汽輪機密封技術應用研究

楊琦

（哈爾濱汽輪機廠，黑龍江 哈爾濱 150000）

汽輪機密封技術應用研究

楊琦

（哈爾濱汽輪機廠，黑龍江 哈爾濱 150000）

汽輪機是由多個部件組成，汽封是其中的主要部件之一，它的作用是密封，而汽輪機依靠蒸汽來提供動力，由此看來，密封性直接影響汽輪機動能。本文主要探討汽輪機的密封技術。

汽輪機；密封技術；應用

目前，世界有多種密封技術，我們在對汽輪機進行密封時有多種類型的選擇。若在密封的過程中只選擇一種形式會引發機組產生系列問題，像需要更久的暖機時間、產生的震動更大等等。在利用汽封的過程中如果沒有對汽封的相應部件進行整合，就會引發機組產生系列問題。在密封時可利用多類型汽封，并且做出相應的調整，從而整合多方面性能，優化汽封效果。在此情況下不僅能提高運營的效率，也可提高機組的性能。

1 汽封漏汽的影響

盡管目前的汽輪制造工藝精湛，整體的水平也非常的先進，但還是存在著多方面的缺陷，特別是漏汽這一缺陷直接影響汽輪機的工作效率。漏汽率損耗中占到40%比率的是汽封的間隙。汽封性能影響到經濟效益。

1.1 汽輪機高壓缸處汽封漏氣

汽輪機有一個阻止蒸汽泄漏的汽封，存在于高壓缸處。高壓缸處的汽封空隙的增加會直接降低其效率，空隙的增加并且會直接加大汽輪機消耗，因此高壓缸出汽封漏汽將會產生巨大的危害。

1.2 汽輪機低壓缸處汽封漏氣

汽輪機有一個阻止空氣進入真空處的汽封，存在于低壓缸處。真空處若進入空氣，會直接降低汽輪機的嚴密性能。在真空降低1kPa的情況下，機組的熱量損耗會提高0.8%，煤量的消耗直接增加2.0 g（kW·h），這將直接影響機組的經濟效益，因為機組產生力的下降直接導致整個工廠用電量的增加，并且煤量的使用量也會加大。汽輪機的反動度發生變化，軸向的推動將改變，加大機組的安全隱患。因此，必須采用優質的汽封。

2 密封技術的使用

2.1 碳精環和拉別令汽封

碳精環汽封在使用中主要是利用接觸的機理，因此產生的機械損失非常大。碳精環汽封早期的使用中主要是小型的汽輪機，盡管能產生一定的優勢，但是整體來說，有利也有弊。比如在高溫或者高壓的情況下，會產生嚴重的磨損，還會加大間隙，蒸汽的密封會產生較大困難。這種汽封最大的缺點就是加速磨損，在轉速超過35～40m/s的情況下我們不能使用，在溫度也超過300℃的情況下也不可使用。

有一種結構簡單、安全隱患小、容易安裝的汽封，它就是拉別令汽封，因為自身的多重優勢，該汽封的使用十分寬廣。目前我們使用的汽封的間隙都是有一定要求的，應該在0.2～0.6mm之間，若超過0.5～0.6mm時，就需要根據自身的情況進行調整。

2.2 蜂窩式汽封

這種蜂窩式汽封有著很大優勢，轉子的穩定性良好，最大的特點是當機身轉子發生撞擊時，依舊密封性良好，損壞性小，不會出現過度彎曲。目前我們致力于蜂窩式汽封的研究，芯格尺寸孔深的大小有著嚴重的影響，因此國內外對此都有細致的研究。芯格尺寸對于泄漏的影響沒有線性特征，其中密封性能最好的尺寸是1.6mm，然后是0.8mm，尺寸為3.2mm效果最差，并且0.5～1.6mm蜂窩汽封的密封性比0.5～1.6mm梳齒汽封的效果要好。但如果在這個尺之外寸蜂窩汽封的密封性能要低于同尺寸的梳齒汽封密封性。如果間隙相同，0.20～0.40mm的蜂窩汽封的性能優于梳齒汽封。但在間隙小于0.06mm的情況下，結果完全相反。如果汽輪機想減少漏氣量并且增加使用率，則可以采用蜂窩汽封，它的汽封較軟無論是否發生碰撞都不會影響轉子的使用。它本身存在著很大的優勢，使用率相當高。蜂窩式密封結構圖如圖1。

