四种汽封比较

《四种汽封比较》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四种汽封比较（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、蜂窝式汽封、布莱登汽封、接触式汽封、侧齿式汽封四种汽封比较 目 录一、布莱登汽封状况21、布莱登汽封结构22、布莱登汽封工作原理23、布莱登汽封结构实现的目的24、布莱登汽封实际应用状况3弧段闭合不拢情况较多3弧段也有张不开的情况4正常闭合时间未必在过临界转速之后4密封齿仍为梳齿式，密封效果差4密封齿为梳齿式，容易引起汽流激振4易产生胀差大55、布莱登汽封失败案例5二、接触式汽封状况61、接触式汽封结构62、接触式汽封工作原理63、接触式汽封应用状态64、接触式汽封失败案例7三、侧齿式汽封状况71、侧齿式汽封结构72、侧齿式汽封工作原理73、侧齿式汽封结构分析84、侧齿式汽封应用状况8四、蜂窝

2、式汽封状况9（一）蜂窝式汽封结构说明9（二）蜂窝式汽封的优点101、密封效果好、显著提高汽轮机组的效率102、不会引起汽流激振，安全性高103、不会出现掉台和被拉弯的现象104、间隙可调安装方便105、寿命长、安全性强、对轴无伤害116、在湿度较大的叶片顶部，装上蜂窝汽封，有效去除叶顶水分，保护叶片少受水蚀。11一、布莱登汽封状况1、布莱登汽封结构2、布莱登汽封工作原理 汽封分六段，弧段端面钻孔装有螺旋弹簧。启机前，由于弹簧力的作用，使得各弧段张开，汽封间隙变大。机组正常运行时，当蒸汽作用于汽封后面的压力大于弹簧力、汽封弧段重力及磨擦力的矢量和时，汽封弧段闭合，间隙变小。3、布莱登汽封结构实现

3、的目的布莱登汽封要解决的问题是启停机过程式中转速达到临界转速时转子的振动振幅最大，容易碰磨汽封齿片，因此在汽封环段端部加装弹簧，启停机时弹簧将各汽封孤段撑开，使密封间隙变大，而无法碰磨；正常运行时汽封背孤的蒸汽压力大于弹簧压力，弹簧被压缩，端面合拢又恢复正常间隙值。目的愿望很好，但实现之较难，效果较差。下面是布莱登汽封各段受力矢量图： 4、布莱登汽封实际应用状况1 弧段闭合不拢情况较多从以上各弧段受力矢量图可以看到，各弧段重力大小、受蒸汽压力大小相同，但弹簧力方向、重力方向、及磨擦力对各弧段产生的向心闭合力的矢量之和各不相同，那么，各弧段向轴心移动的力量和速度各不一致，极易造成各弧段向心闭合的

4、速度不一致而产生弹簧压缩卡涩，弧段无法正常闭合。2 弧段也有张不开的情况汽轮机运行一段时间以后，汽封侧面滑道及弹簧槽发生锈蚀，那么汽封与滑道的磨擦力也会加大，弹簧槽内的锈鉵也阻碍弹簧的缩、张，弹簧力就不足以使弧段张开，当降负荷或停机转子振动加大时，齿也会被迅速磨损。密封密封得不到保证。3 正常闭合时间未必在过临界转速之后在起机过程中，汽轮机转子的转速和暖机时间、进汽压力及进汽量有关。而布莱登汽封的闭合却直接和蒸汽压力有关。在起机过程中，我们无法预测汽封弧段受蒸汽压力、重力、磨擦力的矢量和与弹簧力精确匹配，因为暖机时间与压力没有对应关系。而且弹簧对热的敏感性较大，弹性系数却又温度的变化而变化。温

