汽轮机密封技术的应用与发展

摘要： 在汽轮机上有个很重要的部件就是汽封，汽封主要起到密封的作用，其密封能力的好坏影响到蒸汽是否泄露，而蒸汽为汽轮机提供动力，因此其密封性能的高低会影响到汽轮机获得动能的大小。本篇文章就是对汽轮机的密封技术进行探讨。

关键词： 汽轮机；密封技术；效率

中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0081-02

0 引言

不管是国内还是国外在对汽轮机进行密封的时候有多种形式可供选择，可是如果只是采用一种汽封进行密封，机组会产生许多的问题，比如震动大需要暖机的时间长。为什么会出现这种情况，这是因为在使用汽封进行改造的时候必须对各个部位做出相应的调整，如果不进行调整就会出现问题。也可以采用不同的汽封进行全面的改造，这样的话就可以针对不同的部位使用不同的汽封从而达到组合最优，也就是使得机组效率最高并且能够安全有效的运行。

1 汽封的影响作用

目前汽轮机的制造技术已经十分的成熟，工艺已经非常的先进，可是有一项制约因素使得汽轮机的效率不能显著提高，这一制约因素就是漏汽。汽封间隙太大使得漏汽率损耗中占到很大的比例，大约占到了40%。所以汽封的性能非常的重要，不仅影响经济性而且影响可靠性。

1.1 汽轮机高压缸处汽封产生漏气的影响 在汽轮机高压缸处有一汽封，它的主要作用是阻止蒸汽外泄，如果高压缸处的汽封的空隙增加0.05mm，那么效率就会降低0.4%～0.6%。整个机组的能耗都会增加。

1.2 汽轮机低压缸处汽封产生漏气的影响 在汽轮机低压缸处有一汽封，这个汽封的主要作用是阻止真空处有空气的进入，如果真空处进入空气会使得严密性降低，如果真空降低1kPa，整个机组的热量损耗就增加0.8%，消耗煤量增加2.0g（kW·h），这会对机组的经济性产生很大的影响，机组产生力就会明显不足，整个厂子用电量增加，消耗煤量也增加。同时会增加汽轮机的反动度，使轴向的推动发生变化，进而影响机组的工作安全。所以必须采用最新最好的汽封进行密封。

2 密封技术的使用

2.1 碳精环以及拉别令汽封 碳精环汽封在密封的机理是接触，所以在使用的过程中会产生很大的机械损失。碳精环汽封很早的时候是在比较小的汽轮机上使用，虽然能达到一定的效果，可是却有局限性，如果汽轮机在工作的过程中是处在高温或者高压当中就不能用这种汽封，同时磨损还会导致间隙变大，这样会使得大量的蒸汽漏失。这种汽封磨损的速度很快，所以使用的时候对于转速有要求就是不能超过35～40m/s，温度也不能超过300℃。拉别令汽封又分为梳齿式和迷宫式，它们的结构比较简单，工作起来比较安全，而且安装非常容易，这种汽封已经得到了很广泛的应用，当前使用的汽封的间隙都在0.2～0.6 mm，如果大于0.5～0.6 mm时，要视工作情况进行及时更换。

2.2 蜂窝式汽封 这种蜂窝式汽封有一个非常显著的特点，就是如果转子发生碰撞不会损坏，也不会出现过度弯曲的情况，在这个时候仍然具有密封性。同时还可以对转子的稳定性有一定的改善作用。不管是国内还是国外对蜂窝式汽封已经做出了很多的研究，尤其是对芯格尺寸孔深可能产生的影响进行了深入的研究。芯格尺寸在影响泄露方面不具有线性特征，其中尺寸为1.6mm时具有的密封性能最好，其次是0.8mm，而最差的尺寸为3.2mm。0.5～1.6mm蜂窝汽封的密封性能要优于同尺寸的梳齿汽封，如果超过这个尺寸蜂窝汽封的密封性能要比同尺寸的梳齿汽封密封性能低。如果间隙相同，0.20～0.40mm的蜂窝汽封的性能要比梳齿汽封好。可是如果间隙小于0.06mm，情况就会发生逆转。汽轮机如果采用蜂窝汽封，可以使漏气量减少，进而提高其效率。于此同时蜂窝汽封比较软即使发生碰撞也不会损伤转子。在目前的这种蜂窝汽封已经在国内外得到了很广泛的使用。

2.3 刷式汽封 刷式汽封是近些年才在市场上出现，这种汽封可以很好的减少蒸汽的漏失。与以前的汽封相比可以减少50%甚至更多的初始漏气量。刷式汽封有很多的优点比如：可以很显著提高热效率，同时轴承的长度也可以得到减小，长度减少后会对重量产生影响，使得重量也减小，结构更加紧凑，整个机组的蒸汽漏失都会减少（要比拉别令汽封少20%），提高了机组的可靠性，使用寿命上显著增加，并且不需要太高的维护费用。现在在市场上出现的刷式汽封，其鬃毛数在每平方毫米就有100根，刷式汽封外面的壳体在尺寸上可以为轴向4～5 mm而径向为12 mm。这种汽封当下在压差为0.5 MPa的情况下都可以使用，如果压力进一步增加可能会使鬃毛颤振，从而增加漏失量。经过实验检验发现刷式汽封如果进行精心设计其性能也绝不亚于拉别令汽封。

2.4 可调式汽封 可调式汽封有着非常优良的性能，因为如果汽轮机运动以后会发生变化，而可调式汽封可以根据这种变化并依据设定值进行自动间隙调节。汽轮机如果采用这种汽封就会减少转子的碰撞，这样会提高机组的安全性，使其工作更稳定可靠。如果汽封不可调，一旦安装以后出现间隙过大的情况就会使得蒸汽漏失量大幅度的增加，这样整个机组的热效率都会降低，汽轮机动力不足，可能会出现停机的情况。同时转子间的空隙如果太小也不行，如果转子转速超过临界速度可能会出现震动，如果在汽缸、隔板和隔板套之间产生的温度差别非常的大，会使整个汽缸变成鸭蛋形，在汽缸的中分面处会出现V形口，同时水平方向上转子之间的空隙会达到最大值，而垂直方向的则会达到最小值，此时如果转子发生振动就会导致转子碰撞，进而使间隙进一步的增大，如果采用可调式汽封，汽轮机工作时，间隙较大反而有利于汽轮机预热部件，这样启动所需要的时间也会降低。而且即使转速超过临界值也不会出现碰撞的情况。汽轮机在工作的时候，使汽封间隙减小并加以保持，定会减少漏气量，进而提高整个机组的效率。

3 结语

总的来说，随着科技的发展汽轮机密封技术也得到了很快的发展，一批可用于极端环境条件的汽封出现在了市场上。它们是蜂窝式汽封，有刷式汽封以及可调式汽封，这些汽封的出现带来了巨大的影响。使用这些汽封进行密封可以提高汽轮机的工作性能，使其工作更加安全可靠。同时还增加了其工作效率和热能利用率，减少了煤的消耗。而且汽封如果能够进行自动调节，可以减少漏失量，防止转子碰撞而损坏，如果对这些汽封进行对比的话也有优劣之分，总的来看刷式和蜂窝汽封性能比较好。不过科技还在前进，我们应该加大力度研究新的汽封。还有上述的汽封要么是接触式的要么是非接触式的，都会产生蒸汽漏失，而且需要配有其他的密封设备，使得密封过程十分的复杂。所以有必要进行非接触式的全密封汽封开发，这是我们今后应该努力的方向。

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