刷式汽封

  • 作者: admin123
  • 日期: 2017-11-09 13:53:22
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產品詳情

1、開發背景:

為徹底解決傳統梳齒迷宮汽封存在的問題,早在1988年美國等國家就開展了綜合高性能透平技術的研究,并在2000年將刷握式密封的實用技術應用到航空發動機、汽輪機和燃汽輪機中。我國在近10年中刷握式密封在軍用飛機、艦載機輪機、電廠汽輪機等各方面也得到廣泛應用。

2、應用背景

在傳統密封技術中,以氣體為介質的密封,例如汽輪機,燃氣輪機等,大多數采用迷宮梳齒結構。其密封原理是齒輪與轉子間形成的一系列節流間隙,與膨脹空腔;使通過的工作介質產生節流與熱力學效應從而達到密封的效果。由于梳齒本身的結構缺陷,同時,考慮到密封環內氣流產生流體激振,造成轉子的震動加大,同時還存在加工誤差、安裝誤差等原因,相應出現以下問題:

1)、由于密封空間尺寸的限制,梳齒迷宮級數有限,導致密封效果不佳,密封介質泄漏嚴重,能量損耗嚴重,汽缸效率低;
     2
)、 密封間隙的實際調整值比設計值要大。同時存在梳齒與軸的碰磨問題,使得間隙更大,泄露加??;
     3
)、 外漏蒸汽致使軸承箱中帶水,導致油質乳化,危及機組安全運行;
     4
)、 梳齒與軸的碰磨造成轉子運行中的振動,變形,破壞汽封體系,加劇泄露,造成能源浪費;
     5
)、 低壓軸端密封不嚴,空氣漏入,影響機組低壓缸及凝汽器等設備的真空度。

  通過改變汽輪機汽封結構形式,成為解決電廠原有問題的有效技術手段

3、安全性試驗說明

2008324328日,信潤科技聯合浙江電力研究院對SUNRAY刷封進行5天的試驗,實驗結果:
     (1)
刷封沒有明顯的磨禿現象;
     (2)
刷毛無脫落現象;
     (3)
環境溫度18℃,過盈0.5㎜接觸部位溫度不超過70℃,溫度升高不明顯;
     (4)
過盈0.5㎜時,軸的磨損不明顯。

             

試驗的相關數據如下圖

 

4、改造須知

刷式密封的改造需要電廠提供的資料:
   (1)
滿負荷狀態下汽輪機的熱平衡圖,蒸汽流量示意圖和透平的流量、壓力參數;
   (2)
汽輪機的通流圖或縱向剖面圖;
   (3)
各壓力級個性曲線;
   (4)
原汽封設計間隙;
   (5)
改造前熱力學性能測試(缸效率、出力、熱耗、汽耗等)。

5、產品特點:

由于刷式密封的獨特性能,該密封形式完全可以替代在目前的汽輪機組中使用的各種形式的密封產品,其優異的密封性不斷的得到各界人士的認同。刷式密封與其他密封形式相比,其密封性能和壽命有了大幅的提高,有效的提高了機組的效率,改善了轉子的穩定性,在動靜之間的瞬間過盈情況下,通過刷絲的柔性退化能確保密封性能不變,有效增加了機組的可用性及安全性。

6、產品的原理及結構:

刷式密封由前面板、后面板和夾裝與兩者之間的高密度的高溫和金細金屬絲組成刷毛構成,刷毛沿轉子旋轉方向有一定的傾角,以吸引轉子的徑向偏移,形成閉合狀態,刷式密封使介質泄露主要發生在密集排列的細金屬之間形成的微小縫隙中,這些縫隙所形成的曲折路徑確保了流體在其中流動的不均勻性,使流體產生自密封效應,從而有效的減少泄露。

無論是在環形的刷子中還是在線性的刷子中,其流動都存在四種基本形式,即同向流、射流、漩渦流和橫向流。 通過運用多孔介質的泄露數值模型對密封進行的研究,刷式密封的泄漏特點可解釋為:由于壓比的增大,刷子中刷絲的密度增加,刷絲之間的空隙減少而使有效的泄露面積減少,同時還使泄露流動的阻力增大,從而使泄露隨壓比增加的梯度降低;而當壓比增大后又減少時,由于刷絲之間的摩擦阻力作用,使泄露隨壓比減小的變化滯后,從而使泄露低于同壓比增加時的泄露值。刷式密封在泄露試驗中的““遲滯”現象充分說明了其作為全新一代的汽輪機密結構形式的先進性及優越性。

7、產品的性能:


              

 上圖中顯示了泄露量與壓比的關系曲線,給出了在航空發動機工作狀態下,刷式密封與迷宮密封的性能對比??梢钥闯?,迷宮密封的泄露的泄露量是刷式密封的47倍,并且壓力對刷式密封的密封效果影響不大。針對汽輪機運行狀態也做了相應的對比試驗。針對試驗轉子在3000RPM,線速度122m/s,壓差約0.4Mpa,運行間隙0.38mm的情況下,采用單一刷式密封后,與七齒階梯迷宮密封相比,泄露減少76%;將迷宮密封的一個齒更換為刷封,組成迷宮刷式復合密封,其泄露比單獨迷宮密封減少近87%。

 實驗研究及應用表明,刷式密封的泄露量是迷宮密封的1/51/10,并顯著改善了轉子的穩定性,使汽輪機、燃氣輪機的出力提高2%6%航空發動機推力增大2%,油耗降低2%左右.

8、產品的應用:

在工業燃氣輪機領域,世界幾大知名企業均在其產品中采用了刷式密封,其中的7EA型機組局部采用刷式密封后,其出力提高1.9%,熱耗降低0.7%。 目前,南京汽輪機電機(集團)有限責任公司與GE公司合作生產的燃氣輪機均開始采用刷式密封。

刷式密封在大型汽輪機密封的應用,將成為汽輪機本體節能降耗的主要技術措施。


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