，高密封齿10对应转轴4上的凹槽11，低密封齿6对应转轴4上的凸台5；高密封齿10和低密封齿6与转轴4之间留有径向间隙；刷式密封圈、轴封圈、高压缸轴封套1由里而外依次套装在高压缸的转轴4上。

轴封弧形块3和刷式密封体7的数量均为6-10块，轴封弧形块3与刷式密封体7一一对用设置；所有轴封弧形块3的弧长相同，即轴封圈等分成多块轴封弧形块3，所有刷式密封体7的弧长也相同，即环形刷式密封圈等分成多块刷式密封体7，这样便于加工，备件也可以互用，减少备件库存，节约投资。

相邻轴封弧形块3之间的间隙为0.30mm-0.70mm；轴封弧形块3与轴封圈环形腔室15的脖颈间隙为0.30mm-0.70mm。相邻刷式密封体7之间的间隙为0.10mm-0.30mm；刷式密封体7与转轴4之间的径向间隙为0mm-0.20mm。一个高密封齿10对应一个凹槽11，两个低密封齿6对应一个凸台5，该结构可以起到更好的节流作用。一个高密封齿10对应一个凹槽11可使汽流由水平方向改变为向上的垂直方向，两个低密封齿6对应一个凸台5可使汽流方向再改变为水平方向，进而借助汽流压力形成一道阻隔汽墙，达到节流、阻流、扰流的作用，形成有效的汽密封。刷式密封体7的刷毛9与转轴4上的一个凸台5相对应。

在每块轴封弧形块3的内侧端位于刷式密封圈环形腔室13的两侧，沿转轴4的径向分别开设有一条贯通的呈迷宫式的疏水通道14，以避免高压轴封受湿蒸汽冲蚀，使吸附在高密封齿10和低密封齿6的水珠沿疏水通道14流出，防止水蚀轴封，提高轴封寿命，保证动平衡，有利于汽轮机组的安全运行。

高密封齿10、低密封齿6以及刷式密封体7到转轴4的径向间隙在转轴4处于静态时进行调整。在静态条件下，转轴4由于重力作用呈凹型，而在汽轮机正常运行时，转子较静态时是上浮的，因此调整各段轴封时，要保证高密封齿10和低密封齿6到转轴4上方的径向间隙大于其到转轴4下方的径向间隙；同时由于汽轮机在正常运行时，转子是顺时针转动，汽流对转轴4有由左向右的作用力，因此静态条件下要保证高密封齿10和低密封齿6到转轴4右方的径向间隙大于其到转轴4左方的径向间隙。

位于转轴4上方的高密封齿10与转轴4之间的径向间隙为0.40mm-0.70mm，位于转轴4下方的高密封齿10与转轴4之间的径向间隙为0.30mm-0.60mm，位于转轴4左方的高密封齿10与转轴4之间的径向间隙为0.15mm-0.40mm，位于转轴4右方的高密封齿10与转轴4之间的径向间隙为0.20mm-0.50mm。位于转轴4上方的低密封齿6与转轴4之间的径向间隙为0.30mm-0.60mm，位于转轴4下方的低密封齿6与转轴4之间的径向间隙为0.25mm-0.55mm，位于转轴4左方的低密封齿6与转轴4之间的径向间隙为0.25mm-0.55mm，位于转轴4右方的低密封齿6与转轴4之间的径向间隙为0.30mm-0.60mm。

刷式密封圈和轴封圈按圆周方向等分成若干份，每一等份均能径向后退3毫米，灵敏度高，能紧随转轴4的位移做径向退让，因此能确保转子有径向摆动时一直保持转轴4稳定运行；圆形弹簧2不仅起到使轴封圈退让的作用，同时还将多块轴封弧形块3紧固在一起；轴封圈与转轴4之间采用的刷式密封圈结构有效减小了汽轮机转轴4与轴封装置之间的径向间隙，其刷毛9部分由一种高密度的耐高温、抗腐蚀、柔韧性好、硬度低于转轴硬度的合金细金属丝作为刷毛，不会对转轴4造成磨损；刷毛材料具有耐磨、耐油、耐老化、耐化学腐蚀等特性，可以长期稳定发挥作用；刷毛9通过整体浇筑技术，与金属块12浇筑成一个整体，可避免运行中出现掉丝的现象；刷毛沿转子旋转方向有一定的倾角，可吸引转子的径向偏移，形成闭合状态。刷式密封使蒸汽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，这些缝隙所形成的曲折路径增加了流体在其中流动的不均匀性，使流体产生自密封效应，从而减少泄漏。基于上述原因，可将刷式轴封的径向间隙调整至现有轴封齿无法达到的0.05-0.10毫米，以有效防止高品质蒸汽的外漏，提高汽轮机高压缸的内效率，提高汽轮机组的运行经济性和安全性。