5、度、暖机时间、压力在起机过程中没有准确的对应时间关么，那么汽封弧段闭合的时间也就无法精确的控制在过临界转速之后还是在过临界转速前。当闭合时间在过临界转速之前，那么布莱登汽封和常规梳齿式汽封完全一样，存在着轴振磨齿的现象，密封间隙得不到保障，汽封泄漏量增加，改造失败。如果闭合时间在过临界转速之后，那么大量的蒸汽顺轴泄漏，加剧轴的受热，胀差加大，造成动静磨擦，存在安全隐患。而且我们都知道，大机组的临界转速不止一个，能不能避开几个临界转速，值得怀疑。4 密封齿仍为梳齿式，密封效果差 布莱登汽封的密封齿结构仍是常规梳齿式汽封，以节流膨胀的方式密封，密封齿的数量并没有改变。这种密封齿与齿的密封间隙和密封

6、齿的数量有很大关系。布莱登密封齿同样是高齿对着轴上的凹槽低齿对着轴上的凸台。如果操作不当，胀差较大，同样存在着短齿掉台，长齿被拉弯的现象，封得不到保证。如果长齿与轴上凹槽处磨擦，则在轴上凹槽直径最小处，磨擦热与力集中，容易造成大轴弯曲。所以，密封间隙也不可能作的太小，以保证安全。在齿的间隙相差不大，齿的数量不变的情况下，与梳齿式密封效果相差不多。另一方面，转子异常振动的情况也有发生。即便弧段的闭合侥幸在所有临界转速之后，那么当转子异振时，轴与密封齿发生磨擦，齿被迅速磨掉，密封得不到保证。5 密封齿为梳齿式，容易引起汽流激振梳齿式汽封，齿与齿之间有一环形腔室，而转子的运转中心为椭圆形，那么环形腔

7、与轴之间的距离始终在发生变形，大量泄漏蒸汽在环形腔内环流，切向分力始终变化，易产生汽封激振。6 易产生胀差大布莱登汽封尤其不能安装在轴端部位，因为启仃机过程中本来就存在动静之间“胀差“大的问题，由于在这一阶段中，各汽封孤段被弹簧撑开，梳齿与轴径之间的密封间隙很大，大量的轴封蒸汽顺着轴径表面进入汽缸加热转子使其伸长，这就更使“胀差”增大，增加了启仃时的危险性。若要减小“胀差”只能靠延长暖机时间。所以凡轴端安装布莱登汽封的机组暖机时间都很长，不敢冒然升速并网，这本身也造成了很大的经济损失。5、布莱登汽封失败案例A、河南省电力局曾指令河南省各电厂都采用布莱登汽封，结果洛阳首阳山电厂，郑州电厂、姚孟电

8、厂等电厂，都由于振动等原因宣告失败。他们乎没有一家再使用。后来首阳山电厂进行蜂窝式密封技术改造，达到了很好的效果。B、上海吴泾热电厂06年春天在一台6MW机组上花了67万元上了布莱登汽封，没过几天就失败了，之后全部拆掉又恢复原疏齿式汽封。C、大连华能二期#3、#4机2台美国GE公司机组，新机组美国就采用了美国原配布莱登汽封，运行效果极差、轴封供汽耗量明显增大、油中进水严重、机组热耗增加，达不到设计值。结论是布莱登汽封绝大部风汽封弹簧未被压缩，汽封弧段的端面没完全接触。中方向美国索赔，美国人全部换上了梳齿式汽封才了结。D、广西柳州电厂东汽200MW机组安装布莱登汽封后效果很差，漏泄严重，电厂决定

9、有停机机会就拆掉，现在打算上蜂窝式汽封。E、台洲电厂上海机组高中压间汽封（常说的过桥汽封）装完布莱登汽封后，引起机组振动，后来改成了蜂窝式汽封。F、陕西秦岭电厂2台200MW机组用布莱登汽封不到一个小修期，因孤段不能闭合，漏泄严重而拆除这些只是布莱登汽封失败的部分案例，布氏汽封存在着极大的风险性，密封性不佳，安全性较差，汽流激振较多。二、接触式汽封状况1、接触式汽封结构接触式汽封是在汽封中间开槽，然后放后复合材料环（一般为聚酰亚氨），在复合材料环后部，加装弹簧，把复合环压在轴上。这种汽封一般放在低压缸两侧轴端。2、接触式汽封工作原理 接触式汽封复合环两侧仍为梳齿式结构，中间高分子复合材料环被弹

