CN105927291A - 节流膨胀式密集齿汽封 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽封技术领域，具体涉及一种节流膨胀式密集齿汽封。所述节流膨胀式密集齿汽封，由数段汽封环首尾相接组成，所述汽封环包括环体，所述环体与转子相对的周面上设置有至少两个高齿密封条，相邻的两个所述高齿密封条之间密集设置有低齿密封条。本发明由于低齿密封条比较密集，气流通过小腔室多次节流膨胀降压，形成多级“有效齿”，提高了汽封的密封性能，而且能适应转子在运行过程中出现的轴向位移，保证密封效果，利于机组在较小的密封间隙下安全运行，特别适合大型转子机械设备特别是汽轮机的密封。

Description

节流膨胀式密集齿汽封

技术领域

本发明涉及汽封技术领域，具体涉及一种节流膨胀式密集齿汽封，特别适合汽轮发电机组的汽轮机等大型转子机械设备的动密封使用。

背景技术

基于火力发电企业属“技术密集型”产业的特点，针对企业当前发展中的突出矛盾，以理论为依据，阐述汽轮机组存在的问题，提高整体性能的方向，实施综合改造的技术思想、路线、方法、措施与方案。火力发电企业发展中一直存在“高投入、高消耗、高排放、难循环、低效率”的问题。如何改造进而提高经济性能是摆在企业决策者面前的一个现实问题。

研究提出汽轮机通流部“汽封有效齿”的概念，汽封是指不同形状的汽封齿与对应被密封处结构二者的组合，主要矛盾的主要方面是转动部分被密封处的结构。为减少工质泄漏量，汽轮机设计者是根据汽轮机的结构与特点，首先确定转子被密封处表面结构，再配套相应的汽封齿与安装结构，若不能对汽轮机转子被密封处的结构进行改造，仅对汽封齿的结构形式进行更换，其效果与采用原汽封相比，提高经济型是非常有限的。另外，当汽轮机的结构特点和转动部分被密封表面的结构一旦确定，影响密封效果的因素大小依次分别为：“汽封”进出口压差、被密封处的汽封有效长度、转动部分被密封处的结构、有效齿的数量、汽封块设计、安装工艺、汽封齿的结构形式和安装间隙等。

现役汽轮机影响因素最大的是有效齿的数量和汽封块结构设计、安装工艺。汽封块改造或汽封齿形式更换，可通俗比喻为一条河，为什么有些河段河面水流很平静，而有些河段漩涡较多水流较大。汽封改造或汽封齿形式更换，实质就是千方百计的在河流通道里，如何深挖坑，制作更多的漩涡，多扔石头，制作更大的波浪而已。另外，由于影响汽轮机效率、煤耗和汽耗等经济因素很多,其中汽轮机通流动、静叶汽封和轴封的泄漏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,通过级间汽封蒸汽的密度升高，质量流量增大。漏汽不仅旁路且有可能作功于动(静)叶,而且造成下一级主流道忧动，双重负面效果严重影响级效率。以国产引进型上汽300MW机组为例，在中间过桥汽封的泄漏量设计值为20.8吨/小时；其它300MW以下的机组，由于受到以前的技术和生产工艺的影响，其泄漏量比例就更大了。由此可见，汽轮机的泄漏量是非常大的，改进潜力也是很大的。

现代汽轮机目前最常用的汽封圈仍为梳齿式结构，梳齿式结构的汽封圈的工作原理是迫使流体通过曲折的途径递减其压力以减小泄漏，在装配时，汽封环通过放置在汽封弧块背部的弹簧片压紧到设计位置，当汽封齿与转子碰磨时，汽封环有一定的退让，不至严重损伤轴和汽封环，但不能防止摩擦。近几年来,随着技术的发展从国外引进了多种新型汽封，较为典型的如:接触式汽封、侧齿汽封、蜂窝汽封等，但仍存在密封性能不好，泄漏量大，轴易振动，易损伤等不足。

发明内容

为了克服上述现有汽封圈的不足之处，本发明的目的在于提供一种密封性能好、能适应转子轴向位移的节流膨胀式密集齿汽封，在保证安全的前提下尽量减小密封间隙，增加汽封的阻尼作用，利于机组更加稳定经济地运行，适合大型转子机械设备特别是汽轮机的密封。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

节流膨胀式密集齿汽封，由数段(一般由4段或4段以上)汽封环首尾相接组成，所述汽封环包括环体，所述环体与转子相对的周面上设置有至少两个高齿密封条，相邻的两个所述高齿密封条之间密集设置有低齿密封条。

作为优选，相邻的两个所述高齿密封条之间密集设置的低齿密封条均匀间隔设置。

作为优选，相邻的两个所述低齿密封条之间沿轴向的间隙不超过3.5mm。

作为进一步优选，相邻的两个所述低齿密封条之间沿轴向的间隙为2.0～3.5mm。

与现有技术相比，本节流膨胀式密集齿汽封具有至少以下有益效果：

首先，由于低齿密封条比较密集，使得气流通过小腔室多次节流膨胀降压，形成多级“有效齿”，当汽封圈与转子相碰磨时，有效齿较多从而对转子的磨损较少，对汽封本体也起到有效保护作用，这样保证了机组在小间隙下的安全运行；