该装置具有限位功能，通过在高压缸轴封套1和轴封弧形块3之间设置圆形弹簧2、轴封弧形块3和刷式密封体7之间设置弹簧片8，能有效地限制密封圈的给进量，使密封圈与转轴4之间减少磨损，并保证齿状密封体与汽轮机转轴4之间永远保持在安全运行间隙。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是包括高压缸轴封套、圆形弹簧、轴封弧形块、转轴、凸台、低密封齿、刷式密封体、弹簧片、高密封齿、凹槽、刷式密封体环形腔室和轴封圈环形腔室；高压缸轴封套由上下两部分组成，高压缸轴封套内侧面沿圆周方向上开设有一圈轴封圈环形腔室；轴封弧形块剖面呈工字型，多块轴封弧形块组成一圈完整的轴封圈，轴封弧形块的外侧端均套装在轴封圈环形腔室中，相邻轴封弧形块之间留有间隙；在轴封弧形块的外缘上沿圆周方向开设有一条半圆槽道，用于紧固轴封圈的圆形弹簧下半部分紧固在半圆槽道里，上半部分暴露在轴封圈与轴封圈环形腔室之间，圆形弹簧最上部与轴封圈环形腔室顶部留有自然间隙；在轴封弧形块的内侧面中央处开设有一条刷式密封体环形腔室；多块刷式密封体组成一圈完整的刷式密封圈，刷式密封圈外侧端套装在刷式密封体环形腔室中；在刷式密封体上方设置有弹簧片，弹簧片卡在刷式密封体与刷式密封体环形腔室内壁之间；刷式密封体包括金属块和刷毛，刷毛采用硬度低于转轴的细金属丝，刷毛固定在金属块上；在每块轴封弧形块内侧端位于刷式密封体环形腔室的两侧，沿转轴的径向分别开设有一条贯通的呈迷宫式的疏水通道；位于刷式密封圈两侧的高密封齿和低密封齿交替固设于轴封弧形块内侧端面上，高密封齿对应转轴上的凹槽，低密封齿对应转轴上的凸台；刷式密封圈、轴封圈、高压缸轴封套由里而外依次套装在高压缸的转轴上。

2.如权利要求1所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是相邻刷式密封体之间留有间隙，刷式密封体与轴封弧形块一一对应设置；弹簧片与刷式密封体一一对应。

3.如权利要求1或2所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是高密封齿和低密封齿与转轴之间留有径向间隙。

4.如权利要求1或2所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是刷式密封体的内侧端面与高压缸的转轴之间留有一定径向间隙。

5.如权利要求1或2所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是轴封弧形块和刷式密封体的数量为6-10块；所有轴封弧形块的弧长相同，所有刷式密封体的金属块的弧长相同。

6.如权利要求1或2所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是一个高密封齿对应一个凹槽，两个低密封齿对应一个凸台；刷式密封体的刷毛与一个凸台相对应，高密封齿和低密封齿呈枞树型或梳齿型。

7.如权利要求1或2所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是相邻轴封弧形块之间的间隙为0.30mm-0.70mm；轴封弧形块与轴封圈环形腔室的脖颈间隙为0.30mm-0.70mm；相邻刷式密封体之间的间隙为0.10mm-0.30mm；刷式密封体与转轴之间的径向间隙为0mm-0.20mm。

8.如权利要求1或2所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是在转轴静态条件下高密封齿和低密封齿到转轴上方的径向间隙要比下方的大；高密封齿和低密封齿到转轴右方的径向间隙应大于其到转轴左方的径向间隙。

9.如权利要求1或2所述的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是位于转轴上方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.40mm-0.70mm，位于转轴下方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.30mm-0.60mm，位于转轴左方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.15mm-0.40mm，位于转轴右方的高密封齿与转轴之间的径向间隙为0.20mm-0.50mm。