圖1 蜂窩式密封結構

2.3 刷式汽封

刷式汽封是新出現在市場上的，它大幅度降低密封泄漏蒸汽，有著很大的優勢，與之前的泄漏相比，可以減少一半或更多的初始空氣泄漏。可以明顯的增加熱的利用率，同時也可以縮短軸承的長度，長度縮短將直接影響重量，重量的降低使得結構更緊密，整個機組的漏汽將大幅度下降，有的甚至減少20%，不需要太高的維護成本就可以提高裝置的可靠性，延長壽命。鬃毛數每平方毫米就有100根的刷式汽封在市場上較為多見，刷式汽封的外在殼體，尺寸是軸向4～5mm而徑向12mm。這種汽封的使用環境較為多見，例如壓差為0.5MPa時，但如果壓力超過這個數例，鬃毛會產生顫振的弊端，從而漏失量都在不斷增加。因此實踐證明刷式汽封有著很大的進步空間，在不斷精密規劃其性能會優于拉別令汽封。

2.4 可調式汽封

可調式汽封性能十分優越，汽輪機運動以后會有細微的改變，可調式汽封可以根據這種變化而產生變化，并對間隙進行自動調節。汽輪機要想減少轉子的碰擊，可采用可調式汽封，可調式汽封能減少機組失誤率，增加工作的穩定性和安全性。如果汽封可調，安裝以后才不會出現間隙過大的情況，減少蒸汽漏失量，整個機組的熱效率保持平衡。汽輪機動力不足的情況下，可能會出現停機的情況。轉子間空隙太小也不允許，轉子速度大于臨界速度，可能出現轉子振動。若汽缸之間的隔膜產生的溫差很大，可以使整個缸成橢圓形,汽缸的分裂會出現v型口，與此同時，轉子之間的水平空間將達到最大值和最小值。如果這個時候和垂直方向轉子振動會導致轉子碰撞，然后加大間隙的距離。如果調整密封汽輪機，差距更大但對汽輪機預熱組件有著促進作用，所以啟動的時間將減少。

3 結語

在科技飛速發展的過程中，汽輪機的密封技術也在不斷進步。本著高效利用的原則，市場上誕生了可在惡劣環境下運行的汽封。它們種類豐富，有蜂窩式汽封、刷式汽封以及可調式汽封，多種類型的汽封帶來了巨大的影響。它們不僅能降低運行的安全隱患，也可增加密封的效率。在減少煤的使用同時，還提升了其工作效率和熱能利用率，積極響應節能減排的號召。

另處，汽封如果想減少漏失率，降低碰撞的損壞，就需要這些汽封能夠進行自動調節。以上汽封也存在細微的差別，從整體來看刷式和蜂窩汽封性能相對較好。科學技術發展是永無止境的，每一種汽封都有進步的空間，我們需不斷創新生產新的汽封。目前的汽封一般是接觸式或者非接觸式的，都有蒸汽漏失的缺陷，而且獨立無法完成工作，需要其他的密封設備的協助，密封過程不夠簡潔。開發非接觸式的全密封汽封，是目前的方向。

[1]曾憲平，任建興.大型汽輪機汽封技術及其經濟性分析[J].上海電力學院學報，2011（2）.

[2]吉桂明.蜂窩式密封技術在汽輪機內應用[J].熱能動力工程，2010（3）.

TK263

A

1671-0711（2017）05（上）-0141-02