10、簧压紧在汽轮机转子上，以实现密封的方式。3、接触式汽封应用状态、高分子复合材料环耐热差，易碳化高分子复合材料耐热温度较低（聚酰亚氨极限耐热温度为2100C）。高温后易碳化碎裂失去密封作用。2 、热膨胀较大，变形较大。复合材料热膨胀系数非常大，热膨胀又承各向异性。复合环受热后，膨胀较大，圆周伸长后各段周长增加，复合环无法向中中合拢。更由于热膨胀大，复合环易卡涩无法接触转子。3 、磨轴、抱轴如果复合环侧面间隙大，开始复合环能够合拢，那么轴就长时间与复合环磨擦。这种无润滑的干式磨擦，就会产生大量的热，使得转子局部产生高温，易使大轴弯曲。由于复合材料易碳化碎裂，挤在槽内，抱轴磨擦，产生振动停机。4 、

11、容易引起轴的振动复合材料环分成四六瓣等，复合环后的弹簧力很难实现均等。在圆周上，向外向心力不等，容易造成轴的振动。4、接触式汽封失败案例 A、四川攀枝花钢铁公司热电厂的工业汽轮机带炼铁高炉鼓风机，12MW工业汽轮机及鼓风机的轴端汽封使用了“接触式”汽封，结果是：由于接触式汽封的复合材料受热变形，将轴紧抱，导致机组强烈振动，所有接触式汽封全部损坏而失败。 B、山东铝业集团电厂，高压汽封受热后碳化，重新拆装汽封。 接触式汽封由于复合材料耐用性、耐热性、及产生振动，应用的较少，不适合在汽轮机上应用。三、侧齿式汽封状况1、侧齿式汽封结构 汽流侧齿式汽封是在梳齿式汽封直齿侧面设有侧齿，如上面所示。2、侧

12、齿式汽封工作原理侧齿式汽封是在直齿侧面增加齿数，力图增强扰流效果，以期达到更好的密封效果。增加的侧齿，主要是迎着进汽侧面增加。 3、侧齿式汽封结构分析 侧齿式汽封力图通过增加侧齿达到增强扰流的效果，但作为老机组的改造来讲，并不适合。原因如下： A、由于老机组原凸台的高度较小，则长齿的长度不会太长。从而在直齿上增加的侧齿数量就极其有限。 B、由于轴上凹槽的宽度不大，直齿上加了侧齿，势必减小了轴胀的安全空间，安全性较差。 C、为了相对提高些安全轴胀空间，侧齿的长度就尽可能作短。但短的密封齿的密封效果就会大打折扣。密封效果不会明显。 D、侧齿式汽封虽然增加了些侧齿，但仍跳不脱为梳齿式结构。它的齿间环

13、形腔由于转子的椭圆运动造成各处间隙不同，同样会造成汽流激振。引发转子的振动。 E、汽轮机在启停机过程中，当转子转速在临界转速时，振动幅度较大，若汽封径向间隙安装较小时，汽封齿很容易磨损，径向密封间隙变大，泄漏量增加 F、由于泄漏量的增加，蒸汽对轴的加热区段长度及温度都必然有所增加和升高，轴的轴向长度增加，胀差变大，轴上凸台和汽封块的短齿发生相对位移而出现所谓“掉台”和长齿被拉弯而“倒伏”的现象。这种情况更容易出现。 G、鉴于以上种种，汽轮机运行的要求标准更高，启、停机胀差的控制更难掌握。4、侧齿式汽封应用状况 据我们了解，侧齿式汽封由于其结构限制，应用并不理想，在淮北电厂就出现过起机十三次，最

14、后不得不揭缸的情况。四、蜂窝式汽封状况 蜂窝式汽封是较成熟的密封技术。此项技术源于美国航天飞机涡轮发动机液体燃料泵的密封，军、民用飞机上均普遍应用，大功率的鼓风机上采用此技术密封和消振。 在汽轮机上应用蜂窝式汽封，最早出现在美国西屋公司汽轮机低压缸次末级、次次末级叶片顶部用以减轻叶片的水蚀。 在国内，汽轮机专业何立东何博士于90年代发现了此项技术，经过研究、实验并把此项技术应用推广到汽轮机轴端、级间及叶顶，并于99年申请了国家专利。经过多年的试验研究，我公司进行了产业化。 2003年，哈尔滨汽轮机厂与我公司合作了蜂窝式汽封与现在最耐磨的铁素体汽封破坏性试验，得到以下结论： 在相同压力、转速扩轴