其次，由于低齿密封条密集较多，使均匀的来流进入密集齿中就变得不均匀了，并且从密集齿区域向两边区域偏流，这些偏流在汽封体内逐渐形成同向流和射流，并产生随机的二次流和旋涡流，而当一射流遇到前面的较多有效齿，就会改变运动方向而变成与主流方向垂直的横向流动，即横向流，正由于产生的横向流可使流体产生了自密封效应，它能使横向流过有效齿的总压降增大从而进一步减少泄漏。

再者，由于低齿密封条密集较多，有效避免了由于汽轮机转子在运行过程中会出现轴向窜动而导致部分低齿偏离转子凸台造成的密封效果差的问题，提高了机组的经济效益。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例一中汽封环的截面结构示意图；

图2是本发明实施例二中汽封环的截面结构示意图；

图3是本发明实施例三中汽封环的截面结构示意图。

图中：1-环体；2-高齿密封条；3-低齿密封条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例1

如图1所示，节流膨胀式密集齿汽封，由数段(一般为4段或更多段)汽封环首尾相接组成，汽封环的弧段结构与传统汽封弧段基本相同，所述汽封环包括环体1，所述环体1与转子相对的周面上设置有至少两个高齿密封条2，本实施例中以两个为例进行介绍，相邻的两个所述高齿密封条2之间密集设置有多个低齿密封条3，形成密集齿组，每个密集齿组的低齿密封条3的数量可以根据环体的宽带及转子被密封处的结构适当设置，一般每个密集齿组的低齿密封条为至少5个以上。

为机械加工方便，相邻的两个所述高齿密封条2之间密集设置的低齿密封条3最好均匀间隔设置。在保证安全的前提下尽量减小密封间隙，增加汽封的阻尼作用，相邻的两个所述低齿密封条之间沿轴向的间隙最好不超过3.5mm，在加工条件允许情况下，相邻的两个所述低齿密封条之间沿轴向的间隙可以设置为2.0mm或更小间隙。

由于低齿密封条3比较密集，使得气流通过小腔室多次节流膨胀降压，形成多级“有效齿”，当汽封圈与转子相碰磨时，有效齿较多从而对转子的磨损较少，对汽封本体也起到有效保护作用，这样保证了机组在小间隙下的安全运行；同时由于低齿密封条密集较多，使均匀的来流进入密集齿中就变得不均匀了，并且从密集齿区域向两边区域偏流，这些偏流在汽封体内逐渐形成同向流和射流，并产生随机的二次流和旋涡流，而当一射流遇到前面的较多有效齿，就会改变运动方向而变成与主流方向垂直的横向流动，即横向流，正由于产生的横向流可使流体产生了自密封效应，它能使横向流过有效齿的总压降增大从而进一步减少泄漏。另外，由于低齿密封条密集较多，有效避免了由于汽轮机转子在运行过程中会出现轴向窜动而导致部分低齿偏离转子凸台造成的密封效果差的问题。

实施例2

参考图2，本实施例与实施例1的结构原理基本相同，其唯一区别在于：所述环体1与转子相对的周面上设置有三个高齿密封条2，相邻的两个所述高齿密封条2之间密集设置有多个低齿密封条3，相邻的两个所述低齿密封条3之间沿轴向的间隙为2.5mm左右。

实施例3

参考图3，本实施例与实施例1的结构原理基本相同，其唯一区别在于：所述环体1与转子相对的周面上设置有四个高齿密封条2，相邻的两个所述高齿密封条2之间密集设置有多个低齿密封条3，相邻的两个所述低齿密封条3之间沿轴向的间隙为2.0mm左右。

实验证明,本密集齿汽封的漏汽量仅为原梳齿式汽封的20％～30％，具有密封性能好和结构简单合理等优点，可适合大型转子机械设备作动密封使用，特别适合对现有汽轮机的动密封进行更换升级使用。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.节流膨胀式密集齿汽封，由数段汽封环首尾相接组成，所述汽封环包括环体(1)，其特征在于：所述环体(1)与转子相对的周面上设置有至少两个高齿密封条(2)，相邻的两个所述高齿密封条(2)之间密集设置有低齿密封条(3)。

2.如权利要求1所述的节流膨胀式密集齿汽封，其特征在于：相邻的两个所述高齿密封条(2)之间密集设置的低齿密封条(3)均匀间隔设置。

3.如权利要求2所述的节流膨胀式密集齿汽封，其特征在于：相邻的两个所述低齿密封条(2)之间沿轴向的间隙不超过3.5mm。

4.如权利要求3所述的节流膨胀式密集齿汽封，其特征在于：相邻的两个所述低齿密封条(2)之间沿轴向的间隙为2.0～3.5mm。