刷式汽封

  • 作者: admin123
  • 日期: 2017-11-09 13:53:22
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产品详情

1、开发背景:

为彻底解决传统梳齿迷宫汽封存在的问题,早在1988年美国等国家就开展了综合高性能透平技术的研究,并在2000年将刷握式密封的实用技术应用到航空发动机、汽轮机和燃汽轮机中。我国在近10年中刷握式密封在军用飞机、舰载机轮机、电厂汽轮机等各方面也得到广泛应用。

2、应用背景

在传统密封技术中,以气体为介质的密封,例如汽轮机,燃气轮机等,大多数采用迷宫梳齿结构。其密封原理是齿轮与转子间形成的一系列节流间隙,与膨胀空腔;使通过的工作介质产生节流与热力学效应从而达到密封的效果。由于梳齿本身的结构缺陷,同时,考虑到密封环内气流产生流体激振,造成转子的震动加大,同时还存在加工误差、安装误差等原因,相应出现以下问题:

1)、由于密封空间尺寸的限制,梳齿迷宫级数有限,导致密封效果不佳,密封介质泄漏严重,能量损耗严重,汽缸效率低;
     2
)、 密封间隙的实际调整值比设计值要大。同时存在梳齿与轴的碰磨问题,使得间隙更大,泄露加剧;
     3
)、 外漏蒸汽致使轴承箱中带水,导致油质乳化,危及机组安全运行;
     4
)、 梳齿与轴的碰磨造成转子运行中的振动,变形,破坏汽封体系,加剧泄露,造成能源浪费;
     5
)、 低压轴端密封不严,空气漏入,影响机组低压缸及凝汽器等设备的真空度。

  通过改变汽轮机汽封结构形式,成为解决电厂原有问题的有效技术手段

3、安全性试验说明

2008324328日,信润科技联合浙江电力研究院对SUNRAY刷封进行5天的试验,实验结果:
     (1)
刷封没有明显的磨秃现象;
     (2)
刷毛无脱落现象;
     (3)
环境温度18℃,过盈0.5㎜接触部位温度不超过70℃,温度升高不明显;
     (4)
过盈0.5㎜时,轴的磨损不明显。

             

试验的相关数据如下图

 

4、改造须知

刷式密封的改造需要电厂提供的资料:
   (1)
满负荷状态下汽轮机的热平衡图,蒸汽流量示意图和透平的流量、压力参数;
   (2)
汽轮机的通流图或纵向剖面图;
   (3)
各压力级个性曲线;
   (4)
原汽封设计间隙;
   (5)
改造前热力学性能测试(缸效率、出力、热耗、汽耗等)。

5、产品特点:

由于刷式密封的独特性能,该密封形式完全可以替代在目前的汽轮机组中使用的各种形式的密封产品,其优异的密封性不断的得到各界人士的认同。刷式密封与其他密封形式相比,其密封性能和寿命有了大幅的提高,有效的提高了机组的效率,改善了转子的稳定性,在动静之间的瞬间过盈情况下,通过刷丝的柔性退化能确保密封性能不变,有效增加了机组的可用性及安全性。

6、产品的原理及结构:

刷式密封由前面板、后面板和夹装与两者之间的高密度的高温和金细金属丝组成刷毛构成,刷毛沿转子旋转方向有一定的倾角,以吸引转子的径向偏移,形成闭合状态,刷式密封使介质泄露主要发生在密集排列的细金属之间形成的微小缝隙中,这些缝隙所形成的曲折路径确保了流体在其中流动的不均匀性,使流体产生自密封效应,从而有效的减少泄露。

无论是在环形的刷子中还是在线性的刷子中,其流动都存在四种基本形式,即同向流、射流、漩涡流和横向流。 通过运用多孔介质的泄露数值模型对密封进行的研究,刷式密封的泄漏特点可解释为:由于压比的增大,刷子中刷丝的密度增加,刷丝之间的空隙减少而使有效的泄露面积减少,同时还使泄露流动的阻力增大,从而使泄露随压比增加的梯度降低;而当压比增大后又减少时,由于刷丝之间的摩擦阻力作用,使泄露随压比减小的变化滞后,从而使泄露低于同压比增加时的泄露值。刷式密封在泄露试验中的““迟滞”现象充分说明了其作为全新一代的汽轮机密结构形式的先进性及优越性。

7、产品的性能:


              

 上图中显示了泄露量与压比的关系曲线,给出了在航空发动机工作状态下,刷式密封与迷宫密封的性能对比。可以看出,迷宫密封的泄露的泄露量是刷式密封的47倍,并且压力对刷式密封的密封效果影响不大。针对汽轮机运行状态也做了相应的对比试验。针对试验转子在3000RPM,线速度122m/s,压差约0.4Mpa,运行间隙0.38mm的情况下,采用单一刷式密封后,与七齿阶梯迷宫密封相比,泄露减少76%;将迷宫密封的一个齿更换为刷封,组成迷宫刷式复合密封,其泄露比单独迷宫密封减少近87%

 实验研究及应用表明,刷式密封的泄露量是迷宫密封的1/51/10,并显著改善了转子的稳定性,使汽轮机、燃气轮机的出力提高2%6%航空发动机推力增大2%,油耗降低2%左右.

8、产品的应用:

在工业燃气轮机领域,世界几大知名企业均在其产品中采用了刷式密封,其中的7EA型机组局部采用刷式密封后,其出力提高1.9%,热耗降低0.7%。 目前,南京汽轮机电机(集团)有限责任公司与GE公司合作生产的燃气轮机均开始采用刷式密封。

刷式密封在大型汽轮机密封的应用,将成为汽轮机本体节能降耗的主要技术措施。


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