CN106016341A - 一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，包括转子和密封板，还包括：设于所述转子和密封板之间的转子径向密封机构；依靠温度产生驱动力，能随着温度场的变化而维持所述转子径向密封机构的绝对位置保持不变，以补偿空气预热器的径向漏风间隙的线性胀差型驱动装置。转子热态出现下垂变形时，线性胀差型驱动装置因线性胀差而出现相对位移，进而改变密封片安装架和转子间的距离，维持转子径向密封片不随转子变形而下降，使转子径向密封片的绝对位置保持不变。本装置结构简单，能大幅度降低漏风率，无需人工干预，响应快，成本低，调节方便，且维护费用低，使用寿命长。

Description

一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统
技术领域
本发明涉及回转式空气预热器技术领域，尤其涉及一种回转式空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统。
背景技术
空气预热器，简称空预器，是大型火力发电锅炉系统的必备设备，通过吸收烟气热量加热进入炉膛的空气，达到节能环保的目的，通过提高空预器的换热效率可以有效提升锅炉的发电效率，而提高空预器效率的重要工作之一就是降低漏风率。可靠的计算表明，空预器漏风率每增加1％，将导致供电煤耗增加0.06-0.08g/kwh，空预器的漏风不但导致了电厂供电煤耗的增加，也加大了厂用电的消耗。在浪费大量的能源的同时，也导致空预器内部出现磨损、设备寿命降低等弊病。
回转式换热器的漏风是这类设备的固有问题。漏风通常由携带漏风和直接漏风组成。携带漏风为转子内部传热元件间空腔(占转子容积80％-85％)中的空气随转子转动而带入烟气的漏风，通常携带漏风率在1.5％-2％左右，目前除适当降低转速减少意外尚无好的经济手段。直接漏风为空气在空气-烟气压力差的驱动下，通过转子密封片和壳体之间的间隙而产生的漏风。其中，直接漏风一般为空预器泄漏的主要部分。
在控制预热器直接漏风时，面临的最棘手的问题是如何适应转子上下温度差导致的转子变形问题。预热器转子受热后呈蘑菇形变形，轴向和冷端径向密封可以通过利用转子变形做预留设置，热态转子发生变形后，使预热器轴向和冷端密封间隙得到有效消除。而热端径向密封间隙难以简单消除，目前业内通常采用配置自动漏风控制系统或弹簧柔性密封来控制热端密封间隙。自动漏风控制系统一定程度上改善了空预器的漏风情况，但也带来了系统热态卡涩、传感器损坏频繁、提升杆漏灰、电控装置失灵等等运行维护问题，导致设备的总体投运比率不高。而弹簧柔性密封结构复杂，寿命短，成套更换费用高昂，经济性差，通过减少漏风所带来的经济收益难以弥补设备的投入。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、能大幅度降低漏风率、成本较低且使用寿命长的空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，包括转子和密封板，其特征在于，还包括：
设于所述转子和密封板之间的转子径向密封机构；
依靠温度产生驱动力，能随着温度场的变化而维持所述转子径向密封机构的绝对位置保持不变，以补偿空气预热器的径向漏风间隙的线性胀差型驱动装置。
优选地，所述线性胀差型驱动装置由膨胀系数与所述转子不同的材料制成。
优选地，在不同温度段，所述线性胀差型驱动装置的膨胀量与转子的膨胀量不同。
优选地，所述线性胀差型驱动装置包括由膨胀系数与所述转子不同的材料制成的驱动管，驱动管外部套有与所述转子材质相同的套管。
优选地，所述套管与转子固定，所述驱动管内侧与所述转子固定，所述驱动管外侧自由膨胀与密封片安装架外端相连。
优选地，所述转子径向密封机构包括转子径向密封片，转子径向密封片设于密封片安装架上，密封片安装架内端铰接在所述转子上；所述转子径向密封片可以设置两层或多层，包括相对厚硬的主密封片和相对薄软的次密封片，所述次密封片与所述密封板的预留间隙比所述主密封片与所述密封板的预留间隙小。
优选地，所述主密封片下端插入设于所述转子径向隔板上的钢板槽内。
优选地，还包括用于将所述线性胀差型驱动装置产生的位移转变为所述转子径向密封片的上下位移的传动机构。
优选地，所述传动机构包括至少一个换向板，所述驱动管外侧自由膨胀且与换向板滑动铰接，所述密封片安装架外端通过滑动支点与换向板相连。
优选地，所述转子热态出现下垂变形时，所述线性胀差型驱动装置因线性胀差而出现相对位移，通过所述传动机构改变所述密封片安装架和转子间的距离，维持转子径向密封片不随转子变形而下降，使转子径向密封片的绝对位置保持不变。
由理论及实践得出，转子的下垂变形量和空预器热端温度存在近似线性比例关系。同时，在工作温度范围内，驱动装置的动作特性也基本保持与转子材料的膨胀系数和温度变化的比率相当(线性胀差)，这样就能保证推动或拉动的距离和热端温度成正比。即转子的下垂变形与驱动装置的推、拉距离都与温度存在线性比例关系，所以通过改变换向板的尺寸，即可确保在各种温度下密封片位置保持不变。
本发明利用一种线性胀差型驱动装置，使得热端密封片不随转子受热变形时下降，维持热端密封间隙在较小的范围内。同时，该装置也可用于预热器冷端，来减少低负荷下预热器冷端漏风。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)系统简单，不需要设置任何外部的驱动、传动部件，也无需设置电气控制系统，即可以大幅度降低漏风率，漏风控制效果接近投运的自动漏风控制系统。
(2)无需人工干预，不需要日常维护。无传统动力驱动结构，无电气操作系统，即无需人工干预操作，工作时在一定负荷以上为有运行安全间隙，不会磨损密封片，因此设备也不需要经常维护。
(3)响应快，直接利用不同材料膨胀差异特性，材料膨胀只和所处温度相关，当转子变形时，能立即做出动作响应。
(4)经济效益明显，结构成本较低，投入回收期非常短。
(5)结构简单，装拆方便。由于密封片都装在密封安装架上，且装成一条直线，不但安装简单，拆装时只需装拆密封片安装架的内外段紧固件，便可整体卸下密封片，非常简便；驱动装置也同样如此。
(6)调节方便，在机组运行温度有较大改变时，只需要更换摆动板尺寸改变放大比例，就可以重新设定补偿间隙量。
(7)寿命长。
(8)对直径较小的空预器，可以直接利用密封片安装架的刚性，能进一步简化设计结构和降低造价。
(9)维护费用低，长时间工作后，只需要更换密封片，后期维护成本低。
附图说明
图1为实施例1提供的推动型密封补偿系统冷态结构示意图；
图2为实施例1中密封片结构示意图；
图3为实施例1提供的推动型密封补偿系统热态结构示意图；
图4为实施例2提供的拉动型密封补偿系统冷态结构示意图；
图5为实施例2提供的拉动型密封补偿系统热态结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，选用一种膨胀系数大于转子的材料作为线性胀差型驱动装置的驱动工件，构成推动型的驱动装置2。为了节约空间，驱动装置2选用管型结构的驱动管，驱动管外部套一与转子材质相同的套管，以保护驱动工件不受烟气磨损。套管与转子1固定，驱动管内侧与转子1固定，驱动管外侧自由膨胀且与换向板3滑动铰接。推动型的驱动装置选用的驱动管的膨胀系数大于转子材质的膨胀系数，在转子1热态出现下垂变形时，驱动管膨胀量大于转子膨胀量，从而推动换向板3运动。
结合图2，转子径向密封片4安装在用槽钢制造的密封片安装架7上，密封片安装架7内端铰接在转子1上，密封片安装架7外端通过滑动支点与换向板3相连。
转子径向密封片4设置两层，厚一些的主密封片8下端插入装在转子径向隔板上的钢板槽10内，另设有一片薄软的次密封片9，次密封片9比主密封片8和密封板5的预留间隙要小，以避免主密封片8和密封板5出现过度摩擦。
结合图3，在转子1热态出现下垂变形时，驱动装置2因线性胀差而出现相对位移，通过换向板3改变密封片安装架7和转子1间的距离，基本维持转子径向密封片4不随转子变形而下降，最终使密封片的绝对位置保持基本不变，从而起到减小漏风间隙、减少漏风率的目的。
在较大型的空气预热器上，可以在适当位置安装两个或多个换向板3，以防密封片安装架7因自身挠度变形太大导致漏风增加。
实施例2
如图4和图5所示，本实施例与实施例1的区别在于：线性胀差型驱动装置采用拉动型的驱动装置6。
相较于推动型的驱动装置2，拉动型的驱动装置6主要区别在于其选用的驱动管的膨胀系数小于转子材质的膨胀系数，在转子1热态出现下垂变形时，驱动管膨胀量小于转子膨胀量，从而拉动换向板3运动。换向板3安装方向与实施例1相反，从而达到与实施例1同样的运行效果。

