CN205370654U - 具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置 - Google Patents

Abstract

一种具有限位功能的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；本实用新型包括高压缸轴封套、圆形弹簧、轴封弧形块、转轴、石墨密封块、低密封齿、凸台、弹簧片、石墨密封圈环形腔室、凹槽、高密封齿和轴封圈环形腔室；高压缸轴封套内侧面上沿圆周方向开设有轴封圈环形腔室；轴封弧形块剖面呈工字型，多块轴封弧形块组成轴封圈；轴封弧形块外侧端套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上沿圆周方向开设有石墨密封圈环形腔室；石墨密封圈外侧端套装在石墨密封圈环形腔室中。

Description

具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置

技术领域

本实用新型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主要采用迷宫式轴封。迷宫式轴封包括枞树型和梳齿型等，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。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。

实用新型内容

本实用新型目的是克服上述已有技术的不足，提出一种可解决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、轴封不严密问题的具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种具有限位功能的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、石墨密封块、低密封齿、凸台、弹簧片、石墨密封圈环形腔室、凹槽、高密封齿和轴封圈环形腔室。高压缸轴封套由上下两部分组成，高压缸轴封套内侧面上沿圆周方向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多条半圆槽道，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上沿圆周方向开设有三条石墨密封圈环形腔室，这样轴封圈内侧面上就有三圈石墨密封圈环形腔室；多块石墨密封块组成一圈完整的石墨密封圈，共有三圈；三圈石墨密封块的外侧端均套装在三圈石墨密封圈环形腔室中，石墨密封块的内侧端面与高压缸的转轴之间留有一定径向间隙；位于同一圈石墨密封圈环形腔室内的相邻石墨密封块之间留有间隙；弹簧片与石墨密封块一一对应设置，弹簧片卡在石墨密封块与石墨密封圈环形腔室内壁之间；在每块轴封弧形块的内侧端位于中间和外侧的石墨密封圈环形腔室的两侧沿转轴的径向分别开设有两条贯通的呈迷宫式的疏水通道；高密封齿和低密封齿分别位于石墨密封圈两侧并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；石墨密封圈、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。

作为本实用新型的进一步改进，轴封弧形块的数量为6-10块。每块轴封弧形块的弧长相同，每块石墨密封块的弧长相同。

作为本实用新型的进一步改进，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多条半圆槽道，圆形弹簧沿半圆槽道将轴封弧形块紧固在一起，形成轴封圈。

作为本实用新型的进一步改进，一个高密封齿对应一个凹槽，两个低密封齿对应一个凸台，石墨密封块的内侧端面与一个凸台相对应；高密封齿和低密封齿的形状均呈枞树型或呈梳齿型。

作为本实用新型的进一步改进，在每块轴封弧形块的内侧端位于中间和外侧的石墨密封圈环形腔室的两侧沿转轴的径向分别开设有两条贯通的呈迷宫式的疏水通道。

作为本实用新型的进一步改进，每一圈轴封圈中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；每一圈石墨密封圈中相邻石墨密封块之间的间隙为0.10mm-0.30mm；石墨密封块与转轴之间的径向间隙为0mm-0.20mm；石墨密封块与石墨密封圈环形腔室的脖颈间隙为0.30mm-0.60mm。

作为本实用新型的进一步改进，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大于其到转轴下方的径向间隙；高密封齿和低密封齿到转轴右方的径向间隙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。

作为本实用新型的进一步改进，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。

作为本实用新型的进一步改进，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。

本实用新型的轴封圈和每一圈石墨密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；轴封圈与转轴之间采用石墨密封圈的结构，有效减小了汽轮机转轴与轴封装置之间的间隙，每一圈石墨密封圈可将径向间隙调整至现有轴封齿无法达到的0.05-0.10毫米，因此，可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。

本实用新型具有限位功能，通过在高压缸轴封套和轴封弧形块之间设置圆形弹簧、轴封弧形块和石墨密封块之间设置弹簧片，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。高密封齿、低密封齿以及石墨密封块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呈一条直线，因此静态条件下高密封齿和低密封齿到转轴上面的径向间隙要比下面的大；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要比左方的大。