15、径表面的光洁度和硬度的条件下，本次试验结论如下：1、运行寿命：蜂窝式汽封的运行寿命(即耐磨损性能)是铁素体梳齿式汽封的2.5倍；2、对轴径表面的摩擦阻尼之大小(摩擦系数的大小)；铁素体梳齿式汽封对轴径表面的摩擦阻尼为蜂窝式汽封的1.4倍3、对轴径表面的摩擦损伤程度：铁素体梳齿式汽封对轴径表面的摩擦损伤程度为蜂窝式密封的6倍。4、对转子运行稳定性的影响：在2000rmp以上的转速下，蜂窝式汽封对转子运行稳定性的贡献约为铁素体梳齿式汽封的2倍。（一）蜂窝式汽封结构说明所谓蜂窝式密封，即密封环的内表面是由正六面体形状的蜂窝孔规则排列而成的蜂窝带构成。蜂窝带是由厚度仅为0.05mm-0.10mm的海斯

16、特镍基耐高温合金薄板（Hastelloy-X）在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，再经特殊焊接设备而成的。根据密封环体尺寸制作而成的蜂窝带，在真空钎焊炉中通过真空钎焊技术被焊接在母体密封环上，继而形成了蜂窝式密封。如下图： 蜂窝汽封 蜂窝带 蜂窝带如下 （二）蜂窝式汽封的优点 正是由于蜂窝式汽封的耐磨性及特殊的结构模式，蜂窝汽封有以下优点：1、 密封效果好、显著提高汽轮机组的效率A、 蜂窝式汽封因为是在汽封的长齿中间钎焊上蜂窝，齿的当量齿数成多倍增加，节流次数大大多于普通的梳齿式汽封。密封效果增加。B、 由于环形腔室被割裂成一个个蜂窝，蒸汽进入蜂窝后，进行回旋反冲，在轴表面形成强劲气膜，大

17、大阻碍后部蒸汽前进，密封效果增强。C、 由于环形腔室内一个个小蜂窝的存在，汽流热能耗散加大，汽流动能转化成热能耗散，密封性增加。D、 由于蜂窝带耐磨，蜂窝带不会有迅速被磨的情况，间隙可以适当作小，密封性增强。2、 不会引起汽流激振，安全性高由于长齿间环形腔室被割裂成一个个小蜂窝，长齿间没有大能量的环形气流，不存在轴表面切向力不均的情况，有效抑制汽封流体激振，提高机组的运行稳定性。 3、 不会出现掉台和被拉弯的现象因为长齿间整个空间全部充满蜂窝带，不论是否操作不当胀差大等情况，蜂窝带始终对着轴上的凸台。更由于正六边形结构，蜂窝带的刚度较大，不会被吹倒。而轴上凹槽永运不会碰到蜂窝带，不存在象梳齿式汽封长齿那样被拉弯的情况发生。4、 间隙可调安装方便蜂窝汽封背弧处，有调整块和调整垫片，通过增加垫片可以调整汽封间隙，原汽封滑道不需作任何处理，方便快捷。5、 寿命长、安全性强、对轴无伤害通过爱迪电力技术集团与哈尔滨汽轮机厂联合作中日本进口铁素体汽封与爱迪电力进口美国的蜂窝带试验比较，蜂窝带对比目前最耐磨、对轴伤害性最小的的铁素体汽封耐磨，对轴的伤害性更小。6、 在湿度较大的叶片顶部，装上蜂窝汽封，有效去除叶顶水分，保护叶片少受水蚀。在叶顶处的蜂窝式汽封，蜂窝带的底部有疏水槽，水珠甩击后被蜂窝割裂在蜂窝内漫反射动能消失，然后顺槽底流到底部疏水口，对除湿和防止叶顶的水蚀有良好的作用。11