Claims (10)

1.一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，包括转子(1)和密封板(5)，其特征在于，还包括：
设于所述转子(1)和密封板(5)之间的转子径向密封机构；
依靠温度产生驱动力，能随着温度场的变化而维持所述转子径向密封机构的绝对位置保持不变，以补偿空气预热器的径向漏风间隙的线性胀差型驱动装置。
2.如权利要求1所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：所述线性胀差型驱动装置由膨胀系数与所述转子(1)不同的材料制成。
3.如权利要求1所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：在不同温度段，所述线性胀差型驱动装置的膨胀量与转子(1)的膨胀量不同。
4.如权利要求1或2所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：所述线性胀差型驱动装置包括由膨胀系数与所述转子(1)不同的材料制成的驱动管，驱动管外部套有与所述转子(1)材质相同的套管。
5.如权利要求4所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：所述套管与转子(1)固定，所述驱动管内侧与所述转子(1)固定，所述驱动管外侧自由膨胀与密封片安装架(7)外端相连。
6.如权利要求1所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：所述转子径向密封机构包括转子径向密封片(4)，转子径向密封片(4)设于密封片安装架(7)上，密封片安装架(7)内端铰接在所述转子(1)上，所述转子径向密封片(4)可以设置两层或多层，包括相对厚硬的主密封片(8)和相对薄软的次密封片(9)，所述次密封片(9)与所述密封板(5)的预留间隙比所述主密封片(8)与所述密封板(5)的预留间隙小。
7.如权利要求6所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：所述主密封片(8)下端插入设于所述转子(1)径向隔板上的钢板槽(10)内。
8.如权利要求5所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：还包括用于将所述线性胀差型驱动装置产生的位移转变为所述转子径向密封片(4)的上下位移的传动机构。
9.如权利要求8所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：所述传动机构包括至少一个换向板(3)，所述驱动管外侧自由膨胀且与换向板(3)滑动铰接，所述密封片安装架(7)外端通过滑动支点与换向板(3)相连。
10.如权利要求8所述的一种空气预热器转子变形自补偿型径向密封系统，其特征在于：所述转子(1)热态出现下垂变形时，所述线性胀差型驱动装置因线性胀差而出现相对位移，通过所述传动机构改变所述密封片安装架(7)和转子(1)间的距离，维持转子径向密封片(4)不随转子(1)变形而下降。
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