采用每块轴封弧形块沿转轴轴向由里而外依次固设多段高密封齿、低密封齿以及石墨密封块。一个高密封齿对应一个凹槽，两个低密封齿对应一个凸台，一个石墨密封块对应一个凸台，该结构可以起到更好的节流作用。一个高密封齿对应一个凹槽可使汽流按U型结构经过高密封齿，两个低密封齿对应一个凸台可使汽流方向按倒U型结构经过低密封齿，再通过石墨密封块与一个凸台之间狭小的间隙，汽流的压力和流速将沿转轴轴向由里向外逐渐减弱，这种交替布置的结构对汽流形成多道阻隔汽墙，起到节流和扰流作用，避免高能量蒸汽的外漏，达到更好的汽密封效果。高压缸轴封装置采用每块轴封弧形块沿转轴轴向由里而外依次固设多段高密封齿、低密封齿以及石墨密封块，但不会因为每块轴封弧形块相对于现有技术加长的情况下，出现不平衡或挠度变形。本高压缸轴封装置可达到以一代多、结构布置简单的效果，同时可以节约投资和后期维护费用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型静态结构示意图；

图2是图1中沿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、石墨密封块，6、低密封齿，7、凸台，8、弹簧片，9、石墨密封圈环形腔室，10、疏水通道，11、凹槽，12、高密封齿，13、轴封圈环形腔室，14、半圆槽道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和2所示，为实施例中具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置的结构示意图。

说明性实施例中的具有限位功能的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内侧面上沿圆周方向开设有一圈轴封圈环形腔室13；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13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三条半圆槽道14；用于紧固轴封圈的圆形弹簧2一部分紧固在半圆槽道14里，另一部分暴露在轴封圈与轴封圈环形腔室13之间，其最上部与轴封圈环形腔室13顶部留有自然间隙；在套装在轴封圈环形腔室13中的所有轴封弧形块3的内侧面上沿圆周方向开设有三条石墨密封圈环形腔室9，这样轴封圈内侧面上就有三圈石墨密封圈环形腔室9；多块石墨密封块5组成一圈完整的石墨密封圈，共组成三圈，分别将这些石墨密封块5的外侧端均套装在三圈石墨密封圈环形腔室9中，石墨密封块5的内侧端面与高压缸的转轴4之间留有一定径向间隙；位于同一圈石墨密封圈环形腔室9内的相邻石墨密封块5之间留有间隙；弹簧片8与石墨密封块5一一对应设置，弹簧片8卡在石墨密封块5与石墨密封圈环形腔室9内壁之间；在每块轴封弧形块3的内侧端位于中间和外侧的石墨密封圈环形腔室9的两侧沿转轴4的径向分别开设有两条贯通的呈迷宫式的疏水通道10；高密封齿12和低密封齿6分别位于石墨密封圈两侧，交替固设于轴封弧形块3内侧端面上，高密封齿12对应转轴4上的凹槽11，低密封齿6对应转轴4上的凸台7；高密封齿12和低密封齿6与转轴4之间留有径向间隙；石墨密封圈、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的数量为6-10块，选择整数块。为了便于加工，检修时备件可以互用，减少备件库存，节约投资，多块轴封弧形块3的弧长相同，即环形轴封圈等分成多块轴封弧形块3；多块石墨密封块5的弧长相同，即环形石墨密封圈等分成多块石墨密封块5。

每一圈轴封圈中相邻轴封弧形块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13的脖颈间隙为0.30mm-0.70mm。

每一圈石墨密封圈中相邻石墨密封块5之间的间隙为0.10mm-0.30mm；石墨密封块5与转轴4之间的径向间隙为0mm-0.20mm；石墨密封块5与石墨密封圈环形腔室9脖颈间隙为0.30mm-0.60mm。

一个高密封齿12对应一个凹槽11，两个低密封齿6对应一个凸台7，该结构可以起到更好的节流作用。一个高密封齿12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7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，起到节流、阻流、扰流的作用，形成有效的汽密封。石墨密封块5的内侧端面与转轴4上的一个凸台7相对应。

在每块轴封弧形块3的内侧端位于中间和外侧的石墨密封圈环形腔室9的两侧沿转轴4的径向分别开设有两条贯通的呈迷宫式的疏水通道10，可使吸附在高密封齿12和低密封齿6的水珠沿疏水通道10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12和低密封齿6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由于重力作用成凹型，汽轮机在正常运行时，转轴4将随着转速的增大，转轴呈一条直线，转轴4较静态时是上浮的，因此在静态条件下调整各段轴封时，要保证高密封齿12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；汽轮机在正常运行时，转子是顺时针转动，由于汽流对转轴4有由左向右的作用力，因此要保证高密封齿12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12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12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12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12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。

每块轴封弧形块3沿转轴4轴向由里而外依次固设多段高密封齿12、低密封齿6以及石墨密封块5，一个高密封齿12对应一个凹槽11，两个低密封齿6对应一个凸台7，一个石墨密封块5对应一个凸台7，该结构可以起到更好的节流作用。一个高密封齿12对应一个凹槽11可使汽流按U型结构经过高密封齿12。两个低密封齿6对应一个凸台7可使汽流方向按倒U型结构经过低密封齿6，再通过石墨密封块5与一个凸台7之间狭小的径向间隙，汽流的压力和流速将沿转轴4轴向由里而外逐渐减弱，这种交替布置的结构对汽流形成多道阻隔汽墙，起到节流和扰流作用，形成有效的汽密封，避免高能量蒸汽的外漏。

石墨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仍能一直保持转轴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之间采用的石墨密封圈结构有效减小了转轴4与轴封装置之间的径向间隙。石墨密封块5是一种柔性石墨复合材料，具有耐磨、耐油、耐高温、耐老化、耐化学腐蚀等特性，具有自润滑功能，从而可将石墨密封圈径向间隙调整至现有轴封齿无法达到的0.05-0.10毫米，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和石墨密封块5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。

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

Claims (9)

1.一种具有限位功能的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、石墨密封块、低密封齿、凸台、弹簧片、石墨密封圈环形腔室、凹槽、高密封齿和轴封圈环形腔室；高压缸轴封套由上下两部分组成，高压缸轴封套内侧面上沿圆周方向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多条半圆槽道；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上沿圆周方向开设有石墨密封圈环形腔室；多块石墨密封块组成一圈完整的石墨密封圈，石墨密封圈的外侧端套装在石墨密封圈环形腔室中，石墨密封块的内侧端面与高压缸的转轴之间留有一定径向间隙；在每块轴封弧形块内侧端位于中间和外侧的石墨密封圈环形腔室的两侧沿转轴的径向分别开设有两条贯通的呈迷宫式的疏水通道；高密封齿和低密封齿分别位于石墨密封圈两侧并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；石墨密封圈、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所述的具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是在轴封弧形块的内侧面上沿圆周方向开设有三条石墨密封圈环形腔室从而在轴封圈内侧面上形成三圈石墨密封圈环形腔室；多块石墨密封块组成一圈完整的石墨密封圈，共有三圈；三圈石墨密封圈的外侧端均套装在三圈石墨密封圈环形腔室中。

3.如权利要求1或2所述的具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是弹簧片与石墨密封块一一对应设置，弹簧片卡在石墨密封块与石墨密封圈环形腔室内壁之间。

4.如权利要求1或2所述的具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是位于同一圈石墨密封圈环形腔室内的相邻石墨密封块之间留有间隙。

5.如权利要求1或2所述的具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是轴封弧形块的数量为6-10块。

6.如权利要求1或2所述的具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是轴封弧形块的外缘上沿圆周方向开设有多条半圆槽道，圆形弹簧沿半圆槽道将轴封弧形块紧固在一起形成轴封圈。

7.如权利要求1或2所述的具有限位功能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大于其到转轴下方的径向间隙；高密封齿和低密封齿到转轴右方的径向间隙大于其到转轴左方的径向间隙。

8.如权利要求1或2所述的具有限位功能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，石墨密封块的内侧端面与一个凸台相对应；高密封齿和低密封齿的形状均呈枞树型或呈梳齿型。

9.如权利要求1或2所述的具有限位功能的电站汽轮机高压缸轴封装置，其特征是每一圈轴封圈中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；每一圈石墨密封圈中相邻石墨密封块之间的间隙为0.10mm-0.30mm；石墨密封块与转轴之间的径向间隙为0mm-0.20mm；石墨密封块与石墨密封圈环形腔室的脖颈间隙为0.30mm-0.60mm。